KR101695893B1 - Method and for testing power management system of offshore structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션하고 그 결과에 매칭되는 추상화모델을 설정함으로써 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있음과 동시에 연산속도를 줄여 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템(PMS)을 테스트하기 위한 방법에 있어서, 상기 전력 관리 시스템(PMS)에 연결된 시뮬레이터가 상기 부유식 해상 구조물에 설치된 스러스터의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링하는 단계; 상기 시뮬레이터가 상기 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 후 유효전력 및 무효전력을 추출하는 단계; 상기 시뮬레이터가 상기 추출된 유효전력과 무효전력에 매칭되는 추상화모델을 설정하는 단계; 및 상기 시뮬레이터가 상기 설정된 추상화모델을 적용하여 상기 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.The present invention preliminarily simulates a load model of a thruster in a mathematical model and sets an abstract model matched with the result, thereby enabling detailed modeling close to the actual model and reducing the computation speed to shorten the simulation time. To a method for testing a power management system of an offshore structure.
According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for testing a power management system (PMS) of a floating offshore structure, the method comprising the steps of: providing a simulator coupled to the power management system (PMS) A mathematical modeling according to the capacity driven on the basis of the mathematical modeling; Extracting active power and reactive power after the simulator performs the simulation using the mathematical modeling; Setting an abstraction model in which the simulator matches the extracted active power and reactive power; And performing a simulation such that the simulator applies the set abstraction model to produce and supply power required by the thruster.

Description

부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법{METHOD AND FOR TESTING POWER MANAGEMENT SYSTEM OF OFFSHORE STRUCTURE}METHOD AND FOR TESTING POWER MANAGEMENT SYSTEM OF OFFSHORE STRUCTURE FIELD OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션하고 그 결과에 매칭되는 추상화모델을 설정함으로써 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있음과 동시에 연산속도를 줄여 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for testing a power management system of a floating structure, and more particularly, to a method for testing a power management system of a floating structure by simulating a load model of a thruster in a mathematical model and setting an abstraction model matching the result, The present invention relates to a method for testing a power management system of a floating structure capable of modeling and shortening a simulation time by reducing an operation speed.

최근 선주로부터 발주되는 Drilling Unit에 대해 DP(III)가 적용된 호선은 Power Generation and Distribution Configuration이 변경/적용되었다. 선박의 소프트웨어에 대한 사전 검증 및 시운전(Commissioning) 단계에서의 시간과 비용을 절약하기 위하여 선주는 DP 뿐만 아니라, 전력 관리 시스템(이하, 'PMS'라 한다)에 대해서도 Function 및 Failure Logic 등에 대한 HIL (Hardware-in-the-Loop) Test를 요구하고 있다.For the drilling unit recently ordered from the shipowner, the DP (III) line was modified and applied to the Power Generation and Distribution Configuration. In order to save time and cost in the preliminary verification and commissioning phase of the ship's software, the shipowner must not only use the DP but also the HIL (for the function and failure logic etc.) for the power management system Hardware-in-the-Loop) test.

PMS(Power Management System) HILS의 경우 실제 선박에 탑재되는 소프트웨어의 사전 검증을 목적으로 하며, 선박 (Vessel), 발전 시스템 (Power Generation System), 배전 시스템(Power Distribution System), 전력 소비 시스템 (Power consumption system)등을 실제 시스템과 유사하게 수학적으로 모사한 시뮬레이터를 구성하고, PMS의 일부 기능들과 failure mode, 선박에 가해지는 외부 환경들을 모사하여 HIL 테스트를 수행한다.PMS (Power Management System) In case of HILS, it is used for pre-verification of the software installed in the ship. It is used for ship, Vessel, Power Generation System, Power Distribution System, system) are simulated mathematically similar to the actual system, and the HIL test is performed by simulating some functions of the PMS, the failure mode, and the external environment applied to the ship.

