KR101742750B1

KR101742750B1 - 소수력발전 층류 레벨 제어시스템 및 이를 이용한 제어방법

Info

Publication number: KR101742750B1
Application number: KR1020160163226A
Authority: KR
Inventors: 박은영
Original assignee: (주)스틸포커스; 박은영
Priority date: 2016-12-02
Filing date: 2016-12-02
Publication date: 2017-06-09

Abstract

육상 양식장에서 소수력 발전을 수행하는 경우, 발생하는 층류의 레벨을 제어하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템이 개시된다. 본 소수력발전 층류 레벨 제어 시스템은, 육상 양식장의 수위를 감지하는 수위 감지 모듈; 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 의해 회전되는 수차; 상기 회전되는 수차에 회전자가 직렬로 축결합되어 상기 회전자가 회전되면, 기전력이 발생하여 전기 에너지를 생산하는 소수력 발전기; 상기 소수력 발전기와 연결되어 상기 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되도록 하되, 상기 회전자의 회전속도가 기설정된 범위를 벗어나지 않도록, 토오크(Torque)를 발생시키는 인버터; 상기 인버터와 연결되어 상기 소수력 발전기에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 벗어나지 않도록, 상기 소수력 발전기의 부하를 조절하는 덤프 로드; 및 상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터 및 상기 덤프 로드를 제어하는 PLC 제어 모듈;을 포함한다. 이에 의해, 육상 양식장에서 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 경우에, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 환경을 오염시키지 않고, 지속적이고, 효율적으로 전력을 생산할 수 있으며, 청정 환경을 유지하며, 육상 양식장 및 주변 시설에 에너지를 공급하거나, 전력 생산에 따른 추가 수익을 창출할 수 있다.

Description

소수력발전 층류 레벨 제어시스템 및 이를 이용한 제어방법{Laminar flow level control system for micro small hydro power and method using the same}

본 발명은 소수력발전 층류 레벨 제어시스템 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육상 양식장에서 소수력 발전을 수행하는 경우, 발생하는 층류의 레벨을 제어하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템 및 이를 이용한 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 물을 이용하여 전기를 발전하는 분야는 댐에 저장된 물이 갖는 위치 에너지를 이용하는데 치중하였으나, 물의 위치 에너지를 확보하기 위한 자연의 입지가 제한되어 있고, 댐의 건설로 인한 환경오염의 문제가 부각되어 수력 에너지를 확보하기가 어려운 점이 있어, 10,000kW 이하의 소규모 발전을 통하여 수력 에너지를 확보하는 소수력 발전(小水力發電, Small hydro)이 점차 주목받고 있다. 최근에는 산간 및 하천 지역의 댐에 저장된 물을 이용할 뿐만 아니라, 육상 양식장, 생할 하수, 생활 폐수 및 산업 폐수 처리장, 저수지, 보의 배수로 등 500kW 이하의 소규모 발전을 통하여 수력 에너지를 확보하는 초소수력 발전(Micro hydro) 역시 등장하여 주목받고 있다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이 육상(L)에 설치되고 해수를 저장하여 어패류를 양식하는 육상 양식장(1)의 경우, 육상 양식장(1)에서 바다(S)로 방출하는 해수의 방출 경로에 소수력 발전 시설(2)이 마련되어 전력을 생산할 수 있다.

좀 더 상세히 설명하면, 육상 양식장에는 해수를 저장하여 어패류를 양식하도록 하는 수조가 설치되고, 수조는 육상(L)에 설치됨으로써 바다(S)의 해수면보다는 높은 곳에 위치하게 된다.

따라서 수조에 저장된 해수를 바다(S)로 배출하는 경우에는 중력으로 인해 해수가 위치에너지 및 운동에너지를 갖게 됨으로써 배출되는 해수는 수차를 회전시킬 수 있게 되고 수차의 회전에 의해 소수력 발전 시설(2)에서 전력을 생산할 수 있게 되는 것이다.

이러한 소수력 발전 시설(2)은 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하여, 생산된 전력을 육상 양식장(1)에서 사용하거나, 계통 전원에 공급함으로써, 에너지를 절약하거나, 전력 생산에 따른 추가 수익을 창출할 수 있어, 각광을 받고 있다.

구체적으로 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 소수력 발전 기술은 방출되는 해수를 난류 상태에서 층류 상태로 변환하고, 층류 상태의 해수를 이용하여 수차를 회전시키며, 수차에 연결된 소수력 발전기의 회전자가 수차와 함께 회전하며, 전력을 생산하게 된다.

