KR101956720B1 - Small hydropower generation system with easy water level control - Google Patents

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KR101956720B1 KR1020180132677A KR20180132677A KR101956720B1 KR 101956720 B1 KR101956720 B1 KR 101956720B1 KR 1020180132677 A KR1020180132677 A KR 1020180132677A KR 20180132677 A KR20180132677 A KR 20180132677A KR 101956720 B1 KR101956720 B1 KR 101956720B1
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정태민
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Abstract

Disclosed is a small hydropower generation system to control and prevent a water level of a land fish farm from exceeding a preset water level range. According to the present invention, the small hydropower generation system easy to control a water level comprises: a first water level detection module to detect a water level of a land fish farm; a first duct to provide a first discharge path for seawater discharged from the land fish farm; a waterwheel disposed in the first duct to be rotated by the seawater discharged from the land fish farm along the first discharge path; a small hydropower generator having a rotor axially coupled to the rotated waterwheel to generate electromotive force so as to produce electric energy when the rotor is rotated; an inverter connected to the small hydropower generator to apply the produced electric energy to a system power and generating torque; a dump load connected to the inverter to adjust load of the small hydropower generator; a second duct to provide a second discharge path for seawater discharged from the land fish farm; an overflow valve determining opening/closing of the second duct in accordance with the water level of the land fish farm to prevent the water level of the land fish farm from exceeding a preset first water level range; and a control module to control the inverter, the dump load, and the overflow valve in accordance with the water level of the land fish farm. Accordingly, water level adjustment of the land fish farm is facilitated, overload of the small hydropower generator is prevented even if the amount of water discharged from the land fish farm is excessively large or small, and the rotor of the small hydropower generator is rotated even when a discharge amount of seawater discharged from the land fish farm is short, thereby preventing the inverter from being overloaded.

Description

수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템{Small hydropower generation system with easy water level control}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a small hydropower generation system,

본 발명은 소수력발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육상 양식장의 수위를 조절하여 기설정된 수위범위를 초과하지 않도록 하는 소수력발전 시스템에 관한 것이다. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a small hydroelectric power generation system, and more particularly, to a small hydroelectric power generation system in which a water level of a land farm is controlled so as not to exceed a predetermined water level range.

최근에, 10,000kW 이하의 소규모 발전을 통하여 수력 에너지를 확보하는 소수력발전(小水力 發電, Small hydro)이나 또는 산간 및 하천 지역의 댐에 저장된 물을 이용할 뿐만 아니라, 육상 양식장, 생활하수, 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.Recently, a small hydroelectric power generation (small hydro) or small hydro (10,000 kW or less) power generation has been used. In addition to water stored in dams in mountainous and river areas, land farms, And micro hydro, which secures hydroelectric energy through small-scale power generation of less than 500 kW, such as industrial wastewater treatment plant, reservoir, and drainage line of boats, are also receiving attention.

이러한 소수력발전 시스템 또는 초소수력 발전 시스템(이하에서는 '소수력발전 시스템'으로 통일함)은 그 구조가 간단하고, 취급이 용이하기 때문에 동기발전기보다는 유도발전기를 이용하며, 방출되는 물의 양에 따라 수압과 유속이 결정됨에 따라, 일정한 양의 물이 방출되는 것이 전력을 생산하는데 유리하다. Such a small hydro-power generation system or ultra-small hydro-power generation system (hereinafter referred to as a "small hydro-power generation system") uses an induction generator rather than a synchronous generator because its structure is simple and easy to handle. As the flow rate is determined, the release of a certain amount of water is advantageous in producing power.

그러나 현실적으로, 소수력발전 시스템이 설치된 육상 양식장, 생활하수, 생활 폐수 및 산업 폐수 처리장, 저수지, 보의 배수로 등은 일정한 양의 물을 지속적으로 방출하기에는 어려움이 있어, 방출되는 물이 지나치게 적은 경우, 전력 생산 효율이 낮고, 방출되는 물이 지나치게 많은 경우, 소수력 발전기에서 생산되는 전력의 전압이 정격전압을 초과하여, 소수력 발전기가 파손될 수 있다는 문제점이 존재한다.However, in reality, it is difficult to continuously discharge a certain amount of water, such as on-land aquaculture farms where a small hydroelectric power generation system is installed, domestic sewage, domestic wastewater and industrial wastewater treatment plants, reservoirs, There is a problem that when the production efficiency is low and the amount of water to be discharged is excessively large, the voltage of the electric power produced by the small hydroelectric generator exceeds the rated voltage and the small electric power generator may be damaged.

더불어, 덤프 로드를 통해, 소수력 발전기의 부하를 조절한다고 하더라도, 방출되는 물이 지나치게 많아, 소수력 발전기의 부하가 덤프 로드의 부하 용량을 초과하는 경우, 소수력 발전기의 과부하를 해결할 수 없다는 문제점이 존재한다. In addition, even if the load of the small hydrostatic generator is regulated through the dump load, there is a problem that the overload of the small hydrostatic generator can not be solved when the water discharged is too large and the load of the small hydrostatic generator exceeds the load capacity of the dump load .

이에 따라서, 방출되는 물의 양이 지나치게 많거나 또는 지나치게 적은 경우에도, 소수력 발전기의 과부하를 방지하며, 지속적이고 효율적으로 전력을 생산하기 위한 방안의 모색이 요구된다. Accordingly, even when the amount of water to be discharged is excessively large or excessively small, it is required to search for a method for continuously and efficiently generating electric power while preventing an overload of the small hydropower generator.

한국등록특허 제10-1234325호(발명의 명칭: 소수력 발전설비)Korean Patent No. 10-1234325 (entitled " Small Hydro Power Plant)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 육상 양식장의 수위 조절이 용이하게 되도록 하되, 육상 양식장으로부터 방출되는 물의 양이 지나치게 많거나 또는 지나치게 적은 경우에도, 소수력 발전기의 과부하를 방지하고, 육상 양식장에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 소수력 발전기의 회전자가 회전하여 인버터가 과부하 상태가 되는 것을 방지하여, 지속적이고 효율적으로 전력을 생산 가능하도록 하는 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템을 제공함에 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of controlling water level in a land farm, It is easy to control the water level to prevent the overload of the generator and prevent the inverter from being overloaded due to the rotation of the rotor of the small hydroelectric generator in the condition that the discharge amount of seawater discharged from the aquaculture farm is insufficient, And to provide a small hydroelectric power generation system.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템은 육상 양식장의 수위를 감지하는 제1 수위 감지 모듈; 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 제1 방출경로를 제공하는 제1 덕트; 상기 제1 덕트의 내부에 마련되어, 상기 제1 방출경로를 따라 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, 토크를 발생시키는 인버터; 상기 인버터와 연결되어, 상기 소수력 발전기의 부하를 조절하는 덤프 로드; 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 제2 방출경로를 제공하는 제2 덕트; 상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 제2 덕트의 개폐 여부를 결정하여, 상기 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 수위범위를 초과하지 않도록 하는 오버플로 밸브; 및 상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터, 상기 덤프 로드 및 상기 오버플로 밸브를 제어하는 제어 모듈;을 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a small hydroelectric power generation system including: a first water level sensing module for sensing a water level of a land farm; A first duct for providing a first discharge path to seawater discharged from the onshore farm; An aberration provided inside the first duct and rotated by seawater discharged from the onshore farm along the first discharge path; A small hydrostatic generator generating an electromotive force to generate electrical energy when the rotor is axially coupled to the rotated aberration in series; An inverter connected to the small hydro-electric generator for generating the electric power so that the generated electric energy is applied to the grid power, the torque being generated; A dump load connected to the inverter to adjust a load of the small hydro-electric generator; A second duct for providing a second discharge path to seawater discharged from the onshore farm; An overflow valve for determining whether the second duct is opened or closed according to the level of the onshore farm, so that the water level of the onshore farm is not exceeded in a predetermined first water level range; And a control module for controlling the inverter, the dump load, and the overflow valve according to the level of the land farm.

