KR101590628B1

KR101590628B1 - 회생전력 방전장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101590628B1
Application number: KR1020130122701A
Authority: KR
Inventors: 안병수; 정봉기
Original assignee: 부산항만공사; (주)세아에스에이; 정봉기
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2013-10-15
Publication date: 2016-02-22
Also published as: KR20150043817A

Abstract

개시된 내용은 회생전력 방전장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비 각각의 운전 상태정보를 토대로 항만하역장비 각각으로부터 발전기로 입력되는 회생전력을 검출하는 회생전력 검출부와, 회생전력 검출부로부터 입력되는 항만하역장비의 회생전력 검출 데이터를 토대로 회생전력량을 계측하며, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량을 설정하는 회생전력 제어부와, 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전하기 위한 회생전력 방전소자의 전류량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력 방전소자의 구동을 제어하는 회생전력 구동부, 그리고 회생전력 구동부의 전류량 제어를 토대로 발열을 수행하여 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전시키는 회생전력 방전소자를 포함한다.
따라서, 본 발명은 정전발생시 발전기 내에서 각 항만하역장비에서 발생하는 회생전력을 방전, 처리하여 발전기의 안정적인 운전을 도모할 수 있고, 발전기를 이동형으로 제작할 수 있어 각 항만하역장비의 운용 중 발생하는 정전 상황에 빠르게 대응할 수 있으며, 종래에서처럼 각 항만하역 장비마다 정전상황에서의 회생전력 방전처리를 위한 별도의 장비를 설치하지 않아도 되므로 비용을 크게 절감시킬 수 있다.

Description

회생전력 방전장치 및 그 방법{Apparatus for regenerative power discharge and method thereof}

본 발명은 정전발생시 크레인 등의 항만하역장비에 전원을 공급하는 발전기에서 항만하역장비 구동시 발생하는 회생에너지를 적절하게 방전, 처리하도록 하는 회생전력 방전장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항만의 야적장과 부두의 안벽 등에서 사용되는 대부분의 항만하역장비는 에너지 절약을 위하여 회생 제동 방식을 채택하고 있다. 특히, 컨테이너 터미널에서 회생 전력(Regenerative Power)이 발생하는 항만하역장비는 다음과 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 하나는 안벽에 정박된 컨테이너선에서 컨테이너를 권상과 하강작업을 실시하여 야적장 또는 트레일러에 적하 작업을 실시하는 컨테이너 크레인(Container Crane)이며, 다른 하나는 컨테이너 야드에 위치하여 야드에 운반되어진 컨테이너를 적재 또는 반출하는 트랜스퍼 크레인(Transfer Crane)으로 구분할 수 있다.

이들 항만하역장비는 컨테이너를 들어올릴 경우(권상)에는 전동기(모터) 부하로 전력을 소비하지만, 컨테이너를 내릴 때(하강)는 거꾸로 전력을 발생시키는 발전기의 전력 특성이 지니고 있다.

이처럼 컨테이너를 내릴 때 발생되는 전력을 회생전력이라 한다. 일반적으로 한전에서 상용 전원을 사용할 경우 회생전력은 인버터를 통하여 전원측으로 환원된다.

한편, 정상적으로 항만하역장비를 운용하는 과정에서 정전사고, 천재지변 등으로 인하여 한전에서 상용으로 공급되는 전원이 중단되었을 때, 각종 조업이 불가피한 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우 비상발전기를 가동하여 항만하역장비에 전원 공급을 하여야 한다. 그러나 주전원이 발전기인 경우 회생전력의 방전이 적절하지 못하면 발전기 주파수의 헌팅(hunting)이나 전압상승으로 인해 발전기에 손상을 주는 문제점이 있었다.

따라서 안정적인 전압 및 주파수로 항만하역장비를 운용하고, 과전압으로 인한 발전기의 소손을 사전 방지하기 위하여 회생전력을 방전하기 위한 장치를 반드시 설치하여야 하며, 근래에는 정전시 비상 발전기 전원을 사용하기 위하여 회생전력을 방전하기 위한 장치를 항만하역장비 자체에 설치하는 경우가 있다.

