KR102038683B1 - Safety backup system and method for wind power generation, and system using the same - Google Patents

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KR102038683B1 KR1020130080818A KR20130080818A KR102038683B1 KR 102038683 B1 KR102038683 B1 KR 102038683B1 KR 1020130080818 A KR1020130080818 A KR 1020130080818A KR 20130080818 A KR20130080818 A KR 20130080818A KR 102038683 B1 KR102038683 B1 KR 102038683B1
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Abstract

풍력 발전용 안전 백업 시스템은, 풍력 발전 시스템의 상태 데이터를 획득하여 풍력 발전 시스템에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 주 제어부, 상태 데이터에 의거하여 주 제어부의 정상 동작 여부를 감시하고, 주 제어부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 풍력 발전 시스템을 직접 제어하는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 안전 감시부와, 상태 데이터에 의거하여 주 제어부 및 안전 감시부의 정상 동작 여부를 감시하고, 이상 동작이 감지되면 안전 모드로 진입하며, 안전 모드에서 기 저장된 안전 감시 항목들에 따라 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하고, 안전 등급에 따라 주 제어부, 안전 감시부 및 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나 이상을 제어하여 소프트웨어 레벨의 안전 기능 또는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 수행하는 안전 백업 감시부를 포함한다.
이에 따라, 안전 기능을 보완하여 풍력 발전 시스템의 안전성 및 신뢰성을 강화하고, 유지보수 비용과 시간을 절감하여 효율성을 향상시킬 수 있으며, 기계적 결함이나 환경적 요인 등에 따라 다양한 양상으로 발생할 수 있는 여러 상황들에 신속히 대처하여 적절한 안전 기능을 수행할 수 있게 된다.The safety backup system for wind power generation includes: a main control unit which acquires state data of the wind power generation system to perform a software level safety function for the wind power generation system, and monitors whether the main control unit is normally operated based on the state data; Is in abnormal operation, the safety monitoring unit that performs a hardware level safety function that directly controls the wind power generation system, and whether the main control unit and the safety monitoring unit normal operation based on the status data, if the abnormal operation is detected Enters safety mode, determines safety level corresponding to status data according to pre-stored safety monitoring items in safety mode, controls at least one of main control unit, safety monitoring unit and wind power generation system according to safety level. Level safety features or hardware level safety features The backup safety surveillance that includes an ever performed.
Accordingly, the safety function can be supplemented to enhance the safety and reliability of the wind power generation system, improve the efficiency by reducing the maintenance cost and time, and various situations that can occur in various aspects according to mechanical defects or environmental factors. They will be able to respond quickly and to perform appropriate safety functions.

Description

풍력 발전용 안전 백업 시스템 및 방법, 그리고 이를 이용하는 시스템{SAFETY BACKUP SYSTEM AND METHOD FOR WIND POWER GENERATION, AND SYSTEM USING THE SAME}Safety backup system and method for wind power generation, and system using same {SAFETY BACKUP SYSTEM AND METHOD FOR WIND POWER GENERATION, AND SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 풍력 발전용 안전 백업 시스템에 관한 것으로서, 특히 안전성 및 신뢰성을 강화할 수 있는 풍력 발전용 안전 백업 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a wind power safety backup system, and more particularly to a wind power safety backup system that can enhance safety and reliability.

풍력 발전은 바람에 의해 날개가 움직이면서 생기는 운동 에너지를 발전기를 통해 전기 에너지로 변화시켜 전력을 얻는 기술로서, 그 시스템은 블레이드(Blade), 베어링(Bearing), 기어박스(Gear box), 요(Yaw), 발전기(Generator) 등의 요소부품들을 포함하여 구성되며, 주 제어 시스템이 이러한 요소부품들과 연계하여 이들의 동작을 제어한다.Wind power is a technology that obtains power by converting kinetic energy generated by wind movement into electric energy through a generator, and the system is a blade, bearing, gear box, yaw. ) And component parts such as generators, and the main control system controls these operations in conjunction with these component parts.

풍력 발전 시스템의 안정적인 동작을 위해서는 기계적 오동작이나 위험 요소 등을 인지하여 극단적인 상황에 이르기 전에 대처할 수 있도록 하는 안전 기능이 필요하다.Stable operation of wind power systems requires safety features that can recognize mechanical malfunctions or hazards and address them before they reach extreme conditions.

종래에는, 통상 풍력 발전 시스템을 제어하는 주 제어 시스템에 기본적인 안전 기능을 탑재하고, 그외 별도 안전 시스템을 구비하여 주 제어 시스템의 안전 기능이 제대로 동작하지 않을 경우 하드웨어 레벨에서 직접 브레이크를 작동시켜 풍력 발전 시스템의 운전을 정지시키는 것이 일반적이다.Conventionally, the main control system that normally controls the wind power generation system is equipped with a basic safety function, and equipped with a separate safety system, if the safety function of the main control system is not working properly by operating the brake directly at the hardware level to generate wind power It is common to shut down the system.