그리고 본 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템은 상기 제1 덕트의 내부에 마련되어, 상기 제1 덕트의 수위를 감지하는 제2 수위 감지 모듈; 및 상기 소수력 발전기와 연결되어, 상기 제1 덕트의 수위에 따라 상기 회전자의 제동 여부를 결정하는 전자식 브레이크;를 더 포함할 수 있으며, 이때, 상기 제어 모듈은, 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 상기 회전자가 회전하여 상기 인버터가 과부하 상태가 되는 것을 방지하기 위해, 상기 전자식 브레이크를 통해 해수가 방출되더라도 상기 회전자가 제동되도록 하되, 상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 상기 전자식 브레이크를 제어하여 방출되는 해수에 의해 상기 회전자가 회전하도록 할 수 있다.In addition, the small hydro-power generation system according to the present embodiment has a second water level sensing module provided inside the first duct and sensing the water level of the first duct. And an electronic brake connected to the small hydropower generator and determining whether the rotor is to be braked according to the level of the first duct, wherein the control module controls the braking of the seawater discharged from the on- In order to prevent the inverter from being overloaded due to rotation of the rotor in a state in which the discharge amount is insufficient, the rotor is braked even if seawater is discharged through the electromagnetic brake, Range, the electronic brake can be controlled to cause the rotor to rotate by the seawater being discharged.

또한, 본 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템은 부채꼴 형상으로 형성된 복수의 날개가 구비되되, 상기 복수의 날개의 회동 상태에 따라 상기 수차를 통과하는 해수의 유량이 조절되도록 하는 가이드 베인;을 더 포함할 수 있으며, 상기 제어 모듈은, 상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하기 전에는, 상기 복수의 날개가 해수의 이송방향의 수직 방향인 닫힘 방향으로 회동하도록 하여, 상기 육상 양식장에서 해수가 방출되더라도, 상기 수차를 통과하는 해수의 배출이 제한되도록 하되, 상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 상기 복수의 날개가 해수의 이송방향의 평행한 열림 방향으로 회동하도록 하여, 상기 수차를 통과하는 해수가 방출되도록 할 수 있다.The small hydropower generation system according to the present embodiment is provided with a plurality of vanes formed in a fan shape so as to adjust the flow rate of the seawater passing through the aberration in accordance with the rotating state of the plurality of vanes, And the control module may cause the plurality of blades to rotate in a closing direction perpendicular to the conveying direction of the seawater before the level of the first duct reaches a predetermined second level range So that the discharge of the seawater passing through the aberration is restricted even if the seawater is discharged from the athletics farm. When the level of the first duct reaches the predetermined second level range, So that the sea water passing through the aberration can be released.

그리고 상기 회전자는, 가장 내측에 마련되되, 지면을 기준으로 제1 각도를 갖도록 형성된 복수의 제1 날개; 상기 복수의 제1 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제1 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제2 각도를 갖도록 형성된 복수의 제2 날개; 상기 복수의 제2 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제2 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제3 각도를 갖도록 형성된 복수의 제3 날개; 상기 복수의 제3 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제3 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제4 각도를 갖도록 형성된 복수의 제4 날개; 상기 복수의 제4 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제4 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제5 각도를 갖도록 형성된 복수의 제5 날개; 및 상기 복수의 제5 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제5 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제6 각도를 갖도록 형성된 복수의 제6 날개;를 포함할 수 있다. And the rotor includes a plurality of first vanes provided on the innermost side and formed to have a first angle with respect to the ground; A plurality of second vanes provided outside the plurality of first vanes and having a second angle that is an angle smaller than the first angle; A plurality of third vanes provided outside the plurality of second vanes and having a third angle that is an angle smaller than the second angle; A plurality of fourth vanes provided outside the plurality of third vanes and having a fourth angle that is an angle smaller than the third angle; A plurality of fifth wings provided outside the plurality of fourth wings and formed to have a fifth angle that is an angle that is relatively smaller in magnitude than the fourth angle; And a plurality of sixth vanes formed outside the plurality of fifth vanes and having a sixth angle that is an angle smaller than the fifth angle.

또한, 상기 제2 덕트는, 상기 제1 덕트와 연결되되, 상기 제1 덕트와 연결되는 지점이 상기 제1 덕트의 내부에 마련되는 수차보다 높은 고도(高度)를 갖도록 마련되어, 상기 오버플로 밸브가 개방되면, 상기 제1 방출경로를 따라 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수 중 일부가 상기 수차를 통과하지 않고, 상기 제2 방출경로를 따라 방출되도록 할 수 있다.The second duct is connected to the first duct so that a point connected to the first duct is provided at an elevation higher than that of the airstream provided in the first duct, And when it is opened, some of the seawater discharged from the onshore farm along the first discharge path may be discharged along the second discharge path without passing through the aberration.

그리고 상기 제어 모듈은, 상기 육상 양식장의 수위가 상기 제1 수위범위에 도달하거나 또는 상기 육상 양식장의 수위가 상기 제1 수위범위에 도달하지 않아도, 상기 제1 방출경로를 따라 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수의 양이 지나치게 많아, 상기 소수력 발전기에서 생산되는 전기 에너지의 전압이 정격전압에 도달하면, 상기 오버플로 밸브가 개방되도록 할 수 있다.And wherein the control module is further adapted to determine whether the level of the onshore aquaculture reaches the first level range or even if the level of the onshore aquaculture does not reach the first level range, When the voltage of the electric energy produced by the small hydro-electric generator reaches the rated voltage, the overflow valve can be opened.

이에 의해, 육상 양식장의 수위 조절이 용이하게 되도록 하되, 육상 양식장으로부터 방출되는 물의 양이 지나치게 많거나 또는 지나치게 적은 경우에도, 소수력 발전기의 과부하를 방지하며, 육상 양식장에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 소수력 발전기의 회전자가 회전하여 인버터가 과부하 상태가 되는 것을 방지하여, 지속적이고 효율적으로 전력을 생산할 수 있다. This makes it possible to control the water level of the aquaculture farms easily. However, even if the amount of water discharged from the aquaculture farms is excessively large or too small, it is possible to prevent overload of the small hydroelectric generators, Thereby preventing the inverter from being overloaded due to the rotation of the rotor of the small hydro-electric generator, thereby enabling continuous and efficient power generation.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템이 설치된 육상 양식장을 설명하기 위해 개략적으로 도시된 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 소수력 발전기의 회전자가 개략적으로 도시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 육상 양식장으로부터 방출된 해수의 유량에 따라 소수력 발전기의 회전자 날개들의 구조적 특징이 정리된 표가 도시된 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인의 날개의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템의 동작특성을 설명하기 위해 도시된 흐름도이다. 1 is a schematic view for explaining a land farm where a small hydropower generation system with easy water level control according to an embodiment of the present invention is installed.
FIG. 2 is a view for explaining a configuration of a small hydroelectric power generation system which is easy to control the water level according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view for explaining the structure of a small hydroelectric power generation system which is easy to control the water level according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view of a rotor of a small hydrostatic generator to explain the structure of a small hydrostatic generator according to an embodiment of the present invention in more detail.
FIG. 5 is a view showing a table in which structural characteristics of rotor blades of a small hydrostatic generator are summarized according to a flow rate of seawater discharged from a land farm to explain the structure of the small hydroelectric generator according to an embodiment of the present invention .
FIG. 6 is a view for explaining the structure of the guide vane according to an embodiment of the present invention in more detail.
FIG. 7 is a view illustrating a structure of a vane of a guide vane according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 8 is a flowchart illustrating operation characteristics of a small hydropower generation system that is easy to control the water level according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments described below are provided as examples for allowing a person skilled in the art to sufficiently convey the ideas of the present invention. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. In order to clearly explain the present invention, parts not related to the description are omitted from the drawings, and the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템 (이하에서는 '소수력발전 시스템'으로 총칭함)이 설치된 육상 양식장(1)을 설명하기 위해 개략적으로 도시된 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 시스템(10)의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 시스템(10)의 구성을 설명하기 위해 도시된 도면이다. FIG. 1 is a schematic view for explaining a land-based aquaculture system 1 in which a small hydro-power generation system (hereinafter collectively referred to as a "small hydro-power generation system") capable of adjusting the water level according to an embodiment of the present invention is installed, 2 is a diagram illustrating a configuration of a small hydroelectric power generation system 10 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a flowchart illustrating a configuration of a small power generation system 10 according to an embodiment of the present invention Fig.