도 1은 이와 같은 일반적인 항만하역장비의 회생전력을 방전하기 위한 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면으로서, 정상적인 상태에서 항만하역장비(3)를 운용할 경우에는 변전기(1)를 통해 각각의 항만하역장비(3)로 한전 상용 전원을 공급하며, 각각의 항만하역장비(3)에서 회생전력이 발생하는 경우에는 이를 전원을 공급하는 한전 측으로 방전한다.

그러나 정전이나 천재지변으로 인해 한전의 상용 전원이 공급되지 않는 경우에는 발전기(5)로부터 공급되는 전원을 변전기(1)를 통해 각각의 항만하역장비(3)로 공급하며, 각각의 항만하역장비(3)에서 회생전력이 발생하는 경우에는 각각의 항만하역장비(3)마다 구비된 회생전력 방전기(7)를 통해 회생전력을 방전시킨다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 회생전력 방지장치는, 항만하역장비의 수량이 하나가 아닌 다량(수십대)의 경우 각각의 항만하역장비마다 회생전력을 방전하기 위한 장치를 각각 설치하여야 하므로, 경제적인 측면에서 효율성이 없기 때문에 대부분의 항만하역장비를 운용하는 회사에서는 이를 채택하지 않고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허공보 제10-1139919호 2012. 4. 18. 대한민국 등록특허공보 제10-1248129호 2013. 3. 18.

본 발명은, 정전발생시 크레인 등의 항만하역장비에 전원을 공급하는 발전기 의 내부에 회생전력 방전기능을 일체로 구비함으로써, 다수의 항만하역장비 구동 시 발생하는 회생전력을 쉽게 방전하여 안전사고 없이 독자적인 발전기 운전이 가능하도록 하는 회생전력 방전장치 및 그 방법을 제공한다.

본 발명은, 비상사태 등의 정전발생시 이격된 각 항만으로 긴급 출동시켜 하나의 이동식 발전기 구동만으로 다수 항만하역장비 및 기타 부대시설에 필요한 전원 공급을 원활하게 실시할 수 있음과 동시에 다수의 각 항만하역장비에서 발생하는 회생전력의 방전 처리를 독자적으로 수행하도록 하여 항만의 긴급한 비상물자를 신속하고 안전하게 하역하거나 적재하도록 하는 회생전력 방전장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 회생전력을 배터리에 충전시켜 동력을 필요한 부위에 직접공급 처리할 수 있어, 재활용에 의한 에너지 절감으로 항만운영효율화에 기여하기 위한 회생전력 방전장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비 각각의 운전 상태정보를 토대로 상기 항만하역장비 각각으로 부터 발전기로 입력되는 회생전력을 검출하는 회생전력 검출부,

상기 회생전력 검출부로 부터 입력되는 상기 항만하역장비의 회생전력 검출 데이터를 토대로 회생전력량을 계측하며, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력의 방전량을 설정하는 회생전력 제어부,

상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전하기 위한 회생전력의 전류량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력의 구동을 제어하는 회생전력 구동부, 그리고

상기 회생전력 구동부의 전류량 제어를 토대로 전력을 배터리에 충전하는 것을 포함하는 회생전력 방전장치를 제공한다.

상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전하기 위한 회생전력 방전소자의 전류량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력 방전소자의 구동을 제어하는 회생전력 구동부, 그리고

상기 회생전력 구동부의 전류량 제어를 토대로 발열을 수행하여 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전시키는 회생전력 방전소자를 포함하는 회생전력 방전장치를 제공한다.

이때 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전장치는, 회생전력 방전장치의 정상 동작 여부, 회생전력 검출부에서의 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 방전되는 회생전력량의 비교, 회생전력 방전소자의 정상적 발열 여부, 회생전력 구동부의 자체진단을 수행하며, 감시결과 데이터를 회생전력 제어부로 출력하는 감시부를 더 포함하여 구성할 수 있다.

그리고 회생전력 구동부는, 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 점호각(firing angle)을 결정하는 싸이리스터 제어부, 그리고 싸이리스터 제어부로부터 입력되는 점호각을 토대로 싸이리스터의 도통각을 조정하여 회생전력 방전소자로 흐르는 전류량을 제한하는 파워 브릿지를 포함하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 회생전력 방전소자는, 가변 저항이며, 각각의 항만하역장비에서 발생할 수 있는 최대값의 회생전력을 동시에 방전시킬 수 있는 용량으로 설계되고, 배터리의 충/방전으로 인해 배터리의 수명을 연장하기 위해서는 배터리의 충전용량이 기준값과 비교하여 기준값 이상인지 여부를 확인한 후 충전하도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하며, 회생전력 방전장치가 내부에 구비된 발전기를 제공한다.