그런데, 이러한 종래 방식의 경우 주 제어 시스템과 안전 시스템에서 동시에 문제가 생길 경우 이를 보완해줄 수 있는 방안이 존재하지 않아서 풍력 발전 시스템의 안전성 및 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.However, in the case of the conventional method, if a problem occurs in the main control system and the safety system at the same time, there is a problem in that the safety and reliability of the wind power generation system are deteriorated.

한편, 주 제어 시스템은 소프트웨어 레벨에서 각 요소부품에 대해 제어 신호를 주어 안전 기능을 수행하는데, 주 제어 시스템에 문제가 생기면 이러한 소프트웨어 레벨의 안전 기능이 중단되고 심각한 위험이 예상되는 제한적인 경우에만 안전 시스템이 브레이크를 직접 작동시켜 풍력 발전 시스템의 운전을 전면 중단하게 된다. 이러한 방식에서는, 기계적 결함이나 환경적 요인 등에 따라 다양한 양상으로 발생할 수 있는 여러 상황들에 신속히 대처하여 적절한 안전 기능을 수행하기 어려운 문제점이 있다.
On the other hand, the main control system performs a safety function by giving control signals to each component at the software level.If a problem occurs in the main control system, it is safe only in the limited case where the safety function at the software level is stopped and serious risks are expected. The system activates the brakes directly, bringing the wind power system out of service. In this manner, there is a problem that it is difficult to perform a proper safety function by quickly coping with various situations that may occur in various aspects according to mechanical defects or environmental factors.

KR 10-2011-0024150 A, 2009. 09. 01, 명칭: 풍력발전시스템의 감시 방법KR 10-2011-0024150 A, 2009. 09. 01, name: Monitoring method of wind power generation system

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 안전 기능을 보완하여 풍력 발전 시스템의 안전성 및 신뢰성을 강화하고, 유지보수 비용과 시간을 절감하여 효율성을 향상시킬 수 있는 풍력 발전용 안전 백업 시스템을 제공하고자 하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of which is to improve the safety and reliability of the wind power generation system by supplementing the safety function, to improve the efficiency by reducing the maintenance cost and time To provide a wind power safety backup system.

본 발명의 다른 목적은 풍력 발전 시스템에서 기계적 결함이나 환경적 요인 등에 따라 다양한 양상으로 발생할 수 있는 여러 상황들에 신속히 대처하여 적절한 안전 기능을 수행할 수 있도록 하는 풍력 발전용 안전 백업 시스템을 제공하고자 하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a safety backup system for a wind power generation system that can promptly cope with various situations that may occur in various aspects according to mechanical defects or environmental factors in a wind power generation system to perform appropriate safety functions. will be.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Could be.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템은, 풍력 발전 시스템을 제어하되, 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터를 획득하여 상기 풍력 발전 시스템에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 주 제어부; 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 의거하여 상기 주 제어부의 정상 동작 여부를 감시하고, 상기 주 제어부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 상기 주 제어부를 거치지 않고 상기 풍력 발전 시스템을 직접 제어하는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 안전 감시부; 및 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 의거하여 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 정상 동작 여부를 감시하고, 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 안전 모드로 진입하며, 안전 모드에서 기 저장된 안전 감시 항목들에 따라 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하고, 상기 결정한 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나 이상을 제어하여 소프트웨어 레벨의 안전 기능 또는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 수행하는 안전 백업 감시부를 포함한다.Wind power safety backup system according to the present invention for achieving the above object, while controlling the wind power generation system, to obtain the state data of the wind power generation system to perform a software level safety function for the wind power generation system Main control unit; A hardware level safety function that monitors whether the main control unit is normally operated based on the state data of the wind power generation system, and directly controls the wind power generation system without passing through the main control unit when it is determined that the main control unit is abnormally operated. A safety monitor to perform; And monitoring whether the main control unit and the safety monitoring unit are normally operated based on the state data of the wind power generation system, and if the main control unit and the safety monitoring unit are abnormally operated, enter the safe mode, Determine a safety level corresponding to the state data of the wind power generation system according to the stored safety monitoring items, and control at least one or more of the main control unit, the safety monitoring unit and the wind power generation system according to the determined safety level. And a safety backup monitor for selectively performing a level safety function or a hardware level safety function.

상기 시스템에서, 하드웨어 레벨의 안전 기능은 상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들 중 기계적 브레이크를 제어하여 상기 풍력 발전 시스템의 운전을 직접 정지시키는 기능을 포함할 수 있다.In the system, the hardware level safety function may include a function of controlling a mechanical brake among the component parts of the wind power generation system to directly stop the operation of the wind power generation system.

상기 시스템에서, 상기 안전 감시부는, 상기 풍력 발전 시스템을 이루는 요소부품들의 상태 데이터가 기 설정된 제1 범위를 벗어나면 상기 주 제어부가 이상 동작하는 것으로 판단할 수 있다.In the system, the safety monitoring unit may determine that the main control unit operates abnormally when the state data of the component parts constituting the wind power generation system is out of a preset first range.