이러한 층류 상태의 해수는 흐름이 일정하여, 방출되는 양에 따라 수압과 유속이 결정되어, 일정한 양의 해수가 방출되는 것이 전력을 생산하기에 바람직하나, 육상 양식장(1)의 경우, 현실적으로 일정한 양의 해수를 지속적으로 방출하기에는 어려움이 있어, 소수력 발전 시설(2)을 설치하고, 관리하는 비용에 비해, 전력 생산 효율이 낮고, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많은 경우, 소수력 발전기에서 생산되는 전력의 전압이 정격전압을 초과하여, 소수력 발전기가 파손되거나 화재 사고와 같은 안전사고가 발생할 수 있으며, 방출되는 해수의 양이 지나치게 적은 경우, 소수력 발전기가 전력을 생산하기에 어려움이 있어 효율적인 전력 생산이 불가능하다는 문제가 있다.

이에 육상 양식장에서 이용 가능한 소수력 발전 시설에 있어서, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 지속적으로 전력을 생산하기 위한 방안의 모색이 요구된다.

한국등록특허 제10-1012526호 : 고가수조 급배수를 이용한 소수력발전설비가 구비된 육상양식장 한국등록특허 제10-1234325호 : 소수력 발전설비

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 육상 양식장에서 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 경우에, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 발생하는 층류의 레벨을 제어하여 지속적으로 전력 생산이 가능한 소수력발전 층류 레벨 제어시스템 및 이를 이용한 제어방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템은 육상 양식장의 수위를 감지하는 수위 감지 모듈; 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 의해 회전되는 수차; 상기 회전되는 수차에 회전자가 직렬로 축결합되어 상기 회전자가 회전되면, 기전력이 발생하여 전기 에너지를 생산하는 소수력 발전기; 상기 소수력 발전기와 연결되어 상기 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되도록 하되, 상기 회전자의 회전속도가 기설정된 범위를 벗어나지 않도록, 토오크(Torque)를 발생시키는 인버터; 상기 인버터와 연결되어 상기 소수력 발전기에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 벗어나지 않도록, 상기 소수력 발전기의 부하를 조절하는 덤프 로드; 및 상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터 및 상기 덤프 로드를 제어하는 PLC 제어 모듈;을 포함한다.

여기서, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 수위 감지 모듈에 의해 감지된 상기 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단하고, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어할 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템은 상기 방출되는 해수의 압력을 감지하는 수압 감지 모듈;을 더 포함하고, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하되, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하는 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 방출되는 해수의 압력이 상기 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면, 상기 인버터의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 기설정된 제1 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과한 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 미만인 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 상기 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단될 때까지, 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어할 수 있다.

그리고 상기 기설정된 제1 패턴은, 상기 덤프 로드의 부하 용량이 순차적으로 20kW, 10kW 및 5kW로 작동하되, 각각의 부하 용량마다 1분간 작동하는 패턴을 의미할 수 있다.

또한, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 기설정된 제2 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어할 수 있다.

그리고 상기 기설정된 제2 패턴은, 상기 덤프 로드의 부하 용량이 순차적으로 5kW, 10kW 및 20kW로 작동하되, 각각의 부하 용량마다 1분간 작동하는 패턴을 의미하며, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 기설정된 제2 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 하되, 상기 덤프 로드가 특정 부하 용량으로 작동되면, 상기 부하 용량이 상기 작동된 특정 부하 용량에서 다른 부하 용량으로 변동될 때마다, 상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 상기 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달한 것으로 판단되면, 상기 덤프 로드의 작동이 종료되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 기설정된 제3 범위는, 900rpm 내지 1000rpm 이며, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 상기 기설정된 제3 범위 미만인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위 미만인 것으로 판단되면, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다.

그리고 본 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템은, 상기 소수력 발전기의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 모듈;을 더 포함하고, 상기 PLC 제어 모듈은, 상기 온도 감지 모듈을 통해 상기 소수력 발전기의 내부 온도가 감지되지 않는 것으로 판단되면, 온도 감지에 대한 에러 메시지가 출력되도록 할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법은, 수위 감지 모듈에 의해 육상 양식장의 수위가 감지되는 단계; 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 의해 수차가 회전되는 단계; 상기 수차에 직렬로 축결합된 회전자가 상기 수차의 회전에 의해 회전되어 전기 에너지가 생산되도록 하는 단계; 및 상기 소수력 발전기와 연결된 인버터에 의해 상기 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되는 단계;를 포함하며, 상기 생산 단계는, 상기 인버터가 토오크(Torque)를 발생시켜 상기 수차의 회전속도가 기설정된 범위 내에서 상기 전기 에너지가 생산되도록 하고, 상기 인버터와 연결된 덤프 로드에 의해 상기 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 벗어나지 않도록, 상기 소수력 발전기의 부하가 조절되도록 할 수 있다.