PMS는 시뮬레이션에서 테스트되는데, PMS는 시뮬레이터(simulator)에 연결된다. PMS는 선박으로부터 분리되어 HIL로서 테스트되거나, 혹은 선박에 여전히 계속하여 연결된다.The PMS is tested in the simulation, and the PMS is connected to the simulator. The PMS is detached from the vessel and tested as an HIL, or is still connected to the vessel.

시뮬레이터는 PMS에 제공할 커맨드를 입력하고, 이러한 스러스터 및 러더 커맨드(rudder commands)의 결과인 선박 모션(motion)을 계산한다. 시뮬레이터는 이 시뮬레이터에 의해 계산된 모션에 대해 측정 시스템으로부터의 결과인 신호를 반환한다.The simulator inputs the commands to provide to the PMS and calculates the ship motion as a result of these thruster and rudder commands. The simulator returns the signal resulting from the measurement system for the motion calculated by the simulator.

이와 같이 PMS와 연결된 시뮬레이터는 대한민국 공개특허 제2008-0072966호 등 다수가 출원되어 있다.A simulator connected to the PMS in this way is filed by a number of Korean Patent Laid-Open No. 2008-0072966.

상기 특허를 포함하는 종래의 PMS를 테스트하는 시뮬레이터는 선박용 HIL(Hardware In the Loop) 테스트를 위하여 구성요소를 수학적으로 최대한 단순화시켜 실시간 테스트 플랫폼을 구성하였다.The conventional PMS test simulator including the patent has constructed a real-time test platform by simplifying the components mathematically for the HIL (Hardware In the Loop) test as much as possible.

이에 따라 종래의 PMS를 테스트하는 시뮬레이터는 수학모델이 들어간 상세모델을 통해서 상세 시뮬레이션을 함으로써 실시간 시뮬레이션 속도가 느리다. 특히 스러스터를 고차 방정식으로 모델링된 수학적 모델로 사용하면 시뮬레이션 속도를 느리게 하는 영향을 미칠 수 있다.Accordingly, the simulator for testing the conventional PMS has a slow real-time simulation speed due to the detailed simulation through the detailed model including the mathematical model. In particular, using a thruster as a mathematical model modeled as a higher order equation can have the effect of slowing down the simulation speed.

따라서 스러스터를 고차 방정식으로 모델링된 수학적 모델로 사용하지 않고도 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있음과 동시에 연산속도를 줄여서 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있는 개선된 PMS의 테스트하는 시뮬레이터가 요구된다.Therefore, there is a need for an improved PMS test simulator that can reduce the computation speed and reduce the time of the simulation, while allowing detailed modeling of the thruster as a mathematical model modeled by a higher-order equation.

대한민국 공개특허공보 제2008-0072966호(2008.08.07) "해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법 및 시스템"Korean Patent Publication No. 2008-0072966 (2008.08.07) "Method and System for Testing Power Management System of Marine Ship"

본 발명의 목적은, 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션하고 그 결과에 매칭되는 추상화모델을 설정함으로써 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있음과 동시에 연산속도를 줄여 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있도록 한 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for simulating a load model of a thruster in advance with a mathematical model and setting an abstract model matching the result, And to provide a method for testing a power management system of a floating marine structure.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템(PMS)을 테스트하기 위한 방법에 있어서, 상기 전력 관리 시스템(PMS)에 연결된 시뮬레이터가 상기 부유식 해상 구조물에 설치된 스러스터의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행하는 단계; 상기 시뮬레이터가 상기 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 후 유효전력 및 무효전력값을 추출하는 단계; 상기 시뮬레이터가 상기 추출된 유효전력과 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델을 설정하는 단계; 및 상기 시뮬레이터가 상기 설정된 추상화모델을 적용하여 상기 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for testing a power management system (PMS) of a floating marine structure, the method comprising: providing a simulator coupled to the power management system (PMS) Performing mathematical modeling according to the capacity driven on the basis of the motor of the thruster installed in the motor; Extracting active power and reactive power values after the simulator performs the simulation using the mathematical modeling; Setting an abstraction model for the simulator to output a value equal to the extracted active power and the reactive power value; And performing a simulation such that the simulator applies the set abstraction model to produce and supply power required by the thruster.