이때 발전기는 이동형으로 구성하여, 차량에 탑재할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 비상전원을 사용하여 화물의 하역 또는 적재를 수행하는 하나 이상의 하역수단,

외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 비상전원을 상기 하나 이상의 하역수단으로 분배하여 공급하는 변전기,

정전발생시 상기 변전기를 통해 상기 하나 이상의 하역수단 각각으로 비상전원을 공급하는 발전기, 그리고

상기 발전기 내에 구비되고, 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 하역수단 각각의 운전 상태정보를 수집하고, 수집한 운전 상태정보를 토대로 하역수단으로부터 회생전력이 검출되면 회생전력량을 계측하고, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량을 설정하며, 설정된 회생전력 방전량에 따라 회생전력 방전소자에 흐르는 전류량을 제한하여 하역수단에서 발생한 회생전력을 방전시키는 회생전력 방전장치를 포함하는 회생전력 방전기능을 구비한 항만하역장비를 제공한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, (1) 회생전력 방전장치는, 정전시 발전기에서 공급하는 전원으로 동작을 수행하는 각각의 항만하역장비별 운전 상태정보를 수집하는 단계,

(2) 상기 회생전력 방전장치는, 상기 (1) 단계를 통해 수집한 각각의 항만하역장비별 운전 상태정보를 토대로 회생전력이 검출되는지 여부를 판단하는 단계,

(3) 상기 (2) 단계의 판단결과 상기 항만하역장비로부터 회생전력이 검출되면, 상기 회생전력 방전장치는 회생전력량을 계측하며, 상기 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전/충전량을 설정하는 단계,

(4) 상기 회생전력 방전장치는, 회생전력 구동부를 구동시켜 상기 (3) 단계에서 설정된 회생전력 방전/충전량에 따라 배터리에 충전하거나 회생전력 방전소자에 흐르는 전류량을 제한하여 각각의 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전시키는 단계, 그리고

(5) 상기 회생전력 방전장치는, 회생전력 방전장치의 정상 동작 여부, 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 방전되는 회생전력량의 비교, 회생전력 방전소자의 정상적 발열 여부, 충전여부, 회생전력 구동부의 자체진단을 포함한 감시제어를 수행하여, 회생전력의 방전이 종료될 때까지 운전을 지속하거나 또는 고장발생시 장비구동을 정지하는 단계를 포함하는 회생전력 방전방법이 제공된다.

이때 (2) 단계의 회생전력 검출은, 각 항만하역장비별로 발전기로 입력되는 전압의 위상변화로 검출하는 것이 바람직하다.

이상에서와 같이 본 발명의 회생전력 방전장치 및 그 방법에 따르면, 정전발생시 다수의 항만하역장비와 전기적으로 접속된 발전기에서 각 항만하역장비로 전원을 공급하고, 각 항만하역장비에서 발생하는 회생전력을 발전기 내에서 방전처리하기 때문에 항만하역장비의 수에 상관없이 각 항만하역장비에서 발생하는 회생전력을 원활하게 방전하여 발전기의 안정적인 운전을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 회생전력 방전기능이 구비된 발전기를 이동형으로 제작할 수 있으므로 부두나 항만에 설치된 각 항만하역장비의 운용 중 발생할 수 있는 정전 상황에 빠르게 대응할 수 있는 효과가 있다.

또한, 하나의 발전기만으로 다수의 항만하역장비의 정전 상황 대비 및 회생전력 방전 처리를 수행할 수 있으므로 종래 기술에서처럼 각각의 항만하역장비마다 정전 상황에서의 회생전력 방전처리를 위한 별도의 장비를 설치하지 않아도 되며, 이에 따라 비용을 대폭 절감시킬 수 있어 항만 효율화에 대응하는 효과가 있다.

또한, 회생전력을 배터리에 충전시켜 동력을 필요한 부위에 직접공급 처리할 수 있어, 재활용에 의한 에너지 절감으로 항만운영효율화에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 항만하역장비의 회생전력을 방전하기 위한 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 항만하역장비의 4상한 운전시의 운동의 방향과 힘의 방향에 따른 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전장치를 사용하는 항만하역장비 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 회생전력 방전장치 및 그 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명의 구성을 상세하기 설명하기 이전에 도 2를 참조하여 회생전력의 발생원리를 우선 설명하면 다음과 같다.