본 실시예에 따른 소수력발전 시스템(10)은 육상 양식장(1)의 수위 조절이 용이하게 되도록 하되, 육상 양식장(1)으로부터 방출되는 물의 양이 지나치게 많거나 또는 지나치게 적은 경우에도, 소수력 발전기(400)의 과부하를 방지하고, 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 소수력 발전기의 회전자(410)가 회전하여 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지하여 지속적이고 효율적으로 전력을 생산 가능하도록 하기 위해 마련된다. The small hydropower generation system 10 according to the present embodiment allows the level of the land farm 1 to be easily adjusted so that even when the amount of water discharged from the land farm 1 is excessively or excessively small, And prevents the inverter (500) from being overloaded by rotating the rotor (410) of the small hydroelectric power generator in a state in which the discharge amount of seawater discharged from the onshore farm (1) is insufficient, To be produced.

이를 위하여, 본 소수력발전 시스템(10)은 제1 수위 감지 모듈(100), 제1 덕트(200), 수차(300), 소수력 발전기(400), 인버터(500), 덤프 로드(600), 제어 모듈(700), 제2 수위 감지 모듈(800), 전자식 브레이크(900), 가이드 베인(1000), 제2 덕트(1100) 및 오버플로 밸브(1200)로 구성될 수 있다.The small hydropower generation system 10 includes a first level sensing module 100, a first duct 200, a water turbine 300, a small hydrostatic generator 400, an inverter 500, a dump load 600, The module 900 may include a module 700, a second level sensing module 800, an electronic brake 900, a guide vane 1000, a second duct 1100, and an overflow valve 1200.

제1 수위 감지 모듈(100)은, 육상 양식장(1)의 수위를 감지하기 위해 마련된다. 구체적으로 제1 수위 감지 모듈(100)은, 육상 양식장(1)의 수조에 마련되어, 수조의 수위를 감지하여 감지된 수조의 수위에 대한 정보를 제어 모듈(700)에 전달할 수 있다.The first water level sensing module 100 is provided for sensing the water level of the onshore farm 1. Specifically, the first water level sensing module 100 is provided in a water tank of the onshore farm 1, and can sense the water level of the water tank and can transmit information on the water level of the water tank to the control module 700.

제1 덕트(200)는 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수에 제1 방출경로를 제공하기 위해 마련된다. 구체적으로 제1 덕트(200)는 육상 양식장(1)과 바다(2) 사이에 마련되어, 육상 양식장(1)의 수조에서 방출되는 해수가 바다(2)에 도달하도록 하는 제1 방출경로를 제공할 수 있다. The first duct 200 is provided to provide a first discharge path to seawater discharged from the onshore farm 1. Specifically, the first duct 200 is provided between the onshore farm 1 and the sea 2 to provide a first discharge path for allowing seawater discharged from the water tank of the onshore farm 1 to reach the sea 2 .

수차(300)는 제1 방출경로를 따라 방출되는 해수에 의해 회전되어, 운동 에너지를 발생시키기 위해 마련된다. 구체적으로 수차(300)는 제1 덕트(200)의 내부에 마련되어, 제1 방출경로를 따라 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수에 의해 회전될 수 있다. The aberration 300 is rotated by seawater discharged along the first discharge path, and is provided to generate kinetic energy. Specifically, the aberration 300 is provided inside the first duct 200 and can be rotated by seawater discharged from the onshore farm 1 along the first discharge path.

소수력 발전기(400)는 방출되는 해수를 이용하여 전기 에너지를 생산하기 위해 마련된다. 구체적으로 소수력 발전기(400)는 회전되는 수차(300)에 회전자(410)가 직렬로 축결합되어 회전자(410)가 회전되면, 기전력이 발생하여 전기 에너지를 생산할 수 있다. 또한, 소수력 발전기(400)에 대한 더욱 상세한 설명은 도 4 내지 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. The small hydroelectric generator (400) is provided for producing electric energy using the sea water to be discharged. Specifically, in the small hydrostatic power generator 400, when the rotor 410 is connected in series to the aberration rotating body 300 and the rotor 410 is rotated, an electromotive force is generated to produce electric energy. Further, a more detailed description of the small hydrostatic generator 400 will be described later with reference to Figs. 4 to 5.

인버터(500)는 소수력 발전기(400)와 연결되어 회전하는 회전자(410)에 토크(Torque)가 발생되도록 하여, 회전자(410)의 회전속도가 기설정된 범위에 벗어나지 않도록 하기 위해 마련된다. The inverter 500 is connected to the small hydrostatic generator 400 so that a torque is generated in the rotating rotor 410 so that the rotational speed of the rotor 410 does not deviate from a predetermined range.

구체적으로 인버터(500)는, 소수력 발전기(400)가 생산하는 전력(전기 에너지)의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 전력을 생산하도록 하기 위해, 회전자(410)의 회전속도가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 역방향 토오크를 발생시켜, 회전자(410)의 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 회전자(410)의 회전속도가 기설정된 범위 미만인 경우, 정방향 토오크를 발생시켜, 회전자(410)의 회전속도를 증가시킬 수 있다.Specifically, the inverter 500 controls the rotational speed of the rotor 410 so that the voltage of the electric power (electric energy) produced by the small hydrostatic generator 400 is produced within the allowable range of the rated voltage, A reverse torque may be generated to reduce the rotational speed of the rotor 410. When the rotational speed of the rotor 410 is less than a predetermined range, Can be increased.

또한, 인버터(500)는 소수력 발전기(400)가 생산하는 전기 에너지가 계통 전원(P)에 인가되도록 할 수 있으며, 이때, 인버터(500)에는 소수력 발전기(400)로부터 인가된 교류 전원의 펄스 폭을 변환시키거나, 전압을 변환시킬 수 있는 수단이 추가로 마련될 수 있다. The inverter 500 may be configured to allow the electric energy generated by the small hydrostatic generator 400 to be applied to the grid power source P and the pulse width of the AC power applied from the small hydropower generator 400 to the inverter 500 Or a means for converting the voltage may be additionally provided.

덤프 로드(600)는 소수력 발전기(400)에 의해, 생산되는 전기 에너지에 대한 부하를 조절하기 위해 마련된다. The dump load 600 is provided by the small hydrostatic generator 400 to adjust the load on the electric energy produced.

구체적으로 덤프 로드(600)는, 인버터(500)와 연결되되, 다수의 저항체로 이루어져 있으며, 인버터(500)를 통해 인가된 전기 에너지를 열에너지의 형태로 방출할 수 있으며, 각각의 저항체에는 스위치가 마련되어, 부하 용량의 조절이 가능하고, 이를 통해, 소수력 발전기(400)에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압을 초과하지 않도록 할 수 있다. Specifically, the dump load 600 is connected to the inverter 500, and is composed of a plurality of resistors. The dump load 600 can dissipate the electric energy applied through the inverter 500 in the form of heat energy. So that the load capacity can be adjusted so that the voltage of the electric energy produced by the small hydropower generator 400 does not exceed the rated voltage.

