KR20080072966A - 해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법 및시스템 - Google Patents

해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법 및시스템 Download PDF

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KR20080072966A
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마린 사이버네틱스 에이에스
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Abstract

해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시스템이 개시되는데, 상기 전력 관리 시스템(PMS)은 전기 에너지를 생산하는 시스템을 제어하도록 구성된다. 상기 PMS의 기능 테스트 및/또는 고장 모드 테스트를 위해, 상기 시스템은 상기 PMS에 연결되도록 구성된 시뮬레이터를 포함하는데, 상기 시뮬레이터는 상기 모의 전력 소비 시스템(PCS)의 바람직한 상태에 관한 실제 및/또는 모의 제어 신호를 수신하도록 구성된 모의 전력 소비 시스템(PCS)과, 상기 모의 PCS로 모의 전력을 공급하도록 구성된 모의 발전 모듈을 포함하고, 상기 모의 PCS는 상기 실제 PMS로 모의 신호를 공급하도록 구성되고, 상기 실제 PMS는 상기 모의 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 발전 시스템으로 제어 신호를 공급하도록 구성되고, 상기 모의 발전 시스템은 상기 제어 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 PCS에 모의 전력을 제공하도록 구성된다.
Figure P1020087016417
전력 관리, 전력 소비, 모의, 시뮬레이션, 선박