전술한 배경기술에서 언급한 바와 같이, 항만하역장비를 사용하여 컨테이너를 들어올릴 경우(loading)에는 모터가 전류를 소모하지만, 컨테이너를 내릴 경우(unloading)에는 모터가 발전기 동작을 한다. 이를 항만하역장비의 운전 구간별로 설명하면, 통상적으로 항만하역장비의 상승시에는 비회생, 하강시에는 회생으로 알고 있지만, 후술되는 바와 같이 상승구간(A, B, C 구간)과 하강구간(D, E, F 구간)을 세분화하여 보면 상승구간 중 제동시에는 회생이 일어나고 하강구간 중 가속시에는 비 회생이 이루어진다.

A : 상승 가속 구간(비 회생)

B : 상승 등속 구간(비 회생)

C : 상승 감속 구간(회생)

D : 하강 가속 구간(비 회생)

E : 하강 등속 구간(회생)

F : 하강 감속 구간(회생)

이처럼 항만하역장비는 화물을 선박에서 상승하거나 하강하는 운동의 방향과 힘의 방향이 상호 전환되면서 운전되며, 이러한 운전을 4상한 운전이라고 한다.

도 2는 이와 같은 본 발명에 적용되는 항만하역장비의 4상한 운전시의 운동의 방향과 힘의 방향에 따른 특성을 설명하기 위한 도면이다.

Ⅰ은 1상한 운전으로서, 운동의 방향(n)은 시계방향이고 힘(T)의 방향 또한 시계 방향이다. 비 회생 구간인 상승 가속 구간 A, 상승 등속 구간 B가 이에 해당한다.

Ⅱ는 2상한 운전으로서, 운동의 방향(n)은 시계방향이고 힘(T)의 방향이 반시계 방향이다. 회생 구간인 상승 감속 구간 C가 이에 해당한다.

Ⅲ은 3상한 운전으로서, 운동의 방향(n)은 반시계방향이고 힘(T)의 방향 또한 반시계 방향이다. 비 회생 구간인 하강 가속 구간 D가 이에 해당한다.

Ⅳ는 4상한 운전으로서, 운동의 방향(n)은 반시계방향이고 힘(T)의 방향이 시계 방향이다. 회생 구간인 하강 등속 구간 E, 하강 감속 구간 F가 이에 해당한다.

이를 토대로, 운동의 방향과 힘의 방향이 서로 상반될 때(Ⅱ, Ⅳ상한) 회생이 일어남을 알 수 있다. 이러한 운전 특성은 크레인의 수평 운동인 트롤리 및 주행 운전에서도 동일하다.

이제, 이러한 회생전력의 원리를 토대로 본 발명의 항만하역장비의 회생전력 방전장치 및 그 방법을 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전장치를 사용하는 항만하역장비 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 발전기(300) 내에 구비된 회생전력 방전장치(400)를 사용하는 항만하역장비 시스템의 경우, 하나 이상의 항만하역장비(100), 변전기(200), 발전기(300), 회생전력 방전장치(400) 등으로 구성된다.

하나 이상의 항만하역장비(100)는 항만이나 부두 등에 설치되어, 외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 발전기(300)로부터 공급되는 비상전원을 사용하여 화물의 하역 또는 적재를 수행한다.

이때 항만하역장비(100)는 상용전원을 이용하는 정상적인 경우에는 회생전력이 발생하면 이를 상용전원을 공급하는 한전 측으로 방전하며, 정전이나 천재지변으로 인해 한전측 상용전원이 공급되지 않아 발전기(300)로부터 공급되는 비상전원을 이용하는 경우에는 회생전력이 발생하면 발전기(300) 내에 구비된 회생전력 방전장치(400)를 통해 회생전력을 방전시킨다. 또한 회생전력을 재활용하기 위하여 배터리(435)에 충전시켜 동력을 필요한 부위에 직접공급 처리할 수 있어, 에너지 절감으로 항만운영효율화에 기여할 수 있다.

변전기(200)는 외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 발전기(300)로부터 공급되는 비상전원을 하나 이상의 항만하역장비(100)로 분배하여 공급하는 장치이다.