제어 모듈(700)은 소수력발전 시스템(10)의 제반사항을 처리하기 위해 마련된다. A control module 700 is provided to process all aspects of the small hydroelectric power generation system 10.

예를 들면, 제어 모듈(700)은, 소수력 발전기의 회전자(410)의 분당 회전수, 육상 양식장(1)의 수위 또는 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 유량에 따라 인버터(500) 및 덤프 로드(600)를 제어할 수 있다. For example, the control module 700 may control the inverter 500 and the inverter 500 according to the rotation speed per minute of the rotor 410 of the small hydropower generator, the water level of the onshore farm 1 or the flow rate of the sea water discharged from the onshore farm 1 The dump load 600 can be controlled.

제2 수위 감지 모듈(800)은 제1 덕트(200)의 수위를 감지하기 위해 마련된다. 구체적으로, 제2 수위 감지 모듈(800)은, 제1 덕트(200)의 내부에 마련되어, 제1 덕트(200)의 수위를 감지하고, 감지된 제1 덕트(200)의 수위에 대한 정보를 제어 모듈(700)에 전달할 수 있다.The second level sensing module 800 is provided to sense the level of the first duct 200. Specifically, the second water level sensing module 800 is provided inside the first duct 200 to sense the level of the first duct 200 and to receive information about the detected level of the first duct 200 To the control module 700.

전자식 브레이크(900)는 제1 덕트(200)의 수위에 따라 회전자(410)의 제동 여부를 결정하기 위해 마련된다. 구체적으로, 전자식 브레이크(900)는 소수력 발전기(400)와 연결되어, 제어 모듈(700)로부터 수신되는 제동 상태를 위한 제어 신호에 따라 회전자(410)가 제동되도록 할 수 있다. The electromagnetic brake 900 is provided to determine whether the rotor 410 is to be braked according to the level of the first duct 200. Specifically, the electromagnetic brake 900 is connected to the small hydrostatic generator 400 so that the rotor 410 can be braked according to a control signal for the braking state, which is received from the control module 700.

이때, 제어 모듈(700)은, 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 회전자(410)가 회전하여 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지하기 위해, 전자식 브레이크(900)를 통해 해수가 방출되더라도 회전자(410)가 제동되도록 하되, 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 전자식 브레이크(900)를 제어하여 방출되는 해수에 의해 회전자(410)가 회전하도록 할 수 있다. The control module 700 controls the electromagnetic brake 900 to prevent the inverter 500 from being overloaded due to the rotation of the rotor 410 in a state where the amount of seawater discharged from the onshore farm 1 is insufficient. The braking of the rotor 410 is started even if the water level of the first duct 200 reaches the predetermined second water level range by the control of the electromagnetic brake 900, So that the electron 410 can be rotated.

가이드 베인(1000)은 수차(300)를 통과하는 해수의 유량을 조절하기 위해 마련된다. 구체적으로 가이드 베인(1000)은 제1 덕트(200)의 내부에 마련되되, 제1 방출경로를 따라 소수력 발전기(400) 및 수차(300)의 후단에 배치되어, 수차(300)를 통과하는 해수의 유량이 조절되도록 할 수 있다. 또한, 가이드 베인(1000)에 대한 더욱 상세한 설명은 도 6 내지 도 7을 참조하여 후술하기로 한다. The guide vane 1000 is provided to regulate the flow rate of the seawater passing through the aberration 300. More specifically, the guide vane 1000 is disposed inside the first duct 200 and disposed along the first discharge path at a rear end of the small hydrostatic generator 400 and the aberration 300, To be adjusted. Further, a more detailed description of the guide vane 1000 will be described later with reference to Figs. 6 to 7.

제2 덕트(1100)는 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수가 수차(300) 및 소수력 발전기(400)를 통과하지 않고, 바로 방출되도록 하는 제2 방출경로를 제공하기 위해 마련된다.The second duct 1100 is provided to provide a second discharge path for allowing the seawater discharged from the onshore farm 1 to be discharged immediately without passing through the aberration 300 and the small hydroelectric power generator 400.

구체적으로, 제2 덕트(1100)는 제1 덕트(200)와 연결되되, 제1 덕트(200)로 유입된 해수 중 일부가 제1 덕트(200)로부터 분기되어, 수차(300) 및 소수력 발전기(400)를 통과하지 않고, 바로 바다(2)로 방출되도록 하는 제2 방출경로를 제공함으로써, 육상 양식장(1)의 수위가 기설정된 제1 수위범위를 초과하지 않도록 할 수 있다.Particularly, the second duct 1100 is connected to the first duct 200, and a part of the seawater flowing into the first duct 200 is branched from the first duct 200, and the auricle 300 and the small- The water level of the onshore farm 1 can be prevented from exceeding the predetermined first water level range by providing the second discharge path for allowing the water to be discharged directly to the sea 2 without passing through the water level 400.

더불어, 본 실시예에 따른 제2 덕트(1100)는 제1 덕트(200)와 상관없이 별도로 마련되되, 육상 양식장(1)의 수조에 직접 연결되어, 육상 양식장(1)의 수위를 조절하는 기존의 오버플로용 덕트보다 각각의 덕트를 설치하는데 요구되는 설치비를 절감시킬 수 있다.In addition, the second duct 1100 according to the present embodiment is separately provided regardless of the first duct 200, and is directly connected to the water tank of the onshore farm 1 to adjust the water level of the on- The installation cost required to install each duct can be reduced compared to the overflow duct of the second embodiment.

오버플로 밸브(1200)는 제2 덕트(1100)의 개폐 여부를 결정하기 위해 마련된다. 구체적으로 오버플로 밸브(1200)는, 제1 덕트(200)와 제2 덕트(1100)가 연결된 지점에 마련되어, 제어 모듈(700)로부터 수신된 개방 상태를 위한 제어 신호에 의해 개방되면, 제1 덕트(200)로 유입된 해수 중 일부가 제2 덕트(1100)로 유입되도록 할 수 있으며, 반대로, 제어 모듈(700)로부터 수신된 폐쇄 상태를 위한 제어 신호에 의해, 폐쇄되면, 제1 덕트(200)로 유입된 해수 중 일부가 제2 덕트(1100)로 유입되는 것을 차단시킬 수 있다. The overflow valve 1200 is provided to determine whether the second duct 1100 is opened or closed. Specifically, the overflow valve 1200 is provided at a position where the first duct 200 and the second duct 1100 are connected and is opened by a control signal for the open state received from the control module 700, A part of the seawater flowing into the duct 200 can be introduced into the second duct 1100. On the contrary, when the control signal for the closed state received from the control module 700 is closed, 200 can be prevented from being partially introduced into the second duct 1100.

즉, 제어 모듈(700)은, 육상 양식장(1)의 수위가 제1 수위범위에 도달하거나 또는 육상 양식장(1)의 수위가 제1 수위범위에 도달하지 않아도, 제1 방출경로를 따라 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 양이 지나치게 많아, 소수력 발전기(400)에서 생산되는 전기 에너지의 전압이 정격전압에 도달하면, 오버플로 밸브(1200)가 개방되도록 함으로써, 육상 양식장(1)의 수위가 기설정된 제1 수위범위를 초과하지 않도록 할 수 있다.That is, even if the water level of the onshore farm 1 reaches the first water level range or the water level of the onshore farm 1 does not reach the first water level range, the control module 700 controls the on- When the voltage of the electric energy produced by the small hydrostatic generator 400 reaches the rated voltage because the amount of the seawater discharged from the small-scale generator 1 is excessively large, the overflow valve 1200 is opened, May not exceed the predetermined first water level range.