이에 의해, 육상 양식장에서 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 경우에, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 환경을 오염시키지 않고, 지속적이고, 효율적으로 전력을 생산할 수 있으며, 청정 환경을 유지하며, 육상 양식장 및 주변 시설에 에너지를 공급하거나, 전력 생산에 따른 추가 수익을 창출할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법을 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.

본 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템(이하에서는 '제어시스템'으로 총칭함)은 육상 양식장에서 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 경우에, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 발생하는 층류의 레벨을 제어하여 지속적으로 전력 생산을 하기 위해 마련된다.

이를 위하여, 본 제어시스템은, 덕트(미도시), 수차(100), 소수력 발전기(200), 인버터(300), 덤프 로드(400), PLC 제어 모듈(500), 수위 감지 모듈(600), 수압 감지 모듈(700) 및 온도 감지 모듈(800)을 포함한다.

덕트(미도시)는 해수의 방출경로를 제공하기 위해 마련된다.

구체적으로 덕트(미도시)는 해수를 수용하는 육상 양식장의 수조에서 방출되는 해수가 바다까지 도달하도록 마련되되, 해수가 수조에서 바다까지 방출되는 중에 수차(100)를 거쳐 수차(100)를 회전시킬 수 있도록 마련된다.

한편, 본 실시예에 따른 덕트(미도시)는 육상 양식장의 수조에서 바다까지 해수를 방출하도록 마련되는 기존의 방출용 수로가 마련된 경우, 기존의 방출용 수로 중 일부와 교체되어 본 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어시스템의 구성요소들이 설치되도록 할 수 있다.

이때, 덕트의 내벽과 수차(100) 또는 소수력 발전기(200)는 일정한 간격을 두고 형성되되, 소수력 발전기(200)는 덕트의 내벽과 결합되도록 설치되며, 설치 작업이 수행되는 작업 현장에서의 구성 요소의 조립 및 설치 작업을 단순화시키기 위해, 덕트와 소수력 발전기(200)를 하나의 패키지로 구현하기 위해 결합 부재를 이용하여 결합하거나 용접을 통하여 결합할 수 있다.

수차(100)는 방출경로를 따라 방출되는 해수에 의해 회전되어 운동 에너지를 발생시키기 위해 마련된다.

여기서 수차(100)는 카프란 수차, 펠톤 수차, 횡류 수차 등 다양한 수차가 적용되어 사용되기에 본 발명에서는 별도로 한정하지 않는다.

수차(100)는 회전축이 마련되어 소수력 발전기(200)와 직렬로 축결합되어 소수력 발전기(200)에 회전력을 전달한다.

소수력 발전기(200)는 수차(100)에 의해 전달된 회전력(물리 에너지)을 이용하여 구동함으로써, 전기 에너지(이하에서는 '전력'이라고 총칭함)를 생산하도록 할 수 있다.

구체적으로 소수력 발전기(200)의 회전자가 수차(100)와 직렬로 축결합되어 회전되는 수차(100)에 회전자가 회전되면, 기전력이 발생하여 전력을 생산할 수 있다.

이때, 생성된 전력은 직접 계통 전원에 인가되거나 인버터(300)를 거쳐 계통 전원으로 인가될 수 있으며, 육상 양식장 및 육상 양식장의 주변 시설에 공급되거나, 전력을 충전하였다가 비상시 육상 양식장 및 육상 양식장 주변 시설에 전력을 공급하기 위해 축전지와 같은 전원 충전 수단에 공급될 수 있다.

여기서, 소수력 발전기(200)는 바람직하게 550~620V의 정격전압에 회전자의 분당 회전수(RPM)가 500~1000rpm인 발전기로 구현될 수 있으나, 더욱 바람직하게는 550~620V의 정격전압에 회전자의 분당 회전수(RPM)가 900~1000rpm인 발전기로 구현될 수 있다.

인버터(300)는 소수력 발전기(200)와 연결되어 회전하는 회전자에 토오크(Torque)가 발생되도록 하여, 회전자의 회전속도가 기설정된 범위에 벗어나지 않도록 하기 위해 마련된다.