상기 추상화모델을 설정하는 단계는 상기 추출된 유효전력과 무효전력값에 맞춰지도록 조정하는 파라미터값을 설정할 수 있다.The step of setting the abstraction model may set a parameter value to be adjusted so as to match the extracted active power and the reactive power value.

상기 파라미터값은 피크치, 기울기 및 스케일 팩터를 포함할 수 있다.The parameter value may include a peak value, a slope and a scale factor.

상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는 상기 모터의 용량이 같은 스러스터의 경우 상기 설정된 추상화모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.In the case of the thruster having the same capacity of the motor, the step of performing the simulation may be performed by applying the set abstraction model.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 상기 시뮬레이션을 수행하는 단계 이후에, 상기 추상화모델을 적용하여 수행된 시뮬레이션 결과 중 유효전력값 또는 유효전력값과 무효전력값을 표시할 수 있다.Also, the method according to an embodiment of the present invention may display the active power value or the active power value and the reactive power value among simulation results performed by applying the abstraction model, after performing the simulation.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템(PMS)을 테스트하기 위한 시뮬레이터에 있어서, 상기 전력 관리 시스템으로부터 임의의 전력 소비기에 대한 구동지시신호를 수신하면 상기 구동지시신호에 따라 상기 전력 소비기의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행하고, 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 후 추출된 유효전력과 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델을 설정하여 상기 전력 소비기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 시뮬레이터가 제공된다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a simulator for testing a power management system (PMS) of a floating floating structure, the simulator comprising: , Mathematical modeling is performed in accordance with the capacity of the motor driven by the power consumption device, simulation is performed using mathematical modeling, and an abstraction model for outputting the same value as the extracted active power and reactive power is set Wherein the simulation is performed such that the power required by the power consuming device is produced and supplied.

본 발명의 실시예에 따르면 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션하고 그 결과에 매칭되는 추상화모델을 설정함으로써 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있음과 동시에 연산속도를 줄여 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다. According to the embodiment of the present invention, the load model of the thruster is preliminarily simulated in a mathematical model, and the abstract model matched to the result is set, so that detailed modeling can be performed close to the actual model and the computation speed is shortened to shorten the simulation time There is an effect that can be.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시뮬레이터를 설명하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시뮬레이터를 적용시킨 DP 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도,
도 4는 본 발명에 적용되는 추상화모델을 설정하기 위한 파라미터값을 도시한 도면,
도 5는 스러스터의 모터에서 필요로 하는 용량에 맞춰지도록 수학적 모델링을 수행한 결과로 생성된 기준선에 맞추는 추상화모델을 설정하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 수학적 모델링이 된 모터 블록과 시뮬레이션 결과를 도시한 도면, 그리고
도 7은 동적 부하 블록과 시뮬레이션 결과를 도시한 도면.1 is a block diagram for explaining a simulator for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention;
2 is a view for explaining a DP system to which a simulator for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention is applied;
3 is a flow chart illustrating a method for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing parameter values for setting an abstraction model applied to the present invention;
FIG. 5 is a diagram for explaining a process of setting an abstraction model matching a generated reference line as a result of performing mathematical modeling so as to match a capacity required by a motor of a thruster;
6 is a view showing a result of a simulation and a motor block mathematically modeled, and
7 shows dynamic load blocks and simulation results;

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시뮬레이터를 설명하기 위한 블록도를 도시하고 있다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a simulator for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시뮬레이터는 전력을 생산하는 시스템을 제어하도록 구성된 PMS(전력관리시스템)(10)와, PMS(10)를 테스트하기 위해 전력 소비기에서 필요로 하는 전력을 공급되도록 시뮬레이션하는 시뮬레이터(20)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a simulator for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention includes a PMS (Power Management System) 10 configured to control a system for generating power, And a simulator 20 for simulating the power supplied to the power consuming unit to be supplied to test the power consumption.