상기 시스템에서, 상기 안전 백업 감시부는, 상기 풍력 발전 시스템을 이루는 요소부품들의 상태 데이터가 소정 시간 이상 제1 범위를 벗어나거나 기 설정된 제2 범위를 벗어나면 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단할 수 있다.In the system, when the state data of the component parts constituting the wind power generation system is out of the first range for more than a predetermined time or out of the preset second range, the main controller and the safety monitor are abnormally operated. It can be judged that.

상기 시스템에서, 상기 안전 백업 감시부는, 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 대한 구분 범위와 각 범위별 안전 등급을 지정하는 안전 감시 항목들을 저장하는 감시 항목 DB; 상기 주 제어부로부터 수신한 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터를 저장하는 시스템 현황 DB; 상기 감시 항목 DB에 저장된 안전 감시 항목들에 따라 상기 시스템 현황 DB에 저장된 상태 데이터를 감시하는 동작 감시부; 상기 동작 감시부의 감시 결과 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 안전 모드로 진입하는 모드 전환부; 상기 모드 전환부에 의해 안전 모드가 설정되면 상기 감시 항목 DB에 저장된 안전 감시 항목들을 기준으로 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하는 안전 등급 진단부; 및 상기 안전 등급 진단부에서 결정한 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부 및 상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들 중 적어도 하나 이상을 제어하여 소프트웨어 레벨의 안전 기능 및 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 조합하여 수행하는 안전 기능 실행부를 포함할 수 있다.In the system, the safety backup monitoring unit, the monitoring item DB for storing the safety monitoring items for specifying the classification range and the safety class for each range of the state data of the wind power generation system; A system status DB for storing state data of the wind power generation system received from the main controller; An operation monitoring unit configured to monitor state data stored in the system status DB according to safety monitoring items stored in the monitoring item DB; A mode switching unit which enters a safe mode when it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit operate abnormally as a result of monitoring the operation monitoring unit; A safety level diagnosis unit configured to determine a safety level corresponding to the state data of the wind power generation system based on the safety monitoring items stored in the monitoring item DB when the safety mode is set by the mode switching unit; And controlling at least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the component parts of the wind power generation system according to the safety level determined by the safety level diagnosis unit to selectively select a software level safety function and a hardware level safety function. It may include a safety function execution unit to perform in combination.

상기 시스템에서, 상기 동작 감시부는 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 이상 동작 시에 정밀 작동 상태를 검사하여 상기 안전 등급 진단부에 알리고, 상기 안전 등급 진단부는 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터와 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 작동 상태 검사 결과를 함께 고려하여 안전 등급을 결정하도록 구성될 수 있다.In the system, the operation monitoring unit checks the precise operation state in the abnormal operation of the main control unit and the safety monitoring unit and informs the safety class diagnosis unit, and the safety level diagnosis unit and the state data of the wind power generation system and the main control unit And it may be configured to determine the safety level in consideration of the operating state test result with the safety monitoring unit.

상기 시스템은, 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터와 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 작동 상태 검사 결과를 포함한 이상 상황 정보를 생성하여 상기 시스템 현황 DB에 기록하며, 상기 이상 상황 정보의 적어도 일부를 관리자 단말로 전송하여 이상 동작의 발생을 알리는 통지부를 더 포함할 수 있다.
The system generates abnormal situation information including the state data of the wind power generation system and an operation state inspection result of the main control unit and the safety monitoring unit, and records the abnormal state information in the system status DB, and at least a part of the abnormal situation information is a manager terminal. The transmission unit may further include a notification unit for notifying occurrence of an abnormal operation.

본 발명의 풍력 발전용 안전 백업 시스템에 따르면, 안전 기능을 보완하여 풍력 발전 시스템의 안전성 및 신뢰성을 강화하고, 유지보수 비용과 시간을 절감하여 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.According to the safety backup system for wind power generation of the present invention, by supplementing the safety function to enhance the safety and reliability of the wind power generation system, it is possible to improve the efficiency by reducing the maintenance cost and time.

또한, 풍력 발전 시스템에서 기계적 결함이나 환경적 요인 등에 따라 다양한 양상으로 발생할 수 있는 여러 상황들에 신속히 대처하여 적절한 안전 기능을 수행할 수 있게 된다.
In addition, it is possible to quickly respond to various situations that may occur in various aspects according to mechanical defects or environmental factors in the wind power generation system to perform the appropriate safety function.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템의 개략적 구성을 보인 도면.
도 2는 도 1에 나타난 안전 백업 감시부의 개략적 구성을 보인 도면.1 is a view showing a schematic configuration of a wind power safety backup system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a schematic configuration of the safety backup monitoring unit shown in FIG.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the wind power safety backup system according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템의 개략적 구성을 보인 도면이다.1 is a view showing a schematic configuration of a safety backup system for wind power generation according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템은 주 제어부(210), 안전 감시부(220) 및 안전 백업 감시부(230)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the wind power safety backup system according to the present invention includes a main controller 210, a safety monitoring unit 220, and a safety backup monitoring unit 230.