구체적으로 인버터(300)는 회전자의 회전속도가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 역방향 토오크를 발생시켜, 회전자의 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 회전자의 회전속도가 기설정된 범위 미만인 경우, 정방향 토오크를 발생시켜, 회전자의 회전속도를 증가시킬 수 있다.

이를 통해, 소수력 발전기(200)가 생산하는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 전력을 생산하도록 할 수 있다.

여기서 정격전압의 허용범위는 과전압의 경우, 정격전압의 108~110%를 초과하지 않도록 하고, 부족전압의 경우, 정격전압의 86~90% 미만이 되지 않도록 하는 범위를 의미한다.

또한, 인버터(300)는 육상 양식장에 저장된 해수의 수위 또는 방출되는 해수의 수압에 따라 작동되거나, 또는 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 작동될 수 있다.

한편, 인버터(300)는 소수력 발전기(200)와 연결되어 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되도록 할 수 있다.

이때, 인버터(300)는 소수력 발전기(200)로부터 인가되는 교류 전원의 펄스 폭을 변환시키거나, 전압을 변환시킬 수 있는 수단이 마련될 수 있다.

구체적으로, 인버터(300)는 교류 전원의 펄스 폭의 변환 수단을 이용하여 소수력 발전기(200)로부터 인가되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환시키고, 변환된 직류 전원의 직류 전류를 제어하여 직류 전원을 단속(斷續)하여 교류 전원으로 변환시켜, 교류 전원의 주파수가 계통 전원의 주파수에 동기화되도록 인가되는 교류 전원의 펄스의 폭을 변환시키거나, 교류 전원의 전압의 변환 수단을 이용하여 전압을 변환시켜, 교류 전원을 일정하게 유지하면서 계통 전원에 전원을 공급할 수 있다.

덤프 로드(400)는 생산되는 전력에 대한 부하를 조절하기 위해 마련된다.

구체적으로, 덤프 로드(400)는 인버터(300)와 연결되어 소수력 발전기(200)에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 기준전압을 초과하지 않도록 소수력 발전기(200)의 전력을 소비하여 부하를 조절할 수 있다.

이를 위해, 덤프 로드(400)는 다수의 저항체로 이루어져 있으며, 인버터(300)를 통해 인가된 전력을 열에너지의 형태로 방출할 수 있으며, 각각의 저항체에는 스위치가 마련되어, 부하 용량을 조절하여 작동할 수 있다.

예를 들면, 덤프 로드(400)는 소수력 발전기(200)가 생산하는 전력의 전압이 550V가 되도록 부하 용량을 5kW로 조절하여 작동한다고 가정하면, 전력의 전압이 높아지도록 부하 용량을 10kW 또는 20kW로 조절하여 작동할 수 있으며, 전력의 전압이 낮아지도록 1kW 또는 2kW로 조절하여 작동할 수 있다.

단, 이때, 덤프 로드(400)의 최대 부하 용량은 50kW를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

PLC 제어 모듈(500)은 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 비롯한 본 소수력발전 층류 레벨 제어시스템의 구성요소들을 제어하기 위해 마련된다.

구체적으로 예를 들면, PLC 제어 모듈(500)은 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수, 육상 양식장의 수위 또는 육상 양식장에서 방출되는 해수의 수압에 따라 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어할 수 있다.

다른 예를 들면, PLC 제어 모듈(500)은 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수가 기설정된 범위를 초과하는 것으로 판단되면, 인버터(300)가 역방향 토오크를 발생시키도록 제어하여 회전자의 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 범위 미만인 것으로 판단되면, 인버터(300)가 정방향 토오크를 발생시키도록 제어하여, 회전자의 회전속도를 증가시킬 수 있다.

이때, PLC 제어 모듈(500)은 생산되는 전력이 소수력 발전기(200)의 정격용량의 105%를 넘지 않도록 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어하는 것이 바람직하다.

수위 감지 모듈(600)은 육상 양식장의 수위를 감지하기 위해 마련된다.

구체적으로 수위 감지 모듈(600)이 육상 양식장의 수조에 마련되어 수조의 수위를 감지하여 감지된 수조의 수위에 대한 정보를 PLC 제어 모듈(500)에 전달할 수 있다.

이때, PLC 제어 모듈(500)은 수위 감지 모듈(600)을 이용하여 수조의 수위를 감지하면, 방출되는 해수의 양 또는 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수를 추정할 수 있으며, 수조의 수위에 따라 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어할 수 있다.