PMS(10)는 발전기의 full auto start의 경우 작업자의 입력을 받아 자동으로 엔진을 기동하고, 전력 계통 내 다른 발전기와 동기화하고, 발전기의 차단기를 클로즈(close)해서 계통에 연결된 작업을 순차적으로 진행한다. PMS(10)는 HMI(Muman Machine Interface) 화면을 통해서 작업자로부터 지시신호를 입력받는다.In the case of full auto start of the generator, the PMS 10 automatically starts the engine by receiving the input of the operator, synchronizes with the other generators in the power system, and closes the generator's breaker to sequentially perform the operations connected to the system do. The PMS 10 receives an instruction signal from an operator through an HMI (Muman Machine Interface) screen.

시뮬레이터(20)는 이러한 PMS(10)로부터 임의의 전력 소비기, 예를 들면 스러스터에 대한 구동지시신호를 수신하고 수신된 구동지시신호에 따라 구동되는 전력 소비기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 해당 전력 소비기에 공급되도록 시뮬레이션한다. 전력 소비기는 생산된 전력을 사용한다.The simulator 20 receives a drive instruction signal for any power consuming device, for example a thruster, from this PMS 10 and produces the power required by a power consuming device driven according to the received drive instruction signal To be supplied to the corresponding power consumption device. The power consuming machine uses the produced power.

이러한 시뮬레이터(20)는 스러스터의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행하고, 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 후 추출된 결과 데이터 중 유효전력과 무효전력에 대한 결과값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델을 설정하고 추상화모델을 적용시켜 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행한다.The simulator 20 performs mathematical modeling according to the capacity driven on the basis of the motor of the thruster, performs simulations using mathematical modeling, and then performs a simulation using the same value as the resultant value of the active power and the reactive power And the abstraction model is applied to generate the power required by the thruster and to perform the simulation.

추상화모델은 수학적 모델링이 된 모터블록(Motor Block)(Mathworks사 Simulink의 Machine Block)의 결과 데이터 중 유효 전력 및 무효 전력값과 동일한 값을 출력하도록 하는 동적 부하 블록(Dynamic Load Block)을 이용한 모델이다. 이러한 추상화모델은 Dynamic Load Block의 결과 데이터를 설정하기 위해서 필요한 파라미터값을 설정하여 모델링한다.The abstraction model is a model using a dynamic load block that outputs the same value as the effective power and the reactive power value of the result data of the motor block (Mathworks's Simulink Machine Block) that is mathematically modeled . The abstraction model is modeled by setting the parameter values necessary for setting the result data of the dynamic load block.

여기서 파라미터값은 피크치, 기울기 및 스케일 팩터를 포함한다. 시뮬레이터(20)는 이와 같은 파라미터값의 조정을 통하여 수학적 모델링된 모터 블록의 결과 데이터 중 유효전력 및 무효 전력값과 매칭시킬 수 있도록 추상화모델을 설정한다.Wherein the parameter value includes a peak value, a slope and a scale factor. The simulator 20 sets an abstraction model so as to match the valid power and the reactive power among the result data of the mathematically modeled motor block through adjustment of the parameter values.

또한 시뮬레이터(20)는 부하의 용량이 동일한 스러스터의 경우, 수학적 모델링을 적용하여 시뮬레이션하는 과정을 거치지 않고 설정된 추상화모델을 적용시켜 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행한다.In the case of a thruster having the same capacity of a load, the simulator 20 performs a simulation so as to produce and supply power required by the thruster by applying a set abstraction model without performing a simulation by applying mathematical modeling.

또한 시뮬레이터(20)는 부하의 용량이 다른 스러스터나 시추장비의 경우, 해당 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행하고 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 결과 데이터 중 유효전력 및 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델을 설정해야 한다.Also, in the case of thruster or drilling equipment having a different load capacity, the simulator 20 performs mathematical modeling according to the capacity and performs simulations using mathematical modeling to output the same value as the effective power and the reactive power We need to set up an abstraction model to do this.