이와 같은 구성에 있어서, 주 제어부(210)는 풍력 발전 시스템(100)을 제어하되, 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터를 획득하고 이에 의거하여 풍력 발전 시스템(100)에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행한다.In such a configuration, the main control unit 210 controls the wind power generation system 100, but obtains state data of the wind power generation system 100, and based on this, a software level safety function for the wind power generation system 100. Do this.

풍력 발전 시스템(100)은 일반적으로 풍력 발전기를 대규모 병렬 연계하는 대규모 단지를 조성하여 전력을 생산하고, 이를 전력 계통에 연계하여 운영한다. 풍력 발전 시스템(100)에는 센서들이 구비되어 각 풍력 발전기를 이루는 요소부품들, 예컨대, 베어링, 발전기, 블레이드 등의 상태 데이터(진동, 온도, 회전수 등)를 측정한다. 주 제어부(210)는 해당 센서들로부터 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터를 주기적으로 수집하여 저장 및 감시한다.The wind power generation system 100 generally generates power by forming a large-scale complex in which a wind generator is connected in parallel with a large scale, and operates the power generation system in connection with the power system. The wind power generation system 100 is equipped with sensors to measure state data (vibration, temperature, rotation speed, etc.) of the component parts constituting each wind generator, for example, a bearing, a generator, and a blade. The main controller 210 periodically collects, stores, and monitors state data of the wind power generation system 100 from corresponding sensors.

상태 데이터에 의해 특정 요소부품에서의 이상 발생이 감지되면, 주 제어부(210)는 소프트웨어 레벨에서 이상이 감지된 요소부품에 제어 신호를 인가하여 해당 요소부품에 관련한 위험 요소를 제거한다.When an abnormal occurrence in a particular component is detected by the state data, the main controller 210 may apply a control signal to the component which has detected an abnormality at the software level, thereby removing a risk factor associated with the component.

예컨대, 풍력 발전 시스템(100)에서 발전기의 온도가 일정 수준보다 높아지거나 블레이드의 회전수가 기준 rpm을 넘는 경우, 주 제어부(210)는 발전기 또는 블레이드와 연결된 릴레이에 차단 신호를 인가하여 이들의 작동을 일정 시간 동안 중단시킬 수 있다.For example, in the wind power generation system 100, when the temperature of the generator is higher than a certain level or the rotation speed of the blade exceeds the reference rpm, the main control unit 210 applies a cutoff signal to the generator or the relay connected to the blade to perform their operation. Can be stopped for a certain period of time.

안전 감시부(220)는 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터를 수신하고 이에 의거하여 주 제어부(210)의 정상 동작 여부를 감시한다. 주 제어부(210)가 이상 동작하는 것으로 판단되는 경우, 안전 감시부(220)는 주 제어부(210)를 거치지 않고 풍력 발전 시스템(100)의 주요 요소부품들을 직접 제어하는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하게 된다.The safety monitoring unit 220 receives the state data of the wind power generation system 100 and monitors the normal operation of the main control unit 210 based thereon. If it is determined that the main control unit 210 operates abnormally, the safety monitoring unit 220 performs a hardware level safety function that directly controls the main component parts of the wind power generation system 100 without passing through the main control unit 210. Done.

일 실시예에서, 안전 감시부(220)는 풍력 발전 시스템(100)을 이루는 요소부품들의 주요 상태 데이터가 기 설정된 범위를 벗어나면 주 제어부(210)가 이상 동작하는 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment, the safety monitoring unit 220 may determine that the main control unit 210 abnormally operates when the main state data of the element parts forming the wind power generation system 100 is out of a preset range.

예컨대, 안전 감시부(220)는 전술한 발전기의 온도나 블레이드 회전수가 더욱 상승하여 기계적 스트레스가 위험 수준에 육박할 것으로 예상되는 경우, 주 제어부(210)가 이상 동작하는 것으로 판단하고 풍력 발전 시스템(100)의 요소부품들 중 기계적 브레이크를 제어하여 풍력 발전 시스템(100)의 운전을 직접 정지시킬 수 있다.For example, the safety monitoring unit 220 determines that the main control unit 210 is abnormally operated when the temperature of the generator or the blade rotation speed is further increased and the mechanical stress is expected to reach a dangerous level. It is possible to directly stop the operation of the wind power generation system 100 by controlling a mechanical brake among the component parts of 100.

한편, 안전 백업 감시부(230)는 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터를 획득하고 이에 의거하여 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220) 둘 다의 정상 동작 여부를 감시한다.Meanwhile, the safety backup monitoring unit 230 acquires state data of the wind power generation system 100 and monitors whether the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 operate normally based on the state data.