예를 들면, PLC 제어 모듈(500)은 수위 감지 모듈(600)에 의해 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위 이하인지 여부를 판단하고, 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위 이하인 것으로 판단되면, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다.

한편, 수압 감지 모듈(700)은 수조에서 방출되는 해수의 압력을 감지하기 위해 마련된다.

이때, PLC 제어 모듈(500)은 수압 감지 모듈(700)을 이용하여 방출되는 해수의 압력을 감지하면, 방출되는 해수의 양 또는 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수를 추정할 수 있으며, 수조의 수위에 따라 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어할 수 있다.

예를 들면, PLC 제어 모듈(500)은 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면, 기설정된 제1 패턴에 따라 인버터(300)의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다.

온도 감지 모듈(800)은 소수력 발전기(200)의 내부 온도를 감지하기 위해 마련된다.

이때, PLC 제어 모듈(500)은 온도 감지 모듈(800)을 통해 감지된 내부 온도가 별도로 마련된 출력수단인 모니터 화면에 출력되도록 할 수 있으며, 소수력 발전기(200)의 내부 온도가 감지되지 않는 것으로 판단되면, 온도 감지에 대한 에러 메시지가 모니터 화면에 출력되도록 할 수 있다.

여기서 내부 온도는 소수력 발전기(200)의 코일의 온도 및 베어링의 온도를 의미한다.

구체적으로 예를 들면, 온도 감지 모듈(800)은 소수력 발전기(200)의 코일의 기준온도를 100℃로 설정하고, 소수력 발전기(200)의 베어링의 기준온도를 60℃로 설정하며, 온도 감지 모듈(800)을 통해 코일과 베어링의 온도를 감지하고, 감지된 값을 모니터 화면에 출력하여, 관리자가 소수력 발전기(200)의 상태를 점검하도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법을 설명하기 위해 도시된 도면이다.

이하에서는 본 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법(이하에서는 '제어방법'으로 총칭함)에 대하여 설명하기로 한다.

우선, 본 제어방법은, 소수력 발전기(200)의 작동에 앞서, PLC 제어 모듈(500)과 인버터(300)에 전원을 공급하고, 인버터(300)와 계통 전원 간의 연결 상태를 점검한다.

이러한 인버터(300)와 계통 전원 간의 연결 상태에 관한 점검 과정은 최소 5분 이상 수행되어야 하며, 인버터(300)와 계통 전원 간의 연결 상태가 정상인 것으로 판단되면, 온도 감지 모듈(800)을 통해, 소수력 발전기(200)의 내부 온도를 점검한다.

구체적으로, PLC 제어 모듈(500)은 상술한 바와 같이 온도 감지 모듈(800)을 통해 감지된 내부 온도가 모니터 화면에 출력되도록 할 수 있으며, 소수력 발전기(200)의 내부 온도가 감지되지 않는 것으로 판단되면, 온도 감지에 대한 에러 메시지가 모니터 화면에 출력되도록 할 수 있다.

소수력 발전기(200)의 내부 온도의 점검이 완료되면, 육상 양식장에서 해수가 방출되도록 하고, 방출되는 해수에 의해 수차(100)가 회전되도록 한다.

그리고 수차(100)가 회전되면, 수차(100)에 연결된 소수력 발전기(200)의 회전자가 수차(100)의 회전에 의해 회전되어 전력이 생산되도록 할 수 있다.

여기서, PLC 제어 모듈(500)은 해수의 방출이 시작되면, 방출되는 해수의 양이 지나치게 적어, 소수력 발전기(200)의 작동에 문제가 발생하는 것을 예방하기 위하여, 수위 감지 모듈(600)을 이용하여 육상 양식장의 수위를 감지할 수 있다(S310).

PLC 제어 모듈(500)은 육상 양식장의 수위가 감지되면, 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단할 수 있다(S320).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과하지 못한 것으로 판단되면(S320-No), 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어하여, 소수력 발전기(200)의 회전자의 회전수를 증가시키고, 부하 용량을 조절하여 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위에 도달하도록 할 수 있다.

구체적으로, PLC 제어 모듈(500)은 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단하고(S320), 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면(S320-No), 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위에 도달하도록 덤프 로드(400)가 작동되도록 제어하고(S330), 소수력 발전기(200)의 회전자의 회전수가 증가되도록, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S340).