발전기(300)는 정전발생시 변전기(200)를 통해 하나 이상의 항만하역장비(100) 각각으로 비상전원을 발생시켜 전원을 공급하는 장치이다.

이때 발전기(300)는 이동형으로 구성할 수 있으며, 차량에 탑재할 수 있고 자주적으로 이동도 가능한 것이다. 이에 따라 정전발생시 편리하게 이동이 가능하여 원격의 항만에도 즉시 출동하여 각각의 항만하역장비(100)로 비상전원을 공급함은 물론, 각각의 항만하역장비(100)마다 회생전력이 발생하면, 이를 방전하기 위한 장치를 별도로 설치할 필요 없이 내부에 구비된 회생전력 방전장치(400)를 통해 각각의 항만하역장비(100)에서 발생하는 회생전력을 손쉽게 방전하거나 배터리에 충전하여 동력이 필요한 부위에 직접공급 처리할 수도 있다.

회생전력 방전장치(400)는 발전기(300) 내에 일체로 구비되어 있으며, 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비(100) 각각의 운전 상태정보를 수집할 수 있다. 그리고 수집한 운전 상태정보를 토대로 항만하역장비(100)로부터 회생전력이 검출되면 회생전력량을 계측하고, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전/충전량을 설정하며, 설정된 회생전력 방전/충전량에 따라 회생전력 방전소자 또는 배터리에 흐르는 전류량을 제한하여 항만하역장비(100)에서 발생하는 회생전력을 방전/충전시켜 이를 소진하도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 회생전력 방전장치(400)는, 회생전력 검출부(410), 회생전력 제어부(420), 회생전력 구동부(430), 회생전력 방전소자(440), 배터리(435), 감시부(450) 등으로 구성된다. 이때 회생전력 방전장치(400)는 발전기(300) 내에 일체로 구비하는 것이 가장 바람직한 구성이지만, 별도의 독립된 구조로 제작할 수 있음은 물론이다.

회생전력 검출부(410)는 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비(100) 각각의 운전 상태정보를 토대로 항만하역장비(100) 각각으로부터 발전기(300)로 입력되는 회생전력을 검출하고, 검출 데이터를 회생전력 제어부(420)로 출력한다.

회생전력 제어부(420)는 회생전력 검출부(410)로부터 입력되는 각 항만하역장비(100)의 회생전력 검출 데이터를 토대로 회생전력량을 계측하며, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량을 설정하여 회생전력 구동부(430)로 출력한다. 이때 회생전력 제어부(420)는 발전기(300)의 구동을 제어하는 메인 컨트롤러(도시되어 있지 않음)와 인터페이스하고 있으며, 각 항만하역장비(100)의 운전 여부 및 인터록(interlock)에 대응한 제어를 총괄적으로 수행한다.

회생전력 구동부(430)는 회생전력 제어부(420)에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 각 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력을 방전하기 위한 회생전력 방전소자(440)의 전류량 또는 배터리에 충전량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력 방전소자(440)의 구동 또는 배터리의 충전량을 제어하도록 한다.

이때 회생전력 구동부(430)는, RAMP 회로, 비교검출회로, 전류증폭기, 게이트 점호(firing) 블록을 포함하며, 회생전력 제어부(420)에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 점호각을 결정하는 싸이리스터 제어부(432)와, 싸이리스터 제어부(432)로부터 입력되는 점호각을 토대로 싸이리스터의 도통각을 조정하여 회생전력 방전소자(440)로 흐르는 전류량 또는 배터리(435)의 충전량을 제한하는 파워 브릿지(434)로 구성된다. 상기 배터리(435)는 회동전력을 충전하여 동력이 필요로 하는 부대시설 및 전장부하 등으로 공급할 수 있어 에너지를 절감할 수 있어 항만운영비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

회생전력 방전소자(440)는 회생전력 구동부(430)의 전류량 제어를 토대로 발열을 수행하여 각각의 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력을 방전시킨다.