상술된 바와 같이, 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션한 결과 중 유효전력 및 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델로 설정하여 설정된 추상화모델에 따라 해당 스러스터에 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행함으로써 실제에 가깝게 상세 모델링을 할 수 있을 뿐만 아니라 고차 방정식으로 모델링된 수학적 모델링을 수행하지 않음에 따라 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있다. 더 설명하면 수학적 모델링이 사용된 고차 방정식들을 매시간마다 계산을 해서 출력해 내야 하기 때문에 계산 시간이 오래 걸렸던 종래의 시뮬레이터에 비해, 추상화모델을 스러스터 수학적 모델링 대신 적용하여 고차 방정식을 계산하는데 걸리는 시간을 단축할 수 있어 시뮬레이션 속도를 높일 수 있다.As described above, electric power is produced in the thruster in accordance with the abstraction model set and set as an abstraction model for outputting the same value as the effective power and the reactive power among the results of simulating the load model of the thruster in a mathematical model By performing the simulation to be supplied, not only detailed modeling can be performed close to the actual model, but the mathematical modeling modeled by the high-order equation is not performed, thereby shortening the simulation time. In addition, the time required to calculate the higher-order equations by applying the abstraction model instead of the thruster mathematical modeling, compared to the conventional simulator, which takes a long calculation time because the high-order equations using mathematical modeling are calculated and output every hour The simulation speed can be increased.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시뮬레이터를 적용시킨 DP 시스템을 설명하기 위한 도면을 도시하고 있다.FIG. 2 is a view for explaining a DP system to which a simulator for testing a power management system of a floating structure according to an embodiment of the present invention is applied.

도 2를 참조하면, DG1~DG6은 전력 생산기(21)이다. 전력 생산기(21)는 전력 분배기(27)와 연결되어, 전력 생산기(21)에서 생산된 전력을 사전 학습된 추상화모델에 맞춰 전력 분배기(27)에 공급하도록 한다.Referring to FIG. 2, DG1 to DG6 are power generators 21. The power generator 21 is connected to the power distributor 27 to supply the power produced by the power generator 21 to the power distributor 27 in accordance with the pre-learned abstraction model.

전력 분배기(27)는 배전반, 차단기, 스위치, 버스 등으로 구성된다. 여기서, 전력 소비기(29)는 부유식 해상 구조물이 미리 정해진 목표점에서 벗어나지 않도록 부유식 해상 구조물의 위치를 제어하는 스러스터(thruster)(M1~M6), 부유식 해상 구조물이 시추선인 경우 시추장비나 보조 기기류에서 필요로 하는 부하들(부하1-부하3)이다.The power distributor 27 is composed of an electric distribution board, a breaker, a switch, a bus, and the like. The power consumption unit 29 includes thrusters M1 to M6 for controlling the position of the floating structure so that the floating structure does not deviate from a predetermined target point, And loads required by auxiliary equipment (load 1 - load 3).

예를 들어, 제 1 및 제 2 전력 소비기(M1, M2)에서 각각 요구하는 전력, 예를 들면 1[MW]를 공급하도록 전력 생산기(21)는 제 1 및 제 2 전력 소비기(M1, M2)의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션을 수행한 결과 중 유효전력 및 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위해 설정된 추상화모델을 적용시켜 제 1 및 제 2 전력 소비기(M1, M2)에서 필요로 하는 전력을 생산한다. 전력 분배기(27)는 전력 생산기(21)에서 생산된 전력을 제 1 및 제 2 전력 소비기(M1, M2)에 적절히 분배되도록 한다.For example, the power generator 21 controls the first and second power consuming units M1 and M2 such that each of the first and second power consuming units M1 and M2 supplies the required power, for example, 1 [MW] M2), the abstraction model set for outputting the same value as the active power and the reactive power value is applied to the first and second power consoles M1, and M2, respectively. The power distributor 27 appropriately distributes the power produced by the power generator 21 to the first and second power consuming units M1 and M2.