여기서, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하는 경우, PLC 제어 모듈(500)은 생산되는 전력의 전압과 상관없이 덤프 로드(400)가 작동되도록 제어할 수 있다.

또한, PLC 제어 모듈(500)은 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것으로 판단되면(S320-Yes), 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S350).

만약에, 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 미만인 것으로 판단되면(S350-No), PLC 제어 모듈(500)은 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위에 도달하도록 덤프 로드(400)가 작동되도록 제어하고(S330), 소수력 발전기(200)의 회전자의 회전수가 증가되도록, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S340).

한편, PLC 제어 모듈(500)은 방출되는 해수의 양이 지나치게 많은 경우, 소수력 발전기(200)에서 생산되는 전력의 전압이 정격전압을 초과하는 것을 방지하기 위하여, 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면(S350-Yes), 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이내로 도달할 때까지 인버터(300)의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고(S360), 기설정된 제1 패턴에 따라 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다(S365).

여기서 기설정된 제1 패턴은, 덤프 로드(400)의 부하 용량이 순차적으로 20kW, 10kW 및 5kW로 작동하는 패턴을 의미하고, 이때 각각의 부하 용량에 관한 덤프 로드(400)의 작동시간은 1분 내외이다.

한편, PLC 제어 모듈(500)은 육상 양식장의 수위 및 방출되는 해수의 수압에 따라 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 제어한 이후, 소수력 발전기(200)의 정격전압의 허용범위 내에서 전력을 생산하기 위해서, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수에 따라 인버터(300) 및 덤프 로드(400)를 다시 제어할 수 있다.

구체적으로 설명하면, PLC 제어 모듈(500)은, 기설정된 제1 패턴에 따라 덤프 로드(400)를 작동시킨 후, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단한다(S370).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면(S370-Yes), 회전자의 분당 회전수가 지나치게 높은 경우, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지, 덤프 로드(400)가 소수력 발전기(200)가 생산하는 전력을 소비하여 부하를 조절하여, 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위를 초과하지 않도록, 기설정된 제2 패턴에 따라 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다(S380).

이때, 기설정된 제2 패턴은, 덤프 로드(400)의 부하 용량이 순차적으로 5kW, 10kW 및 20kW로 작동하는 패턴을 의미하며, 각각의 부하 용량에 대한 덤프 로드(400)의 작동 시간은 1분 내외이다.

또한, 회전자의 분당 회전수의 기설정된 제3 범위는 바람직하게는 500rpm 내지 1000rpm 이며, 더 바람직하게는 900rpm 내지 1000rpm이다.

한편, PLC 제어 모듈(500)은, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하여, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상이 아닌 것으로 판단되면(S370-No), 회전자의 분당 회전수(RPM)가 지나치게 적은 경우, 전력을 생산하기에 어려움이 있어, 이를 방지하기 위해, 다시, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S385).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 미만인 것으로 판단되면(S385-Yes), 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S390).

또한, PLC 제어 모듈(500)은, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달한 것으로 판단되면(S385-No), 전력을 생산하는 발전기 운전 상태를 유지할 수 있으며(S395), 생산된 전력을 인버터(300)를 통해 계통 전원에 인가되도록 할 수 있다.

이를 통하여, 본 제어방법은 육상 양식장에서 방출되는 해수를 이용하여 전력을 생산하는 경우에, 방출되는 해수의 양이 지나치게 많거나 전력 생산을 하기에 부족할 만큼 적은 경우에도, 지속적이고, 효율적으로 전력을 생산할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 층류 레벨 제어방법을 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다.

이하에서는 본 실시예에 따른 제어방법에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 하되, 도 3을 참조하여 상술한 내용과 중복된 내용은 간략히 설명하기로 한다.

그리고 수차(100)가 회전되면, 수차(100)에 연결된 소수력 발전기(200)의 회전자가 수차(100)의 회전에 의해 회전되어 전력이 생산되도록 할 수 있으며, 해수의 방출이 시작되면, 방출되는 해수의 양이 지나치게 적어, 소수력 발전기(200)의 작동에 문제가 발생하는 것을 예방하기 위하여, PLC 제어 모듈(500)은 수위 감지 모듈(600)을 이용하여 육상 양식장의 수위를 감지할 수 있다(S410).

PLC 제어 모듈(500)은 육상 양식장의 수위가 감지되면, 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단할 수 있다(S420).

PLC 제어 모듈(500)은 판단결과, 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면(S420-No), 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위에 도달하도록 덤프 로드(400)가 작동되도록 제어하고(S430), 소수력 발전기(200)의 회전자의 회전수가 증가되도록, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S435).