첨언하면, 제2 덕트(1100)는, 오버플로 밸브(1200)가 개방되면, 제1 방출경로를 따라 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수 중 일부가 수차(300)를 통과하지 않고, 제2 방출경로를 따라 방출되도록 하는 방출효과가 더욱 향상되도록 하기 위해, 제1 덕트(200)와 연결되되, 제1 덕트(200)와 연결되는 지점이 제1 덕트(200)의 내부에 마련되는 수차(300)보다 높은 고도(高度)를 갖도록 하는 것이 바람직하다. Incidentally, when the overflow valve 1200 is opened, the second duct 1100 does not pass part of the seawater discharged from the onshore farm 1 along the first discharge path to pass through the aberration 300, The first duct 200 is connected to the first duct 200 and the second duct 200 is connected to the aberration of the first duct 200 300). ≪ / RTI >

한 가지 더 첨언하면, 본 실시예에 따른 소수력 발전기(400)는, 전술한 구성요소 이외에, 전원 충전 수단(미도시)이 추가로 마련되어, 소수력 발전기(400)에 의해 생산되는 전기 에너지가 충전될 수 있으며, 전원 충전 수단에 충전된 전기 에너지는, 제어 모듈(700), 전자식 브레이크(900), 가이드 베인(1000) 등에 공급될 수 있다. In addition, the small-hydro-power generator 400 according to the present embodiment is further provided with a power charging means (not shown) in addition to the above-described components, so that the electric energy produced by the small- And the electric energy charged in the power charging means may be supplied to the control module 700, the electromagnetic brake 900, the guide vane 1000, and the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기(400)의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 소수력 발전기의 회전자(410)가 개략적으로 도시된 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력 발전기(400)의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해, 육상 양식장(1)으로부터 방출된 해수의 유량에 따라 소수력 발전기의 회전자(410) 날개들의 구조적 특징이 정리된 표가 도시된 도면이다. 4 is a schematic view of a rotor 410 of a small hydrostatic generator for explaining the structure of a small hydrostatic generator 400 according to an embodiment of the present invention, In which the structural characteristics of the rotor 410 blades of the small hydrostatic generator are summarized according to the flow rate of the seawater discharged from the onshore farm 1 in order to explain the structure of the small hydroelectric generator 400 according to the present invention .

도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 소수력 발전기의 회전자(410)는 복수의 날개가 마련되어, 제1 방출경로를 따라 방출되는 해수에 의해, 수차(300)와 함께 회전하도록 할 수 있다. Referring to FIG. 4, the rotor 410 of the small hydrostatic power generator according to the present embodiment is provided with a plurality of blades, and can rotate together with the aberration 300 by the sea water discharged along the first discharge path.

구체적으로 회전자(410)는, 가장 내측에 마련되되, 지면을 기준으로 제1 각도를 갖도록 형성된 복수의 제1 날개(411), 복수의 제1 날개(411)보다 외측에 마련되되, 제1 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제2 각도를 갖도록 형성된 복수의 제2 날개(412), 복수의 제2 날개(412)보다 외측에 마련되되, 제2 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제3 각도를 갖도록 형성된 복수의 제3 날개(413), 복수의 제3 날개(413)보다 외측에 마련되되, 제3 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제4 각도를 갖도록 형성된 복수의 제4 날개(414), 복수의 제4 날개(414)보다 외측에 마련되되, 제4 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제5 각도를 갖도록 형성된 복수의 제5 날개(415) 및 복수의 제5 날개(415)보다 외측에 마련되되, 제5 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제6 각도를 갖도록 형성된 복수의 제6 날개(416)로 구성될 수 있다.Specifically, the rotor 410 includes a plurality of first blades 411 provided on the innermost side and having a first angle with respect to the ground, a plurality of first blades 411 provided outside the plurality of first blades 411, A plurality of second wings 412 formed to have a second angle that is an angle smaller than the angle, a plurality of second wings 412 that are provided on the outer side of the plurality of second wings 412, A plurality of third wings 413 formed to have three angles, a plurality of third wings 413 provided outside the plurality of third wings 413 and having a fourth angle that is relatively smaller in magnitude than the third angle, A plurality of fifth wings 415 provided outside the plurality of fourth wings 414 and formed to have a fifth angle which is an angle smaller than the fourth angle by an angle smaller than the fourth angle, 415 which are smaller than the fifth angle, And a plurality of sixth wings 416 formed to have six angles.

즉, 가장 내측에 마련된 제1 날개(411)부터 가장 외측에 마련된 제6 날개(416)까지 내측에서 외측으로 향할수록 지면으로부터 기울기가 작은 각도의 각도를 갖도록 형성되어, 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 전자식 브레이크(900)를 제어하여 방출되는 해수에 의해 회전자(410)가 회전을 시작하고, 소수력 발전기(400)의 운전 상태가 유지되는 동안 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 유동적으로 변경되더라도 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지하며, 소수력 발전기(400)의 운전 상태를 유지할 수 있다. In other words, the inclined angle from the ground surface is formed so as to have an angle from the innermost first wing 411 to the sixth wing 416 provided on the outermost side from the inside to the outside, When the water level reaches the predetermined second water level range, the electronic brake 900 is controlled so that the rotor 410 starts rotating by the sea water discharged, and while the operation state of the small hydrostatic generator 400 is maintained, It is possible to prevent the inverter 500 from being overloaded and to keep the operation state of the small hydroelectric power generator 400 even if the discharge amount of the seawater discharged from the inverter 1 is changed fluidly.

이때, 회전자(410)에 마련되는 복수의 날개들은 제1 덕트(200)의 낙차 및 방출되는 해수의 유량에 따라 실제 설계시 날개의 각도를 다르게 하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the plurality of blades provided in the rotor 410 have different angles of the blades in actual design according to the drop of the first duct 200 and the flow rate of the discharged sea water.

구체적으로 5a는 제1 덕트(200)의 낙차가 3.5~3.7m인 경우, 방출되는 해수의 유량에 따라 제1 덕트(200)의 내부에 배치되는 소수력 발전기의 회전자(410)에 마련되는 복수의 날개들의 개별적인 세부사항이 기재된 표이고, 도 5b는 제1 덕트(200)의 낙차가 5.3~5.5m인 경우, 방출되는 해수의 유량에 따라 제1 덕트(200)의 내부에 배치되는 소수력 발전기의 회전자(410)에 마련되는 복수의 날개들의 개별적인 세부사항이 기재된 표이다. More specifically, in the case where the drop of the first duct 200 is 3.5 to 3.7 m, a plurality (5a) of the plurality of rotors 410 provided in the rotor 410 of the small hydrostatic generator disposed in the first duct 200 according to the flow rate of the discharged seawater, FIG. 5B is a table showing individual details of the wings of the first duct 200 and the second duct 200, and FIG. 5B is a table showing the details of the wings of the small hydrostatic generator 200 disposed in the first duct 200 according to the flow rate of the discharged seawater when the drop of the first duct 200 is 5.3 to 5.5 m. Is a table in which individual details of a plurality of blades provided in the rotor 410 of the rotor 410 are described.