일 실시예에서, 안전 백업 감시부(230)는 풍력 발전 시스템(100)을 이루는 요소부품들의 상태 데이터가 소정 시간 이상 제1 범위를 벗어나거나 기 설정된 제2 범위를 벗어나면 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)가 이상 동작하는 것으로 판단할 수 있다.In one embodiment, the safety backup monitoring unit 230 is the main control unit 210 and when the state data of the component parts of the wind power generation system 100 is out of the first range or a predetermined second range for a predetermined time or more; It may be determined that the safety monitoring unit 220 operates abnormally.

주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)가 이상 동작하는 것으로 판단되는 경우, 안전 백업 감시부(230)는 안전 모드로 진입하고, 안전 모드에서 기 저장된 안전 감시 항목들에 따라 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하며, 결정한 안전 등급에 따라 주 제어부(210), 안전 감시부(220) 및 풍력 발전 시스템(100) 중 적어도 하나 이상을 제어하여 소프트웨어 레벨의 안전 기능 또는 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 수행한다. 안전 감시 항목들로는, 인증기관에서 정의하고 있는 표준 안전 항목들과 임의 규정한 자체 안전 항목들이 포함될 수 있다.When it is determined that the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 are abnormally operated, the safety backup monitoring unit 230 enters the safety mode, and the wind power generation system according to the pre-stored safety monitoring items in the safety mode. A safety level corresponding to the state data of 100 is determined, and at least one or more of the main control unit 210, the safety monitoring unit 220, and the wind power generation system 100 are controlled according to the determined safety level. Or optionally perform a safety function at the hardware level. Safety monitoring items may include standard safety items defined by the certification body and any self-defined safety items.

도 2는 도 1에 나타난 안전 백업 감시부의 개략적 구성을 보인 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the safety backup monitoring unit shown in FIG. 1.

일 실시예에 따른 안전 백업 감시부(230)는 감시 항목 DB(231), 시스템 현황 DB(232), 동작 감시부(233), 모드 전환부(234), 안전 등급 진단부(235), 안전 기능 실행부(236)를 포함하며, 실시예에 따라 통지부(237)를 더 포함할 수 있다. 안전 백업 감시부(230)의 구성요소들은 하나의 서버에 구성될 수도 있고, 네트워크 연결된 복수의 서버에 분산되어 구성될 수도 있다.According to an embodiment, the safety backup monitoring unit 230 may include a monitoring item DB 231, a system status DB 232, an operation monitoring unit 233, a mode switching unit 234, a safety level diagnosis unit 235, and safety. It includes a function execution unit 236, and may further include a notification unit 237 according to the embodiment. The components of the safety backup monitoring unit 230 may be configured in one server or distributed in a plurality of servers connected to a network.

감시 항목 DB(231)에는 풍력 발전 시스템(100)의 주요 요소부품들에 대한 상태 데이터의 구분 범위와 각 범위별 안전 등급을 지정하는 안전 감시 항목들이 미리 저장된다.In the monitoring item DB 231, safety monitoring items for designating a division range of the state data for the main component parts of the wind power generation system 100 and a safety class for each range are stored in advance.

한편, 주 제어부(210)로부터 수신한 풍력 발전 시스템의 상태 데이터는 시스템 현황 DB(232)에 저장된다.On the other hand, the state data of the wind power generation system received from the main control unit 210 is stored in the system status DB (232).

동작 감시부(233)는 감시 항목 DB(231)에 저장된 안전 감시 항목들에 따라 주 제어부(210)로부터 제공되어 시스템 현황 DB(232)에 기록된 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터를 지속적으로 또는 정기적으로 감시한다.The operation monitoring unit 233 continuously provides the state data of the wind power generation system 100 provided from the main control unit 210 according to the safety monitoring items stored in the monitoring item DB 231 and recorded in the system status DB 232. Or monitor regularly.

동작 감시부(233)의 감시 결과 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)가 이상 동작하는 것으로 판단되면 모드 전환부(234)가 작동하여 안전 백업 감시부(230)를 안전 모드로 진입시킨다.If it is determined that the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 abnormally operate as a result of the monitoring of the operation monitoring unit 233, the mode switching unit 234 operates to enter the safety backup monitoring unit 230 into the safe mode. .

모드 전환부(234)에 의해 안전 모드가 설정되면 안전 등급 진단부(235)에서 감시 항목 DB(231)에 저장된 안전 감시 항목들을 기준으로 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정한다.When the safety mode is set by the mode switching unit 234, the safety level diagnosis unit 235 sets a safety level corresponding to the state data of the wind power generation system 100 based on the safety monitoring items stored in the monitoring item DB 231. Decide

이후, 안전 기능 실행부(236)는 안전 등급 진단부(235)에서 결정한 안전 등급에 따라 주 제어부(210), 안전 감시부(220) 및 풍력 발전 시스템(100)의 요소부품들 중 적어도 하나 이상을 제어하여 소프트웨어 레벨의 안전 기능 및 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 조합하여 수행하게 된다.Then, the safety function execution unit 236 is at least one or more of the components of the main control unit 210, the safety monitoring unit 220 and the wind power generation system 100 according to the safety level determined by the safety level diagnosis unit 235. This control is performed by selectively combining a software level safety function and a hardware level safety function.