또한, PLC 제어 모듈(500)은 감지된 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것으로 판단되면(S420-Yes), 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S440).

만약에, 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 미만인 것으로 판단되면(S440-No), PLC 제어 모듈(500)은 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위에 도달하도록 덤프 로드(400)가 작동되도록 제어하고(S430), 소수력 발전기(200)의 회전자의 회전수가 증가되도록, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S435).

한편, PLC 제어 모듈(500)은 방출되는 해수의 양이 지나치게 많은 경우, 소수력 발전기(200)에서 생산되는 전력의 전압이 정격전압을 초과하는 것을 방지하기 위하여, 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면(S440-Yes), 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이내로 도달할 때까지 인버터(300)의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고(S450), 기설정된 제1 패턴에 따라 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다.

구체적으로 PLC 제어 모듈(500)은 덤프 로드(400)의 부하 용량이 20kW가 되도록 작동하고(S455), 다시 부하 용량이 10kW가 되도록 조절한 이후, 작동하고(S460), 다시 부하 용량이 5kW가 되도록 조절한 이후, 작동할 수 있다(S465).

이때, 덤프로드는 다수의 저항체로 이루어져 있으며, 인버터(300)를 통해 인가된 전력을 열에너지의 형태로 방출할 수 있으며, 각각의 저항체에는 스위치가 마련되어, PLC 제어 모듈(500)에 의해 각각의 저항체에 마련된 스위치가 제어되어 부하 용량이 20kW, 10kW, 5kW로 조절될 수 있으며, 각각의 부하 용량에 관한 덤프 로드(400)의 작동시간은 1분 내외이다.

한편, PLC 제어 모듈(500)은, 덤프 로드(400)를 작동시킨 후, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단한다(S470).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면(S470-Yes), 회전자의 분당 회전수가 지나치게 높은 경우, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지, 덤프 로드(400)가 소수력 발전기(200)가 생산하는 전력을 소비하여 부하를 조절하여, 생산되는 전력의 전압이 정격전압의 허용범위를 초과하지 않도록, 기설정된 제2 패턴에 따라 덤프 로드(400)가 작동하도록 제어할 수 있다.

구체적으로 PLC 제어 모듈(500)은 덤프 로드(400)의 부하 용량이 5kW가 되도록 작동하고(S480), 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S482).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면(S482-Yes), 다시 부하 용량이 10kW가 되도록 조절한 이후, 작동하고(S484), 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S486).

또한, PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면(S486-Yes), 다시 부하 용량이 20kW가 되도록 조절한 이후, 작동하고(S488), 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S490).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면(S490-Yes), 다시 덤프 로드(400)의 부하 용량이 5kW가 되도록 작동하고(S480), 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하는 과정(S482)을 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상이 아닌 것으로 판단될 때까지 반복할 수 있다.

이때, 각각의 부하 용량에 관한 덤프 로드(400)의 작동시간은 1분 내외이다.

한편, PLC 제어 모듈(500)은, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위 이상이 아닌 것으로 판단되면(S470-No, S482-No, S486-No, S490-No), 다시, 소수력 발전기(200)의 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 미만인지 여부를 판단할 수 있다(S493).

그리고 PLC 제어 모듈(500)은, 판단 결과, 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 미만인 것으로 판단되면(S493-Yes), 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 인버터(300)의 정방향 토오크가 발생되도록 제어할 수 있다(S495).

또한, PLC 제어 모듈(500)은, 회전자의 분당 회전수가 기설정된 제3 범위에 도달한 것으로 판단되면(S493-No), 전력을 생산하는 발전기 운전 상태를 유지할 수 있으며(S495), 생산된 전력을 인버터(300)를 통해 계통 전원에 인가되도록 할 수 있다.