시추선에서는 위치 유지를 위한 동적 위치 유지(Dynamic Positioning)를 지속적으로 수행하며 예상치 못한 고장, 예를 들면 발전기의 Trip, 고압차단기의 On/OFF 등의 상태에서도 전력계통을 안정적으로 유지하여 항상 위치를 유지한다. 이를 위해서 부하에 지속적으로 이용 가능한 전력신호(0~100%)를 보내 고장발생시 전력 제한(Power Limitation)을 걸어주는 제어가 이루어진다.The drill rig constantly maintains the dynamic position for maintaining the position and keeps the power system stable even when unexpected failure such as tripping of the generator, On / OFF of the high voltage breaker, etc. do. To this end, a constantly available power signal (0 ~ 100%) is sent to the load to control power limitations in the event of a fault.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부유식 해상 구조물의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 도시하고 있다.FIG. 3 illustrates an operational flow diagram for illustrating a method for testing a power management system of a floating floating structure according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면 PMS(10)와 연결되어 PMS(10)를 테스트하는 시뮬레이터(20)는 PMS(10)으로부터 임의의 전력 소비기, 예를 들면 스러스터에 대한 구동지시신호를 수신하면 수신된 스러스터의 모터에서 필요로 하는 용량에 맞는 수학적 모델링을 수행한다(S11). 이때 시뮬레이터(20)는 모터의 3상 전압값과, 입력파라미터값(비상전력, 정격전압, 모터의 주파수, 고정자의 저항 및 인덕턴스, 로터의 저장 및 인덕턴스, 상호 인덕턴스, 관성계수, 마찰계수, 극 쌍의 개수 및 시뮬레이션을 위한 모터의 초기상태를 나타내는 초기조건)을 설정하고 미리 정해진 사용수식을 이용하여 수학적 모델링을 수행한다.3, the simulator 20 connected to the PMS 10 to test the PMS 10 receives a driving instruction signal for an arbitrary power consumption device, for example, a thruster, from the PMS 10, The mathematical modeling corresponding to the capacity required by the motor of the thruster is performed (S11). At this time, the simulator 20 calculates the three-phase voltage value of the motor, the input parameter value (emergency power, rated voltage, motor frequency, stator resistance and inductance, rotor storage and inductance, mutual inductance, inertial coefficient, An initial condition indicating the number of pairs and an initial state of the motor for simulation) and performs mathematical modeling using a predetermined use expression.

다음 시뮬레이터(20)는 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션 결과 데이터 중에서 유효전력 및 무효전력값을 추출한다(S13). 이때 시뮬레이션을 수행한 결과는 고정자의 전류(ia,ib,ic), Dq0 요소, 고정자의 전류(iq, id), 계자전류(ifd), 로터 속도, 고정자 전압, 전력, 로터 속도 편차, 로터 각도, 토크, 부하각도, 유효전력, 무효전력 등이다. 수학적 모델링이 된 모터 블록은 도 6의 (a)에 도시되어 있으며, 도 6의 (b)는 수학적 모델링이 적용된 시뮬레이션이 수행된 시뮬레이션 결과 데이터 중 일부를 도시하고 있다.Next, the simulator 20 extracts the active power and the reactive power from the simulation result data to which the mathematical modeling is applied (S13). The results of the simulation are shown in Fig. 3 (a), (b), (d) and , Torque, load angle, active power, and reactive power. The motor block modeled as mathematical modeling is shown in FIG. 6 (a), and FIG. 6 (b) shows a part of the simulation result data in which simulation with mathematical modeling is performed.

시뮬레이터(20)는 추출된 유효전력 및 무효전력값에 매칭되는 추상화모델을 설정한다(S15). 이때 시뮬레이터(20)는 상술된 S13 단계에서 수행한 시뮬레이션 결과 데이터 중 유효전력 및 무효전력값과 동일한 값을 출력하도록 미리 정의되어 있는 파라미터값을 조정하여 추상화모델을 설정한다. 파라미터값은 도 4에 도시된 바와 같은, 피크치(Peak max-steady state), 기울기(Ramp slope) 및 스케일 팩터(Q Scale factor)를 포함한다.The simulator 20 sets an abstraction model that matches the extracted active power and reactive power values (S15). At this time, the simulator 20 sets an abstraction model by adjusting a parameter value that is defined to output the same value as the effective power and the reactive power value among the simulation result data performed in the step S13. The parameter value includes a Peak max-steady state, a Ramp slope, and a Q scale factor, as shown in Fig.