일 실시예에서, 전술한 동작 감시부(233)는 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)의 이상 동작 시에 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)와 통신하여 정밀 작동 상태를 검사할 수 있으며 그 결과를 안전 등급 진단부(235)에 알릴 수 있다. 이때, 안전 등급 진단부(235)는 기 저장된 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터와 더불어 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)의 작동 상태 검사 결과를 함께 고려하여 안전 등급을 결정할 수 있다.In one embodiment, the above-described operation monitoring unit 233 communicates with the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 during the abnormal operation of the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 to perform a precise operation state. The inspection may be performed and the result may be notified to the safety grade diagnosis unit 235. At this time, the safety level diagnosis unit 235 may determine the safety level in consideration of the operating state test results of the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220 together with the state data of the wind power generation system 100 previously stored. .

통지부(237)는 풍력 발전 시스템(100)의 상태 데이터와 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)의 작동 상태 검사 결과를 포함한 이상 상황 정보를 생성하여 시스템 현황 DB(232)에 기록하며, 당해 이상 상황 정보의 적어도 일부를 이메일이나 문자 메시지 등의 형태로 관리자 단말(240)에 모바일 전송하여 이상 동작의 발생을 알린다.The notification unit 237 generates abnormal situation information including the state data of the wind power generation system 100 and the operation state inspection results of the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220, and records the abnormal state information in the system status DB 232. At least a part of the abnormal situation information is transmitted to the manager terminal 240 in the form of an e-mail or a text message to notify the occurrence of the abnormal operation.

이와 같이, 안전 백업 감시부(230)는 주 제어부(210) 및 안전 감시부(220)를 둘 다 감시하며, 안전 감시부(220)와 더불어 풍력 발전 시스템(100)에 대한 이중 감시를 실현하여 최후의 안전 수단 역할을 한다.As such, the safety backup monitoring unit 230 monitors both the main control unit 210 and the safety monitoring unit 220, and realizes dual monitoring of the wind power generation system 100 together with the safety monitoring unit 220. Serves as a last resort.

안전 백업 감시부(230)는 주 제어부(210), 안전 감시부(220) 및 풍력 발전 시스템(100)의 주요 요소부품들과 모두 연계하므로, 하드웨어 레벨뿐만 아니라 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 강화할 수 있으며, 안전 기능과 관련된 각종 데이터의 로깅에 의해 이상 상황 정보를 생성 및 기록하고, 모바일을 통해 이상 상황 정보를 통지하여 이를 사후 유지보수에 활용할 수 있도록 한다.
Since the safety backup monitoring unit 230 is connected to the main control unit 210, the safety monitoring unit 220 and the main component parts of the wind power generation system 100, it can enhance not only hardware level but also software level safety function. For example, abnormal situation information is generated and recorded by logging various data related to safety function, and the abnormal situation information is notified through mobile so that it can be used for post maintenance.

본 발명에 따른 풍력 발전용 안전 백업 시스템의 구성은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
The construction of the wind power safety backup system according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be variously modified and implemented within the range permitted by the technical idea of the present invention.

100: 풍력 발전 시스템, 210: 주 제어부,
220: 안전 감시부, 230: 안전 백업 감시부,
231: 감시 항목 DB, 232: 시스템 현황 DB,
233: 동작 감시부, 234: 모드 전환부,
235: 안전 등급 진단부, 236: 안전 기능 실행부,
237: 통지부, 240: 관리자 단말100: wind power generation system, 210: main control unit,
220: safety monitor, 230: safety backup monitor,
231: monitoring item DB, 232: system status DB,
233: motion monitoring unit, 234: mode switching unit,
235: safety class diagnostics, 236: safety function execution,
237: notification unit, 240: manager terminal

Claims (12)