즉, 제1 덕트(200)의 낙차가 3.5~3.7m이고, 유량이 1.5~2.5(m3/s)인 경우, 제1 날개(411)는, 각도가 72.2~79.0°를 갖도록 형성되는 것이 바람직하고, 제2 날개(412)는 동일한 조건에서 49.3~53.4°를 갖도록 형성되고, 제3 날개(413)는 37.1~39.6°를 갖도록 형성되며, 제4 날개(414)는 29.8~31.5°를 갖도록 형성되고, 제5 날개(415)는 24.9~26.2°를 갖도록 형성되며, 제6 날개(416)는 21.4~22.5°를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.That is, when the drop of the first duct 200 is 3.5 to 3.7 m and the flow rate is 1.5 to 2.5 (m 3 / s), the first wing 411 is preferably formed to have an angle of 72.2 to 79.0 ° The third wing 413 is formed to have 37.1 to 39.6 degrees and the fourth wing 414 is formed to have 29.8 to 31.5 degrees. The fifth wing 415 is formed to have 24.9 to 26.2 degrees and the sixth wing 416 is formed to have 21.4 to 22.5 degrees.

이를 통해, 제1 덕트(200)의 낙차 및 방출되는 해수의 유량에 따라 제1 덕트(200)의 내부에 배치되는 소수력 발전기의 회전자(410)가 회전을 시작한 이후, 소수력 발전기(400)의 운전 상태가 유지되는 동안 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 유동적으로 변경되더라도 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지하며, 소수력 발전기(400)의 운전 상태를 유지할 수 있다. Accordingly, after the rotor 410 of the small hydrostatic generator disposed inside the first duct 200 starts to rotate according to the drift of the first duct 200 and the flow rate of the discharged seawater, the small hydrostatic generator 400 The inverter 500 can be prevented from being overloaded and the operation state of the small hydroelectric power generator 400 can be maintained even if the amount of seawater discharged from the onshore farm 1 is fluidly changed while the driving state is maintained.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인(1000)의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드 베인의 날개(1020)의 구조를 더욱 상세히 설명하기 위해 도시된 도면이다. FIG. 6 is a view for explaining the structure of the guide vane 1000 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a guide vane blade 1020 according to an embodiment of the present invention. Which is shown for a more detailed description.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 가이드 베인(1000)은 수차(300)를 통과하는 해수의 유량이 조절되도록 하기 위해, 몸체(1010), 날개(1020), 각도 조절 부재(1030)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 6, the guide vane 1000 according to the present embodiment includes a body 1010, a wing 1020, and an angle adjusting member 1030 to adjust the flow rate of seawater passing through the aberration 300 Lt; / RTI >

몸체(1010)는, 제1 덕트(200)에 연결되되, 수차(300)를 통과하는 물이 방출되도록 하는 유입구가 마련될 수 있다.The body 1010 may be provided with an inlet connected to the first duct 200 and allowing the water passing through the aberration 300 to be discharged.

날개(1020)는 부채꼴 형상으로 형성되되, 복수로 마련되고, 각각의 날개(1020)가 몸체(1010)에 연결되되, 해수의 이송방향의 수직 방향과 평행 방향으로 각각 회전되며, 회전 상태에 따라 해수의 유량이 조절되도록 할 수 있다. Each of the vanes 1020 is connected to the body 1010 and is rotated in a direction parallel to the vertical direction of the transfer direction of the seawater, The flow rate of the seawater can be adjusted.

각도 조절 부재(1030)는, 날개(1020)의 내부에 인입되되, 몸체(1010)에 연결되어, 날개(1020)가 회전되도록 할 수 있다.The angle adjusting member 1030 is inserted into the blade 1020 and connected to the body 1010 so that the blade 1020 can be rotated.

이때, 가이드 베인(1000)은 제어 모듈(700)로부터 수신되는 열림 상태를 위한 제어 신호 또는 닫힘 상태를 위한 제어 신호에 따라 날개(1020)의 회전 방향과 회전 여부를 결정할 수 있다.At this time, the guide vane 1000 can determine whether the wing 1020 is rotated and rotated according to a control signal for the open state or a control signal for the closed state received from the control module 700.

구체적으로 예를 들면, 제어 모듈(700)은, 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하기 전에는, 닫힘 상태를 위한 제어 신호를 가이드 베인(1000)에 전달하여, 복수의 날개(1020)가 해수의 이송방향의 수직 방향인 닫힘 방향으로 회동하도록 함으로써, 육상 양식장(1)에서 해수가 방출되더라도, 수차(300)를 통과하는 해수의 배출이 제한되도록 하되, 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 열림 상태를 위한 제어 신호를 가이드 베인(1000)에 전달하여 복수의 날개(1020)가 해수의 이송방향의 평행한 열림 방향으로 회동하도록 함으로써, 수차(300)를 통과하는 해수가 방출되도록 할 수 있다. 이때, 가이드 베인(1000)은 전원 충전 수단으로부터 충전된 전기 에너지를 공급받아 날개(1020)가 회전되도록 할 수 있다. Specifically, for example, the control module 700 transmits a control signal for the closed state to the guide vane 1000 before the water level of the first duct 200 reaches the predetermined second water level range, So that the discharge of the seawater passing through the aberration 300 is restricted even if the seawater is discharged from the onshore farm 1 by making the vanes 1020 of the first duct 200 pivot in the closing direction perpendicular to the direction of transfer of the seawater, The control vane 1000 transmits a control signal for the open state to the vanes 1000 so that the plurality of vanes 1020 rotate in the parallel opening direction of the transfer direction of the seawater when the water level of the vane 200 reaches the predetermined second water level range So that the seawater passing through the aberration 300 can be released. At this time, the guide vane 1000 may receive the electric energy charged from the power source charging means to rotate the wing 1020.

이를 통해, 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 소수력 발전기의 회전자(410)가 회전하여 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. As a result, it is possible to prevent the inverter (500) from becoming overloaded due to the rotation of the rotor (410) of the small hydroelectric power generator in a state in which the amount of seawater discharged from the onshore farm (1) is insufficient.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 소수력발전 시스템(10)의 동작특성을 설명하기 위해 도시된 흐름도이다. Figure 8 is a flow chart illustrating the operational characteristics of the small hydro-power generation system 10 according to one embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 소수력발전 시스템(10)은, 지속적이고 효율적으로 전력을 생산 가능하도록 하기 위해, 제1 덕트(200)를 통해 육상 양식장(1)에 저장된 해수가 방출되면(S810), 제1 수위 감지 모듈(100)을 통해 제1 덕트(200)의 수위를 측정하고, 측정된 제1 덕트(200)의 수위에 대한 정보를 제어 모듈(700)에 전달할 수 있다.When the seawater stored in the onshore farm 1 is discharged through the first duct 200 in order to continuously and efficiently produce electric power in step S810, The level of the first duct 200 may be measured through the level detecting module 100 and the information about the measured level of the first duct 200 may be transmitted to the control module 700. [

그리고 제어 모듈(700)은 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달한 것인지 판단하여(S820), 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하기 이전에는(S820-No), 전자식 브레이크(900)를 통해 해수가 방출되더라도 회전자(410)가 제동되도록 하는 제동 상태를 유지하고(S830), 가이드 베인(1000)에 마련된 복수의 날개(1020)가 해수의 이송방향의 수직 방향인 닫힘 방향으로 회동하도록 하여(S840), 육상 양식장(1)에서 해수가 방출되더라도, 수차(300)를 통과하는 해수의 배출이 제한되도록 하여, 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 회전자(410)가 회전하여 인버터(500)가 과부하 상태가 되는 것을 방지할 수 있다. The control module 700 determines whether the water level of the first duct 200 has reached a predetermined second water level range in step S820. If the water level of the first duct 200 reaches the preset second water level range The braking state in which the rotor 410 is braked is maintained (S830) even if the seawater is discharged through the electromagnetic brake 900 (S820-No), and the plurality of vanes 1020 provided in the guide vane 1000 are maintained So that the discharge of the seawater passing through the aberration 300 is restricted even if the seawater is discharged from the athletics farm 1, It is possible to prevent the inverter (500) from being overloaded due to the rotation of the rotor (410) in a state where the amount of discharged seawater is insufficient.