추상화모델은 수학적 모델링이 된 모터 블록을 동적 부하 블록으로 대체한 것으로, 동적 부하 블록은 도 7의 (a)에 도시되어 있으며, 도 7의 (b)는 도 6의 (b)에 도시된 시뮬레이션 결과 중 유효전력 및 무효전력값과 동일한 유효전력 및 무효전력값을 도시하고 있다. The abstraction model replaces the mathematically modeled motor block with a dynamic load block. The dynamic load block is shown in Fig. 7 (a), and Fig. 7 (b) The active power and the reactive power are the same as the active power and the reactive power.

도 5의 (a)는 상술된 S13 단계를 통하여 수행된 시뮬레이션 결과 데이터 중 유효전력값과 동일한 값을 출력하기 위하여 피크치, 기울기 및 스케일 팩터의 조정을 거쳐 추상화모델을 설정한다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 on/off 제어신호에 따라 유효전력의 피크치, 기울기 및 스케일 펙터를 조정할 수 있다.FIG. 5A illustrates an abstraction model by adjusting the peak value, the slope, and the scale factor to output the same value as the effective power value among the simulation result data obtained through the step S13. The peak value, the slope and the scale factor of the active power can be adjusted according to the on / off control signal as shown in FIG. 5 (c).

여기서 실선은 수학적 모델링이 된 모터 블록의 결과 데이터 중 유효전력을 나타낸 것이고, 점선은 실선의 유효전력과 동일한 값을 출력하도록 추상화 모델링이 된 동적 부하 블록의 결과 데이터 중 유효전력을 나타낸 것이다. Here, the solid line represents the active power of the resultant data of the mathematically modeled motor block, and the dotted line represents the active power of the resultant data of the dynamic load block modeled as abstraction so as to output the same value as the active power of the solid line.

도 5의 (b)는 상술된 S13 단계를 통하여 수행된 시뮬레이션 결과 데이터 중 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위해 피크치, 기울기 및 스케일 팩터의 조정을 거쳐 추상화모델을 설정한다. 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 on/off 제어신호에 따라 무효전력의 피크치, 기울기 및 스케일 펙터를 조정할 수 있다.FIG. 5B illustrates an abstraction model by adjusting the peak value, the slope, and the scale factor to output the same value as the reactive power value among the simulation result data obtained through the step S13 described above. The peak value, the slope and the scale factor of the reactive power can be adjusted according to the on / off control signal as shown in FIG. 5 (c).

여기서 실선은 수학적 모델링이 된 모터 블록의 결과 데이터 중 무효전력을 나타낸 것이고, 점선은 실선의 무효전력과 동일한 값을 출력하도록 추상화 모델링이 된 동적 부하 블록의 결과 데이터 중 무효전력을 나타낸 것이다.Here, the solid line represents the reactive power of the resultant data of the mathematically modeled motor block, and the dotted line represents the reactive power of the resultant data of the dynamic load block modeled as abstraction so as to output the same value as the reactive power of the solid line.

시뮬레이터(20)는 상술된 바와 같은 과정을 거쳐 추상화 모델이 설정되면 설정된 추상화모델을 적용시켜 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행한다(S17).When the abstraction model is set through the process as described above, the simulator 20 applies the set abstraction model to perform simulation so that the power required by the thruster is produced and supplied (S17).

이후, 시뮬레이터(20)는 동일한 용량을 필요로 하는 스러스터나 시추장비의 경우 설정된 추상화모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다.Thereafter, the simulator 20 can perform the simulation by applying the set abstraction model in the case of the thruster or the drilling equipment requiring the same capacity.