풍력 발전 시스템의 상태 데이터를 획득하여 상기 풍력 발전 시스템에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 주 제어부;
상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 의거하여 상기 주 제어부의 정상 동작 여부를 감시하고, 상기 주 제어부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 상기 풍력 발전 시스템에 대한 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 안전 감시부; 및
상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 의거하여 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 정상 동작 여부를 감시하고, 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하고, 상기 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나를 제어하는 안전 백업 감시부
를 포함하는 풍력 발전용 안전 백업 시스템.
A main control unit which acquires state data of the wind power generation system and performs a software level safety function for the wind power generation system;
A safety monitoring unit that monitors whether the main control unit is normally operated based on state data of the wind power generation system, and performs a hardware level safety function for the wind power generation system when it is determined that the main control unit is abnormally operated; And
On the basis of the state data of the wind power generation system to monitor the normal operation of the main control unit and the safety monitoring unit, and if it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit abnormal operation safety corresponding to the state data of the wind power generation system A safety backup monitoring unit that determines a rating and controls at least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the wind power generation system according to the safety level.
Safety backup system for wind power generation comprising a.
제1항에 있어서,
상기 안전 백업 감시부는
상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되면 안전 모드로 진입하여 기 저장된 안전 감시 항목들에 따라 상기 안전 등급을 결정하고, 상기 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나를 제어하여 상기 소프트웨어 레벨의 안전 기능 또는 상기 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 수행하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 1,
The safety backup monitoring unit
If it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit are abnormally operated, the main controller, the safety monitoring unit, and the safety control unit enter the safety mode and determine the safety level according to previously stored safety monitoring items. Controlling at least one of the wind power generation systems to selectively perform the software level safety function or the hardware level safety function.
Safe backup system for wind power generation.
제1항에 있어서,
상기 소프트웨어 레벨의 안전 기능은 상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들 중 이상이 감지된 제1 요소부품에 제어 신호를 인가하여 상기 제1 요소부품에 관련된 위험 요소를 제거하는 기능을 포함하고,
상기 하드웨어 레벨의 안전 기능은 상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들 중 기계적 브레이크를 제어하여 상기 풍력 발전 시스템의 운전을 직접 정지시키는 기능을 포함하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 1,
The safety function at the software level includes a function of applying a control signal to the first component part of which the abnormality is detected among the component parts of the wind power generation system to eliminate a risk factor related to the first component part,
The hardware level safety function includes a function of controlling a mechanical brake among the components of the wind power generation system to directly stop the operation of the wind power generation system.
Safe backup system for wind power generation.
제1항에 있어서,
상기 안전 감시부는,
상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들의 상태 데이터가 기 설정된 제1 범위를 벗어나면 상기 주 제어부가 이상 동작하는 것으로 판단하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 1,
The safety monitoring unit,
When the state data of the component parts of the wind power generation system is out of the first predetermined range to determine that the main control unit is abnormal operation
Safe backup system for wind power generation.
제1항에 있어서,
상기 안전 백업 감시부는,
상기 풍력 발전 시스템의 요소부품들의 상태 데이터가 소정 시간 이상 제1 범위를 벗어나거나 기 설정된 제2 범위를 벗어나면 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 1,
The safety backup monitoring unit,
When the state data of the component parts of the wind power generation system is out of the first range or a predetermined second range for a predetermined time or more, it is determined that the main controller and the safety monitoring unit are abnormally operated.
Safe backup system for wind power generation.
제2항에 있어서,
상기 안전 백업 감시부는,
상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 대한 구분 범위와 각 범위별 안전 등급을 지정하는 안전 감시 항목들을 저장하는 감시 항목 DB;
상기 주 제어부로부터 수신된 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터를 저장하는 시스템 현황 DB;
상기 감시 항목 DB에 저장된 안전 감시 항목들에 따라, 상기 시스템 현황 DB에 저장된 상태 데이터를 감시하는 동작 감시부;
상기 동작 감시부의 감시 결과, 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되면, 상기 안전 모드로 진입하는 모드 전환부;
상기 모드 전환부에 의해 상기 안전 모드가 설정되면, 상기 감시 항목 DB에 저장된 안전 감시 항목들을 기준으로 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하는 안전 등급 진단부; 및
상기 안전 등급 진단부에 의해 결정된 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템의 요소부품 중 적어도 하나를 제어하여, 상기 소프트웨어 레벨의 안전 기능 및 상기 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 조합하여 수행하는 안전 기능 실행부를 포함하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 2,
The safety backup monitoring unit,
A monitoring item DB for storing safety monitoring items for specifying a division range for each state data of the wind power generation system and a safety class for each range;
A system status DB for storing state data of the wind power generation system received from the main controller;
An operation monitoring unit for monitoring state data stored in the system status DB according to safety monitoring items stored in the monitoring item DB;
A mode switching unit which enters into the safe mode when it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit operate abnormally as a result of the monitoring of the operation monitoring unit;
A safety level diagnosis unit configured to determine a safety level corresponding to the state data of the wind power generation system based on the safety monitoring items stored in the monitoring item DB when the safety mode is set by the mode switching unit; And