이와 관련하여 상기 회생전력 구동부(430)를 거친 회생전력은 회생전력 방전소자(440)를 사용하여 회생전력 구동부(430)의 전류량 제어를 토대로 발열을 수행하여 각각의 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력을 방전시키는 방안으로 활용할 수 있고, 또한 이에 방전하는 수단으로 배터리(435)를 병행 설치하여 회생전력을 저장시켜 필요한 전원으로 공급함으로 인하여 에너지 절약을 실천하고,이에 더하여 항만운영비를 절감할 수도 있으며, 이에 덧붙여 배터리(435) 충/방전으로 인해 배터리의 수명을 연장하기 위해서는 배터리의 충전용량이 기준값과 비교하여 기준값 이상인지 여부를 확인한 후 충전하도록 하는 것이 바람직한 수단으로 여겨진다.

상기 회생전력 방전소자(440)는 가변 저항으로 구성하는 것이 일반적이며, 각각의 항만하역장비(100)에서 발생할 수 있는 최대값의 회생전력을 동시에 방전시킬 수 있는 용량으로 설계할 수 있다.

감시부(450)는 회생전력 방전장치(400)의 정상 동작 여부, 회생전력 검출부(410)에서의 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 방전 또는 충전되는 회생전력량의 비교, 회생전력 방전소자(440)의 정상적 발열 여부, 충전여부, 회생전력 구동부(430)의 자체진단을 수행하며, 감시결과 데이터를 회생전력 제어부(420)로 출력한다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 회생전력 방전방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 회생전력 방전방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

우선, 항만이나 부두에 구비되어 있는 각종 항만하역장비(100)는 한전 측의 상용전원을 이용하는 정상적인 경우, 회생전력이 발생하면 이를 상용전원을 공급하는 한전 측으로 방전 처리하도록 한다.

이러한 정상적인 운용상태에서 천재지변과 같은 불가피한 상황으로 인해 정전이 발생할 경우, 한전 측의 상용전원을 사용하지 못하기 때문에 별도의 발전기(300)를 통해 비상전원을 각 항만하역장비(100)로 공급하여야 한다.

이러한 정전상황에서, 발전기(300) 내부에 구비된 회생전력 방전장치(400)는 발전기(300)에서 공급하는 전원으로 동작을 수행하는 각각의 항만하역장비(100)별로 운전 상태정보를 수집한다(S100).

이후, 회생전력 방전장치(400)는 S100 단계를 통해 수집한 각각의 항만하역장비(100)별 운전 상태정보를 토대로 회생전력이 검출되는지를 판단한다(S200). 이때 S200 단계의 회생전력 검출은 각 항만하역장비(100)별로 발전기(300)로 입력되는 전압의 위상변화로 검출하는 것이 일반적이지만, 그 이외의 공지의 방식을 사용할 수 있음은 물론이다.

S200 단계의 판단결과 항만하역장비(100)로부터 회생전력이 검출되면, 회생전력 방전장치(400)는 해당 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력량을 계측하고, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량을 설정한다(S300).

그리고 회생전력 방전장치(400)는 회생전력 구동부(430)를 구동시켜 S300 단계에서 설정된 회생전력 방전량에 따라 회생전력 방전소자(440)에 흐르는 전류량을 제한하거나 배터리(435)에 충전량을 제한하여 각각의 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력을 방전시킨다(S400).

S400 단계를 통해 각각의 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력을 방전시키는 과정에서, 회생전력 방전장치(400)는 정상적인 회생전력 방전(충전포함)이 수행되고 있는지를 판단한다(S500). 즉 회생전력 방전장치(400)는 감시부(450)를 통해 회생전력 방전장치(400)의 정상 동작 여부, 회생전력 검출부(410)에서의 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 방전(충전포함)되는 회생전력량의 비교, 회생전력 방전소자(440)의 정상적 발열 여부, 회생전력 구동부(430)의 자체진단 등의 감시를 수행하고, 그 결과를 토대로 각 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력의 방전처리가 정상적으로 이루어지고 있는지를 판단하는 것이다.

S500 단계의 판단결과 정상적인 회생전력 방전이 이루어지면, 회생전력 방전장치(400)는 각 항만하역장비(100)에서 발생한 회생전력의 방전이 모두 종료되는지를 판단하여(S600), 각 항만하역장비(100)에서 발생하는 회생전력의 방전이 종료될 때까지 S400 단계 이후를 반복, 수행한다.

그러나, S500 단계의 판단결과 정상적인 회생전력 방전이 이루어지지 않으면, 회생전력 방전장치(400)는 고장으로 판단하여 현재 진행 중인 회생전력 방전동작을 즉시 중단시킨다(S700).