반대로 제1 덕트(200)의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면(S820-Yes), 제어 모듈(700)은, 가이드 베인(1000)에 마련된 복수의 날개(1020)가 해수의 이송방향의 평행한 열림 방향으로 회동하도록 하여(S850), 수차(300)를 통과하는 해수가 배출되도록 하고, 전자식 브레이크(900)를 제어하여 방출되는 해수에 의해 회전자(410)가 회전하도록 할 수 있다(S860). On the other hand, when the water level of the first duct 200 reaches the predetermined second water level range (S820-Yes), the control module 700 determines that the plurality of vanes 1020 provided in the guide vane 1000 are in the transfer direction (S850), the sea water passing through the aberration 300 is discharged, and the electromagnetic brake 900 is controlled so that the rotor 410 is rotated by the discharged sea water (S860).

그리고 제어 모듈(700)은, 회전자(410)의 회전에 의해, 기전력이 발생하여 전기 에너지의 생산이 시작되면, 인버터(500)를 이용하여 토크를 발생시켜(S870), 소수력 발전기(400)가 생산하는 전력(전기 에너지)의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 전력을 생산하도록 유도할 수 있다. The control module 700 generates torque using the inverter 500 when the electromotive force is generated by the rotation of the rotor 410 and the electric energy is generated in operation S870, (Electric energy) produced by the generator can be induced to produce power within the allowable range of the rated voltage.

구체적으로 인버터(500)는, 소수력 발전기(400)가 생산하는 전력(전기 에너지)의 전압이 정격전압의 허용범위 내에서 전력을 생산하도록 하기 위해, 회전자(410)의 회전속도가 기설정된 범위를 초과하는 경우, 역방향 토오크를 발생시켜, 회전자(410)의 회전속도를 감소시킬 수 있으며, 회전자(410)의 회전속도가 기설정된 범위 미만인 경우, 정방향 토오크를 발생시켜, 회전자(410)의 회전속도를 증가시킬 수 있다.Specifically, the inverter 500 controls the rotational speed of the rotor 410 so that the voltage of the electric power (electric energy) produced by the small hydrostatic generator 400 is produced within the allowable range of the rated voltage, A reverse torque may be generated to reduce the rotational speed of the rotor 410. When the rotational speed of the rotor 410 is less than a predetermined range, Can be increased.

또한, 제어 모듈(700)은, 인버터(500)가 동작하도록 한 이후, 소수력 발전기(400)에 의해 생산된 전기 에너지의 전압이 정격전압을 초과하지 않도록, 덤프 로드(600)를 이용하여 소수력 발전기(400)의 부하를 조절하면서(S880), 전력을 생산하는 소수력 발전기(400) 운전 상태를 유지할 수 있으며(S890), 생산된 전력을 인버터(500)를 통해 계통 전원에 인가되도록 할 수 있다.The control module 700 controls the operation of the small hydraulic power generator 400 using the dump load 600 so that the voltage of the electric energy produced by the small hydropower generator 400 does not exceed the rated voltage, It is possible to maintain the operation state of the small hydro-electric power generator 400 that generates electric power (S890) while controlling the load of the power source 400 (S880), and to apply the generated electric power to the system power source through the inverter 500. [

첨언하면, 본 실시예에 따른 제어 모듈(700)은, 소수력 발전기(400)가 운전 상태를 유지하거나 또는 운전 상태가 아닌 경우에도, 육상 양식장(1)의 수위가 제1 수위범위에 도달하거나 또는 육상 양식장(1)의 수위가 제1 수위범위에 도달하지 않아도, 제1 방출경로를 따라 육상 양식장(1)에서 방출되는 해수의 양이 지나치게 많아, 소수력 발전기(400)에서 생산되는 전기 에너지의 전압이 정격전압에 도달하면, 제1 덕트(200)를 통해 해수를 배출하는 것에 그치지 않고, 오버플로 밸브(1200)가 개방되도록 하여 제1 덕트(200)로 유입된 해수 중 일부가 제1 덕트(200)로부터 분기되어, 수차(300) 및 소수력 발전기(400)를 통과하지 않고, 바로 바다(2)로 방출되도록 하는 제2 덕트(1100)를 이용할 수 있다.Incidentally, the control module 700 according to the present embodiment is configured such that even when the small hydrostatic generator 400 maintains the operating state or is not in the operating state, the water level of the onshore farm 1 reaches the first water level range Even if the water level of the onshore farm 1 does not reach the first water level range, the amount of seawater discharged from the onshore farm 1 along the first discharge path is excessively large, so that the voltage of electric energy produced by the small hydroelectric power generator 400 The overflow valve 1200 is opened so that a part of the seawater introduced into the first duct 200 flows into the first duct 200 through the first duct 200, The second duct 1100 may be branched from the first duct 200 and the second duct 1100 so as not to pass through the aberration 300 and the small hydroelectric power generator 400 but to be immediately discharged to the sea 2.

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 이해 되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the invention as defined by the appended claims. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

1 : 육상 양식장 2 : 바다
10 : 소수력발전 시스템 100 : 제1 수위 감지 모듈
200 : 제1 덕트 300 : 수차
400 : 소수력 발전기
410 : 회전자 411 : 제1 날개
412 : 제2 날개 413 : 제2 날개
414 : 제4 날개 415 : 제5 날개
416 : 제6 날개
500 : 인버터 600 : 덤프 로드
700 : 제어 모듈 800 : 제2 수위 감지 모듈
900 : 전자식 브레이크 1000 : 가이드 베인
1010 : 몸체 1020 : 날개
1030 : 각도 조절 부재
1100 : 제2 덕트 1200 : 오버플로 밸브1: Onshore farm 2: Sea
10: Small hydroelectric power generation system 100: First water level sensing module
200: first duct 300: aberration
400: Small hydro generator
410: rotor 411: first wing
412: second wing 413: second wing
414: fourth wing 415: fifth wing
416: the sixth wing
500: Inverter 600: Dump load
700: control module 800: second level sensing module
900: Electronic brake 1000: Guide vane
1010: body 1020: wing
1030: Angle adjusting member
1100: second duct 1200: overflow valve

Claims (6)