At least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the component parts of the wind power generation system is controlled in accordance with the safety level determined by the safety level diagnosis unit to provide the safety function of the software level and the safety function of the hardware level. Optionally includes a safety function execution unit to perform a combination
Safe backup system for wind power generation.
제6항에 있어서,
상기 동작 감시부는 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 이상 동작 시에 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 정밀 작동 상태를 검사하여 검사 결과를 상기 안전 등급 진단부에 알리고,
상기 안전 등급 진단부는 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터와 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 작동 상태 검사 결과를 고려하여 상기 안전 등급을 결정하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 6,
The operation monitoring unit checks the precise operation state of the main control unit and the safety monitoring unit during abnormal operation of the main control unit and the safety monitoring unit to inform the safety level diagnosis unit of the test result,
The safety level diagnosis unit determines the safety level in consideration of the state data of the wind power generation system and the operating state test results of the main control unit and the safety monitoring unit.
Safe backup system for wind power generation.
제7항에 있어서,
상기 안전 백업 감시부는,
상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터와 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 작동 상태 검사 결과를 포함한 이상 상황 정보를 생성하여 상기 시스템 현황 DB에 기록하며, 상기 이상 상황 정보의 적어도 일부를 관리자 단말로 모바일 전송하는 통지부를 더 포함하는
풍력 발전용 안전 백업 시스템.
The method of claim 7, wherein
The safety backup monitoring unit,
Generating abnormal situation information including the state data of the wind power generation system and the operation state inspection result of the main control unit and the safety monitoring unit and recording the abnormal situation information in the system status DB, and transmitting at least a part of the abnormal situation information to a manager terminal by mobile. Further comprising a notification unit
Safe backup system for wind power generation.
풍력 발전 시스템을 위한 안전 백업 방법으로서,
상기 풍력 발전 시스템에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 주 제어부 및 상기 풍력 발전 시스템에 대한 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 안전 감시부의 정상 동작 여부를, 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 기초해 감시하는 단계;
상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되는 경우에, 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급을 결정하는 단계; 및
상기 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나를 제어하는 단계
를 포함하는 안전 백업 방법.
As a safe backup method for wind power generation systems,
Monitoring of the normal operation of the main control unit performing the software level safety function for the wind power generation system and the safety monitoring unit performing the hardware level safety function for the wind power generation system based on the state data of the wind power generation system. Doing;
Determining a safety level corresponding to the state data of the wind power generation system when it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit are abnormally operated; And
Controlling at least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the wind power generation system according to the safety level.
Safe backup method comprising a.
제9항에 있어서,
상기 안전 등급을 결정하는 단계는,
상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되는 경우에, 안전 모드로 진입하는 단계; 및
상기 안전 모드에서, 기 저장된 안전 감시 항목들을 기준으로 상기 안전 등급을 결정하는 단계를 포함하고,
상기 적어도 하나를 제어하는 단계는,
상기 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나를 제어하여 상기 소프트웨어 레벨의 안전 기능 및 상기 하드웨어 레벨의 안전 기능을 선택적으로 조합하여 수행하는 단계를 포함하는
안전 백업 방법.
The method of claim 9,
Determining the safety level,
Entering a safe mode when it is determined that the main control unit and the safety monitoring unit operate abnormally; And
In the safety mode, determining the safety level based on previously stored safety monitoring items;
Controlling the at least one,
Controlling at least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the wind power generation system according to the safety level to selectively perform the combination of the software level safety function and the hardware level safety function.
Safe backup method.
제9항에 있어서,
상기 안전 등급을 결정하는 단계는,
상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 이상 동작 시에 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부의 정밀 작동 상태를 검사하는 단계; 및
상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터와 상기 정밀 작동 상태의 검사 결과를 고려하여 상기 안전 등급을 결정하는 단계를 포함하는
안전 백업 방법.
The method of claim 9,
Determining the safety level,
Inspecting a precise operation state of the main control unit and the safety monitoring unit during abnormal operation of the main control unit and the safety monitoring unit; And
Determining the safety level in consideration of the state data of the wind power generation system and the inspection result of the precision operating state.
Safe backup method.
풍력 발전기를 통해 바람에 의한 운동 에너지를 전기 에너지로 변화시켜 전력을 생산하는 풍력 발전 시스템; 및
상기 풍력 발전 시스템에 대한 소프트웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 주 제어부, 상기 풍력 발전 시스템에 대한 하드웨어 레벨의 안전 기능을 수행하는 안전 감시부, 그리고 상기 주 제어부 및 상기 안전 감시부가 이상 동작하는 것으로 판단되는 경우에 상기 풍력 발전 시스템의 상태 데이터에 상응하는 안전 등급에 따라 상기 주 제어부, 상기 안전 감시부, 및 상기 풍력 발전 시스템 중 적어도 하나를 제어하는 안전 백업 감시부를 포함하는 안전 백업 시스템
을 포함하는 시스템.
A wind power generation system that generates electric power by converting kinetic energy caused by wind into electrical energy through a wind generator; And
It is determined that the main control unit performing a software level safety function for the wind power generation system, a safety monitoring unit performing a hardware level safety function for the wind power generation system, and the main control unit and the safety monitoring unit are abnormal. In case the safety backup system including a safety backup monitoring unit for controlling at least one of the main control unit, the safety monitoring unit, and the wind power generation system according to the safety level corresponding to the state data of the wind power generation system
System comprising.
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