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 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

L : 육지 S : 바다
1 : 육상 양식장 2 : 소수력 발전 시설
100 : 수차 200 : 소수력 발전기
300 : 인버터 400 : 덤프 로드
500 : PLC 제어 모듈 600 : 수위 감지 모듈
700 : 수압 감지 모듈 800 : 온도 감지 모듈

Claims

육상 양식장의 수위를 감지하는 수위 감지 모듈;
상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 의해 회전되는 수차;
상기 회전되는 수차에 회전자가 직렬로 축결합되어 상기 회전자가 회전되면, 기전력이 발생하여 전기 에너지를 생산하는 소수력 발전기;
상기 소수력 발전기와 연결되어 상기 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되도록 하되, 상기 회전자의 회전속도가 기설정된 범위를 벗어나지 않도록, 토오크(Torque)를 발생시키는 인버터;
상기 인버터와 연결되어 상기 소수력 발전기에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 벗어나지 않도록, 상기 소수력 발전기의 부하를 조절하는 덤프 로드; 및
상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터 및 상기 덤프 로드를 제어하는 PLC 제어 모듈;을 포함하고,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 수위 감지 모듈에 의해 감지된 상기 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단하고, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하고,
상기 방출되는 해수의 압력을 감지하는 수압 감지 모듈;을 더 포함하고,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하되, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하는 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 방출되는 해수의 압력이 상기 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면, 상기 인버터의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 기설정된 제1 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
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제1항에 있어서,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과한 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 미만인 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 상기 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단될 때까지, 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 기설정된 제1 패턴은,
상기 덤프 로드의 부하 용량이 순차적으로 20kW, 10kW 및 5kW로 작동하되, 각각의 부하 용량마다 1분간 작동하는 패턴을 의미하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위 이상인 것으로 판단되면, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 기설정된 제2 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
제6항에 있어서,
상기 기설정된 제2 패턴은,
상기 덤프 로드의 부하 용량이 순차적으로 5kW, 10kW 및 20kW로 작동하되, 각각의 부하 용량마다 1분간 작동하는 패턴을 의미하며,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 기설정된 제2 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 하되, 상기 덤프 로드가 특정 부하 용량으로 작동되면, 상기 부하 용량이 상기 작동된 특정 부하 용량에서 다른 부하 용량으로 변동될 때마다, 상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 상기 기설정된 제3 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달한 것으로 판단되면, 상기 덤프 로드의 작동이 종료되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 기설정된 제3 범위는,
900rpm 내지 1000rpm 이며,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 회전자의 분당 회전수(RPM)가 상기 기설정된 제3 범위 미만인지 여부를 판단하고, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위 미만인 것으로 판단되면, 상기 회전자의 분당 회전수가 상기 기설정된 제3 범위에 도달할 때까지 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
제1항에 있어서,
상기 소수력 발전기의 내부 온도를 감지하는 온도 감지 모듈;을 더 포함하고,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 온도 감지 모듈을 통해 상기 소수력 발전기의 내부 온도가 감지되지 않는 것으로 판단되면, 온도 감지에 대한 에러 메시지가 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어시스템.
수위 감지 모듈에 의해 육상 양식장의 수위가 감지되는 단계;
상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 의해 수차가 회전되는 단계;
상기 수차에 직렬로 축결합된 회전자가 상기 수차의 회전에 의해 회전되면, 상기 회전자가 마련된 소수력 발전기에 의해 전기 에너지가 생산되도록 하는 단계; 및
상기 소수력 발전기와 연결된 인버터에 의해 상기 생산된 전기 에너지가 계통 전원에 인가되는 단계;를 포함하며,
상기 전기 에너지가 생산되도록 하는 단계는,
상기 인버터가 토오크(Torque)를 발생시켜 상기 수차의 회전속도가 기설정된 범위 내에서 상기 전기 에너지가 생산되도록 하고,
상기 인버터와 연결된 덤프 로드에 의해 상기 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 벗어나지 않도록, 상기 소수력 발전기의 부하가 조절되도록 하고,
상기 전기 에너지가 생산되도록 하는 단계는,
PLC 제어 모듈이 상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터 및 상기 덤프 로드를 제어하도록 하고,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 수위 감지 모듈에 의해 감지된 상기 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 범위를 초과한 것인지 여부를 판단하고, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 입력된 제어신호 또는 기설정된 고정 값에 따라 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하고,
수압 감지 모듈에 의해 상기 방출되는 해수의 압력이 감지되는 단계;를 더 포함하고,
상기 PLC 제어 모듈은,
상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하지 않은 것으로 판단되면, 상기 인버터의 정방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하되, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 기설정된 제1 범위를 초과하는 것으로 판단되면, 상기 방출되는 해수의 압력이 기설정된 제2 범위 이상인지 여부를 판단하고, 상기 방출되는 해수의 압력이 상기 기설정된 제2 범위 이상인 것으로 판단되면, 상기 인버터의 역방향 토오크가 발생되도록 제어하고, 기설정된 제1 패턴에 따라 상기 덤프 로드가 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 소수력발전 층류 레벨 제어방법.