이처럼, 본 발명은 정전발생시 발전기(300) 내의 회생전력 방전장치(400)에서 각 항만하역장비(100)에서 발생하는 회생전력을 방전 또는 충전 처리하기 때문에 발전기(300)의 안정적인 항속운전을 도모할 수 있으며, 발전기(300)를 자주적(독립적)으로 이동 가능한 형으로 제작할 수 있어 각 항만하역장비(100)의 운용 중 발생하는 정전 상황에 신속하게 대응할 수 있어 긴급비상물자와 항만하역 운영 요율화에 기여할 수 있는 장점이 있다.

또한, 종래와 같이 각 항만하역장비(100)마다 정전상황에서의 회생전력 방전처리를 위한 별도의 장비를 설치하지 않아도 되므로 설치비용을 크게 절감시킬 수 있어 항만장비 구입비용을 대폭 절감시킬 수 있다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 항만하역장비 200 : 변전기
300 : 발전기 400 : 회생전력 방전장치
410 : 회생전력 검출부 420 : 회생전력 제어부
430 : 회생전력 구동부 432 : 싸이리스터 제어부
434 : 파워 브릿지 440 : 회생전력 방전소자
450 : 감시부

Claims

발전기의 내부에 구비되어, 정상적인 전원공급상태에서는 동작하지 않고, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하여 동작할 때 발생하는 회생전력을 처리하되,
정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비 각각의 운전 상태정보를 토대로 상기 항만하역장비 각각으로 부터 발전기로 입력되는 회생전력을 검출하는 회생전력 검출부,
상기 회생전력 검출부로 부터 입력되는 상기 항만하역장비의 회생전력 검출 데이터를 토대로 회생전력량을 계측하며, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력의 방전량을 설정하는 회생전력 제어부,
상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 점호각(firing angle)을 결정하는 싸이리스터 제어부와, 상기 싸이리스터 제어부로부터 입력되는 점호각을 토대로 싸이리스터의 도통각을 조정하여 회생전력 처리를 위한 전류량을 제한하는 파워 브릿지로 구성되고, 상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 배터리에 충전하기 위한 회생전력의 전류량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력의 배터리 충전을 제어하는 회생전력 구동부,
상기 회생전력 구동부의 전류량 제어를 토대로 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 충전하는 배터리, 그리고
상기 회생전력 검출부에서의 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 상기 배터리에 충전되는 회생전력량의 비교, 상기 배터리의 정상적 충전여부, 상기 회생전력 구동부의 자체진단을 수행하며, 감시결과 데이터를 상기 회생전력 제어부로 출력하는 감시부를 포함하는 회생전력 방전장치.
발전기의 내부에 구비되어, 정상적인 전원공급상태에서는 동작하지 않고, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하여 동작할 때 발생하는 회생전력을 처리하되,
정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 항만하역장비 각각의 운전 상태정보를 토대로 상기 항만하역장비 각각으로 부터 발전기로 입력되는 회생전력을 검출하는 회생전력 검출부,
상기 회생전력 검출부로 부터 입력되는 상기 항만하역장비의 회생전력 검출 데이터를 토대로 회생전력량을 계측하며, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력의 방전량을 설정하는 회생전력 제어부,
상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 점호각(firing angle)을 결정하는 싸이리스터 제어부와, 상기 싸이리스터 제어부로부터 입력되는 점호각을 토대로 싸이리스터의 도통각을 조정하여 회생전력 처리를 위한 전류량을 제한하는 파워 브릿지로 구성되고, 상기 회생전력 제어부에서 설정한 회생전력 방전량을 토대로 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전하기 위한 회생전력 방전소자의 전류량을 결정하며, 결정된 전류량을 토대로 회생전력 방전소자의 구동을 제어하는 회생전력 구동부,
상기 회생전력 구동부의 전류량 제어를 토대로 발열을 수행하여 상기 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 방전시키는 회생전력 방전소자, 그리고