시뮬레이터(20)는 추상화모델을 적용하여 수행된 시뮬레이션 결과 중 유효전력값 또는 유효전력값과 무효전력값을 디스플레이기기(미도시)에 표시되도록 구현할 수 있다. 여기서는 시뮬레이터(20)의 디스플레이기기에 표시되도록 하는 것으로 설명하고 있지만 PMS에 구비된 디스플레이기기기에서도 표시가능함은 물론이다.The simulator 20 may implement a display device (not shown) to display the active power value or the reactive power value and the reactive power value among the simulation results performed by applying the abstraction model. Here, it is described that display is performed on the display device of the simulator 20, but it is of course also possible to display the display device provided in the PMS.

이렇게 함으로써, 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션하고 그 결과 데이터 중 유효전력 및 무효전력과 동일한 값을 출력하기 위해 설정된 추상화모델을 적용시켜 시뮬레이션을 수행함으로써 수학적 모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행했던 종래의 시뮬레이터에 비해 시뮬레이션의 시간을 단축시킬 수 있다. 또한 스러스터의 부하모델을 수학적 모델로 미리 시뮬레이션한 결과에 매칭되도록 추상화모델을 설정하기 때문에 실제에 가깝게 상세 모델링할 수 있다.By doing so, simulation was performed by applying a mathematical model by preliminarily simulating the load model of the thruster in a mathematical model and then applying the abstraction model set to output the same value as the effective power and the reactive power, The simulation time can be shortened compared to the conventional simulator. In addition, since the abstraction model is set so as to match the result of preliminarily simulating the loader model of the thruster with a mathematical model, detailed modeling can be performed close to the actual model.

이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The invention being thus described, it will be obvious that the same way may be varied in many ways. Such modifications are intended to be within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 : PMS 20 : 시뮬레이터
21 : 전력 생산기 27 : 전력 분배기
39 : 전력 소비기10: PMS 20: Simulator
21: electric power generator 27: electric power distributor
39: Power consumption machine

Claims (6)

부유식 해상 구조물에 설치된 스러스터의 모터를 기준으로 구동되는 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행한 시뮬레이션 결과를 이용하여 전력 관리 시스템(PMS)을 테스트하기 위한 방법에 있어서,
상기 전력 관리 시스템(PMS)에 연결된 시뮬레이터가 상기 스러스터의 용량에 맞게 수학적 모델링을 수행한 시뮬레이션 결과 중 유효전력 및 무효전력값을 추출하는 단계;
상기 시뮬레이터가 상기 추출된 유효전력과 무효전력값과 동일한 값을 출력하기 위한 추상화모델을 설정하는 단계; 및
상기 시뮬레이터가 상기 설정된 추상화모델을 적용하여 상기 스러스터에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급되도록 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하되,
상기 추상화모델을 설정하는 단계는
상기 추출된 유효전력과 무효전력값에 맞춰지도록 조정하는 파라미터값을 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.1. A method for testing a power management system (PMS) using simulation results obtained by performing mathematical modeling in accordance with a capacity driven on the basis of a motor of a thruster installed in a floating floating structure,
Extracting a valid power value and a reactive power value from a simulation result of a simulator connected to the power management system (PMS) that performs mathematical modeling according to the capacity of the thruster;
Setting an abstraction model for the simulator to output a value equal to the extracted active power and the reactive power value; And
And performing simulation such that the simulator applies the set abstraction model to produce and supply power required by the thruster,
The step of setting the abstraction model
And setting a parameter value to be adjusted so as to match the extracted active power and the reactive power value. 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 파라미터값은 피크치, 기울기 및 스케일 팩터를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the parameter value comprises a peak value, a slope and a scale factor. 청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션을 수행하는 단계는
상기 모터의 용량이 같은 스러스터의 경우 상기 설정된 추상화모델을 적용하여 시뮬레이션을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The step of performing the simulation
Wherein if the capacity of the motor is the same, the simulation is performed by applying the set abstraction model. 청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션을 수행하는 단계 이후에,
상기 추상화모델을 적용하여 수행된 시뮬레이션 결과 중 유효전력값 또는 유효전력값과 무효전력값을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
After performing the simulation,
Further comprising the step of displaying a valid power value or a reactive power value and a reactive power value among the simulation results performed by applying the abstraction model. 삭제delete
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