육상 양식장의 수위를 감지하는 제1 수위 감지 모듈;
상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 제1 방출경로를 제공하는 제1 덕트;
상기 제1 덕트의 내부에 마련되어, 상기 제1 방출경로를 따라 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, 토크를 발생시키는 인버터;
상기 인버터와 연결되어, 상기 소수력 발전기의 부하를 조절하는 덤프 로드;
상기 육상 양식장에서 방출되는 해수에 제2 방출경로를 제공하는 제2 덕트;
상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 제2 덕트의 개폐 여부를 결정하여, 상기 육상 양식장의 수위가 기설정된 제1 수위범위를 초과하지 않도록 하는 오버플로 밸브;
상기 육상 양식장의 수위에 따라 상기 인버터, 상기 덤프 로드 및 상기 오버플로 밸브를 제어하는 제어 모듈;
상기 제1 덕트의 내부에 마련되어, 상기 제1 덕트의 수위를 감지하는 제2 수위 감지 모듈;
상기 소수력 발전기와 연결되어, 상기 제1 덕트의 수위에 따라 상기 회전자의 제동 여부를 결정하는 전자식 브레이크; 및
부채꼴 형상으로 형성된 복수의 날개가 구비되되, 상기 복수의 날개의 회동 상태에 따라 상기 수차를 통과하는 해수의 유량이 조절되도록 하는 가이드 베인;을 포함하고,
상기 제어 모듈은,
상기 육상 양식장에서 방출되는 해수의 방출량이 부족한 상태로 상기 회전자가 회전하여 상기 인버터가 과부하 상태가 되는 것을 방지하기 위해, 상기 전자식 브레이크를 통해 해수가 방출되더라도 상기 회전자가 제동되도록 하되, 상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 상기 전자식 브레이크를 제어하여 방출되는 해수에 의해 상기 회전자가 회전하도록 하며,
상기 제어 모듈은,
상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하기 전에는, 상기 복수의 날개가 해수의 이송방향의 수직 방향인 닫힘 방향으로 회동하도록 하여, 상기 육상 양식장에서 해수가 방출되더라도, 상기 수차를 통과하는 해수의 배출이 제한되도록 하되,
상기 제1 덕트의 수위가 기설정된 제2 수위범위에 도달하면, 상기 복수의 날개가 해수의 이송방향의 평행한 열림 방향으로 회동하도록 하여, 상기 수차를 통과하는 해수가 방출되도록 하며,
상기 회전자는,
가장 내측에 마련되되, 지면을 기준으로 제1 각도를 갖도록 형성된 복수의 제1 날개;
상기 복수의 제1 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제1 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제2 각도를 갖도록 형성된 복수의 제2 날개;
상기 복수의 제2 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제2 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제3 각도를 갖도록 형성된 복수의 제3 날개;
상기 복수의 제3 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제3 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제4 각도를 갖도록 형성된 복수의 제4 날개;
상기 복수의 제4 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제4 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제5 각도를 갖도록 형성된 복수의 제5 날개; 및
상기 복수의 제5 날개보다 외측에 마련되되, 상기 제5 각도보다 상대적으로 크기가 작은 각도인 제6 각도를 갖도록 형성된 복수의 제6 날개;를 포함하고,
상기 제1 각도, 상기 제2 각도, 상기 제3 각도, 상기 제4 각도, 상기 제5 각도 및 상기 제6 각도는, 상기 제1 덕트의 낙차를 기준으로 설정되며,
각 날개의 두께는 상기 복수의 제1 날개, 상기 복수의 제2 날개, 상기 복수의 제3 날개, 상기 복수의 제4 날개, 상기 복수의 제5 날개, 상기 복수의 제6 날개의 순으로 두껍게 형성되고, 각 날개의 길이는 상기 복수의 제6 날개, 상기 복수의 제5 날개, 상기 복수의 제4 날개, 상기 복수의 제3 날개, 상기 복수의 제2 날개, 상기 복수의 제1 날개의 순으로 길게 형성됨으로써, 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수의 방출량이 유동적으로 변경되더라도 상기 회전자의 회전속도가 기설정된 범위에 벗어나지 않도록 하여 상기 인버터의 과부하가 방지되도록 하는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템.A first water level sensing module for sensing the water level of the onshore farm;
A first duct for providing a first discharge path to seawater discharged from the onshore farm;
An aberration provided inside the first duct and rotated by seawater discharged from the onshore farm along the first discharge path;
A small hydrostatic generator generating an electromotive force to generate electrical energy when the rotor is axially coupled to the rotated aberration in series;
An inverter connected to the small hydro-electric generator for generating the electric power so that the generated electric energy is applied to the grid power, the torque being generated;
A dump load connected to the inverter to adjust a load of the small hydro-electric generator;
A second duct for providing a second discharge path to seawater discharged from the onshore farm;
An overflow valve for determining whether the second duct is opened or closed according to the level of the onshore farm, so that the water level of the onshore farm is not exceeded in a predetermined first water level range;
A control module for controlling the inverter, the dump load, and the overflow valve according to a level of the land farm;
A second level sensing module provided inside the first duct and sensing a level of the first duct;
An electronic brake connected to the small hydrostatic generator for determining whether the rotor is to be braked according to a level of the first duct; And
And a guide vane having a plurality of vanes formed in a fan shape so that the flow rate of the seawater passing through the aberration can be adjusted according to the rotating state of the plurality of vanes,
The control module includes:
The rotor is braked even if seawater is discharged through the electromagnetic brake in order to prevent the rotor from being overloaded due to rotation of the rotor in a state in which the discharge amount of seawater discharged from the onshore farm is insufficient, Controls the electromagnetic brake to cause the rotor to rotate by the seawater discharged, and when the level of the water reaches a predetermined second level range,
The control module includes:
The plurality of blades are rotated in the closing direction perpendicular to the conveying direction of the seawater before the water level of the first duct reaches the predetermined second water level range so that even if seawater is discharged from the onshore farm, Ensure that the discharge of seawater through is restricted,
Wherein when the water level of the first duct reaches a predetermined second water level range, the plurality of blades are rotated in a parallel opening direction of the sea water transfer direction so that seawater passing through the aberration is discharged,
The rotor
A plurality of first vanes provided on the innermost side and formed to have a first angle with respect to the ground;
A plurality of second vanes provided outside the plurality of first vanes and having a second angle that is an angle smaller than the first angle;
A plurality of third vanes provided outside the plurality of second vanes and having a third angle that is an angle smaller than the second angle;
A plurality of fourth vanes provided outside the plurality of third vanes and having a fourth angle that is an angle smaller than the third angle;
A plurality of fifth wings provided outside the plurality of fourth wings and formed to have a fifth angle that is an angle that is relatively smaller in magnitude than the fourth angle; And
And a plurality of sixth vanes provided outside the plurality of fifth vanes and having a sixth angle that is an angle smaller than the fifth angle,
Wherein the first angle, the second angle, the third angle, the fourth angle, the fifth angle, and the sixth angle are set based on a drop of the first duct,
Wherein the thickness of each of the wings is in the order of the plurality of the first wings, the plurality of the second wings, the plurality of the third wings, the plurality of the fourth wings, the plurality of the fifth wings, And the length of each wing is defined by the number of the sixth wings, the plurality of fifth wings, the plurality of fourth wings, the plurality of third wings, the plurality of second wings, the plurality of first wings So that the overload of the inverter is prevented so that the rotational speed of the rotor does not deviate from a predetermined range even if the amount of seawater discharged from the onshore farm is changed fluidly. A small hydroelectric power generation system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제2 덕트는,
상기 제1 덕트와 연결되되, 상기 제1 덕트와 연결되는 지점이 상기 제1 덕트의 내부에 마련되는 수차보다 높은 고도(高度)를 갖도록 마련되어, 상기 오버플로 밸브가 개방되면, 상기 제1 방출경로를 따라 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수 중 일부가 상기 수차를 통과하지 않고, 상기 제2 방출경로를 따라 방출되도록 하는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템.The method according to claim 1,
The second duct
Wherein the first duct is connected to the first duct so that the first duct has a higher altitude than the aberration provided in the first duct and when the overflow valve is opened, Wherein a part of the seawater discharged from the onshore farm is discharged along the second discharge path without passing through the aberration. 제5항에 있어서,
상기 제어 모듈은,
상기 육상 양식장의 수위가 상기 제1 수위범위에 도달하거나 또는 상기 육상 양식장의 수위가 상기 제1 수위범위에 도달하지 않아도, 상기 제1 방출경로를 따라 상기 육상 양식장에서 방출되는 해수의 양이 지나치게 많아, 상기 소수력 발전기에서 생산되는 전기 에너지의 전압이 정격전압에 도달하면, 상기 오버플로 밸브가 개방되도록 하는 것을 특징으로 하는 수위 조절이 용이한 소수력발전 시스템.6. The method of claim 5,
The control module includes:
Even when the water level of the onshore farm reaches the first water level range or the water level of the onshore farm does not reach the first water level range, the amount of seawater discharged from the onshore farm is excessively large along the first discharge path And the overflow valve is opened when the voltage of the electric energy produced by the small hydro-electric power generator reaches a rated voltage.
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JP2766501B2 (en) * 1989-03-22 1998-06-18 東芝エンジニアリング株式会社 Water level adjustment device for dam type hydroelectric power plant
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