상기 회생전력 검출부에서의 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 상기 회생전력 방전소자를 통해 방전되는 회생전력량의 비교, 상기 회생전력 방전소자의 정상적 발열여부, 상기 회생전력 구동부의 자체진단을 수행하며, 감시결과 데이터를 상기 회생전력 제어부로 출력하는 감시부를 포함하는 회생전력 방전장치.
삭제
삭제
제 2항에 있어서,
상기 회생전력 방전소자는,
가변 저항이며, 각각의 항만하역장비에서 발생할 수 있는 최대값의 회생전력을 동시에 방전시킬 수 있는 용량으로 설계되는 회생전력 방전장치.
정상적인 전원공급상태에서는 동작하지 않고, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하며, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 회생전력 방전장치가 내부에 구비된 발전기.
제 6항에 있어서,
상기 발전기는, 차량에 의하여 자유롭게 이동이 가능한 이동형으로 구성되어 차량에 탑재되는 발전기.
발전기의 내부에 구비되어, 정상적인 전원공급상태에서는 동작하지 않고, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하여 동작할 때 발생하는 회생전력을 처리하되,
외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 비상전원을 사용하여 화물의 하역 또는 적재를 수행하는 하나 이상의 하역수단,
외부에서 공급되는 상용전원 또는 정전시 비상전원을 상기 하나 이상의 하역수단으로 분배하여 공급하는 변전기,
정전발생시 상기 변전기를 통해 상기 하나 이상의 하역수단 각각으로 비상전원을 공급하는 발전기, 그리고
상기 발전기 내에 구비되고, 정전발생시 공급하는 비상전원으로 동작하는 하역수단 각각의 운전 상태정보를 수집하고, 수집한 운전 상태정보를 토대로 하역수단으로부터 회생전력이 검출되면 회생전력량을 계측하고, 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량을 설정하고, 설정된 회생전력 방전량에 따라 회생전력 방전소자에 흐르는 전류량 또는 배터리에 충전되는 전류량을 제한하여 하역수단에서 발생한 회생전력을 처리하며, 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 상기 배터리에 충전되거나 상기 회생전력 방전소자를 통해 방전되는 회생전력량의 비교, 상기 배터리의 정상적 충전여부 또는 상기 회생전력 방전소자의 정상적 발열여부, 회생전력 처리에 관련된 자체진단을 포함한 감시제어를 수행하는 회생전력 방전장치를 포함하는 회생전력 방전기능을 구비한 항만하역장비.
정상적인 전원공급상태에서는 동작하지 않고, 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하여 동작할 때 발생하는 회생전력을 처리하는 회생전력 방전장치를 발전기의 내부에 구비하고,
(1) 정전발생시 변전기를 통해 하나 이상의 항만하역장비 각각으로 비상전원을 공급하는 발전기의 내부에 구비된 회생전력 방전장치는, 정전시 발전기에서 공급하는 전원으로 동작을 수행하는 각각의 항만하역장비별 운전 상태정보를 수집하는 단계,
(2) 상기 회생전력 방전장치는, 상기 (1) 단계를 통해 수집한 각각의 항만하역장비별 운전 상태정보를 토대로 회생전력이 검출되는지 여부를 판단하는 단계,
(3) 상기 (2) 단계의 판단결과 상기 항만하역장비로부터 회생전력이 검출되면, 상기 회생전력 방전장치는 회생전력량을 계측하며, 상기 계측된 회생전력량에 따라 회생전력 방전량/충전량을 설정하는 단계,
(4) 상기 회생전력 방전장치는, 회생전력 구동부를 구동시켜 상기 (3) 단계에서 설정된 회생전력 방전량/충전량에 따라 배터리에 충전되는 전류량 또는 회생전력 방전소자에 흐르는 전류량을 제한하여 각각의 항만하역장비에서 발생한 회생전력을 처리하는 단계, 그리고
(5) 상기 회생전력 방전장치는, 회생전력 방전장치의 정상 동작 여부, 회생전력 검출오류, 과전류 발생, 계측한 회생전력과 상기 배터리에 충전되거나 상기 회생전력 방전소자를 통해 방전되는 회생전력량의 비교, 상기 배터리의 정상적 충전여부 또는 상기 회생전력 방전소자의 정상적 발열여부, 회생전력 구동부의 자체진단을 포함한 감시제어를 수행하여, 회생전력의 방전이 종료될 때까지 운전을 지속하거나 또는 고장발생시 장비구동을 정지하는 단계를 포함하는 회생전력 방전방법.
제 9항에 있어서,
상기 (2) 단계의 회생전력 검출은,
각 항만하역장비별로 발전기로 입력되는 전압의 위상변화로 검출하는 회생전력 방전방법.