Description

해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법 및 시스템{A METHOD AND A SYSTEM FOR TESTING OF A POWER MANAGEMENT SYSTEM OF A MARINE VESSEL}
본 발명은 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한 전력 시스템의 보다 향상된 시뮬레이션을 할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
스테이션 유지, 또는 주로 통상적 운송을 안내하는 오토파일럿(autopilot)을 포함한 다른 애플리케이션을 위한 DP(dynamic positioning) 시스템을 가진 선박은 다수의 경우에 프로펠러 및 스러스터(thrusters)의 디젤전기 전력 공급을 가질 것이다. 전기 에너지는 디젤 엔진 및/또는 가스 터빈에 의해 구동되는 발전기, 그리고 PMS(power management system)를 포함한 해양 자동화 시스템을 구비한 발전소에 의해 본선상에서(on board the vessel) 생산된다. 프로펠러 및 스러스터용 전기 엔진에 의해 소비되는 전력은 선내에서 소비되는 생산 전력의 상당한 주요 부분을 구성할 수 있다.
결과적으로, "DP" 제어 시스템으로부터 프로펠러 또는 스러스터용 전기모터의 PMS로의 제어 신호가 높으면서 급속히 변동하는 전력 소비를 초래하는 경우에, 이로 인하여 발전소의 전력 과부하, 큰 전력 변동, 또는 오프-설계 동작이 일어날 수 있다. 이로 인해 발전소의 셧다운(shutdown) 및 전력 공급에 있어 극도로 원치않는 중단을 초래할 수 있다. 블랙아웃(black-out)으로 언급되는 이 상황은 비용이 많이 들며 잠재적으로는 위험하고, 임무 손실, 장비 손상, 선박의 심각한 사고 및 난파를 일으킬 수 있다. 이러한 배경하에서, 블랙아웃, 수용할 수 없는 전력 변동 또는 다른 잘못된 사건 또는 상황이 선박 운전하에서 발생되지 않도록 보장하기 위하여, DP 제어 시스템과, 전력 관리 시스템 및 해양 자동화 시스템 부분을 포함한 발전소 간의 상호작용을 테스트하는 것이 상당히 중요하다. 현재 사용되는 테스트 절차는 모의적인(simulated), 또한 현실적인 조건을 요구하는 상황 하에서 PMS의 조직적인 테스트를 할 수 없다. 이로 인해 PMS 시스템이, 현실적인 동작 조건들만을 요구하는 상황 하에서 정확하게 동작할 지의 여부를 테스트 및 확인하는 테스트 방법 및 시스템에 대한 필요성을 가지게 된다. 또한 이전에 개시된 전력 시스템의 시뮬레이션은 아주 단순하므로, 전력 시스템의 보다 향상된 시뮬레이션이 가능한 방법 및 시스템이 더 필요하다. 해양 선박 선상의 전력 관리 시스템은 스러스터 또는 발전기 트레인을 제어하도록 구성된 로컬 전력 관리 시스템으로부터 전체 전력 시스템을 제어하는 보다 높은 레벨의 전력 관리 시스템까지의 다수의 전력 관리 레벨을 포함할 수 있다. 전반적인 전력 시스템은 몇몇 하위 레벨의 전력 관리 시스템이 보다 높은 레벨의 단일 PMS를 형성하는 통합 전력 시스템으로 기능할 수 있다. 이러한 전력 시스템 계층에서 하위 제어 시스템과 상위 제어 시스템 간의 상호작용은 전원에서의 크고 빠른 변동뿐만 아니라 빠른 셧다운 신호의 송신을 포함할 수 있다. 또한 전력 관리 시스템은 보통 전체 선박을 따라 개별 객실의 몇몇 유닛상으로 분산되며 좌현 및 우현 시스템 사이에 분산되고, 따라서 테스트하기가 어려울 수 있다. 따라서 전반적인 PMS가 현실적인 조건들만을 요구받게 될 경우에 올바르게 기능할 수 있도록 보장하기 위하여 높은 레벨과 낮은 레벨 PMS 간의 다양한 상호작용을 테스트할 필요가 있다.
HIL ( Hardware - in - the - loop ) 시뮬레이션
전력 관리 시스템 PMS(2)은 시뮬레이션에서 테스트되는데, 상기 PMS(2)는 시뮬레이터(simulator)(120)에 연결된다. PMS(2)는 선박으로부터 분리되어 HIL로서 테스트되거나, 혹은 선박(1)에 여전히 계속하여 연결된다. 시뮬레이터(120)는 PMS에 제공할 커맨드를 입력하고, 이러한 스러스터 및 러더 커맨드(rudder commands)의 결과인 선박 모션(motion)을 계산한다. 시뮬레이터는 이 시뮬레이터에 의해 계산된 모션에 대해 측정 시스템으로부터의 결과인 신호를 반환한다. PMS(2)로부터 볼 때, 이것은 선박(1)상에 설치된 장비에 연결된 것으로 보이지만, 사실상 시뮬레이터(120)에 연결되어 있다. PMS(2)는 넓은 범위의 동작 설정과, 환경 조건, 고장 상황 및 이 테스트 조건에서의 동작 커맨드에 대해 테스트될 수 있다. 이것은 상당히 중요한, 아주 강력한 테스트 방법이다. 이전 시뮬레이션 시스템은 적당한 방식으로 해양 선박(1)의 배전 그리드(power distribution grid)(90)도 발전 시스템(6)도 시뮬레이션할 수 없었고, 따라서 PMS(2)의 현실적인 테스트는 실현이 불가능했다. 이러한 테스트를 용이하게 하는 것이 여기에 제시된 본 발명의 목적이다.
본 발명은 전술한 일부 문제들을 해결한다. 본 발명은 해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 시스템을 개시하는데, 상기 전력 관리 시스템은 전기 에너지를 생산하는 시스템을 제어하도록 구성되고, 전력 소비 시스템으로부터 제1 신호를 수신하도록 구성되며, 상기 제1 신호에 대한 응답으로서, 상기 전력 소비 시스템으로 전력 P를 공급하도록 구성된 발전 시스템으로 제2 제어 신호를 공급하도록 구성된다. 이 시스템의 신규 및 특징적인 부분은 다음과 같다:
상기 전력 관리 시스템에 연결되도록 구성된 시뮬레이터로서, 상기 시뮬레이터는,
모의 신호(simulated signals) 하에서 상기 전력 관리 시스템의 기능 테스트 및/또는 고장 모드 테스트를 위하여,
- 상기 모의 전력 소비 시스템의 바람직한 상태에 관한 실제 및/또는 모의 제어 신호를 수신하도록 구성된 모의 전력 소비 시스템, 및
- 상기 모의 전력 소비 시스템으로 모의 전력(P')을 공급하도록 구성된 모의 발전 모듈을 포함하고,
- 상기 모의 전력 소비 시스템은 상기 실제 전력 관리 시스템으로 모의 신호(9')를 공급하도록 구성되고,
- 상기 실제 전력 관리 시스템은 상기 모의 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 발전 시스템으로 제어 신호를 공급하도록 구성되며,
- 상기 모의 발전 시스템은 상기 제어 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 전력 소비 시스템으로 모의 전력을 제공하도록 구성된다.
본 발명은 해양 선박의 전력 관리 시스템을 테스트하기 위한 방법을 더 개시하는데, 상기 전력 관리 시스템은 전기 에너지 발생 시스템을 제어하고, 전력 소비 시스템으로부터 제1 신호를 수신하고, 상기 신호에 대한 응답으로서, 상기 전력 소비 시스템으로 전력을 공급하는 발전 시스템으로 제2 제어 신호를 공급한다. 상기 방법의 신규 및 특징적 동작은 다음을 포함한다:
모의 신호하에서 상기 전력 관리 시스템의 기능 테스트 및/또는 고장 모드 테스트를 위하여,
- 상기 전력 관리 시스템에 시뮬레이터를 연결하는 것,
- 상기 시뮬레이터가 모의 전력 소비 시스템의 바람직한 상태에 관한 모의 제어 신호를 상기 모의 전력 소비 시스템으로 제공하거나, 또는 외부 제어 시스템이 상기 모의 전력 소비 시스템의 상기 바람직한 상태에 관한 실제 제어 신호를 제공하는 것,
- 상기 시뮬레이터가, 상기 모의 전력 소비 시스템으로 모의 전력(P')을 공급하는 모의 발전 모듈을 포함하는 것,
- 상기 모의 전력 소비 시스템이 상기 실제 전력 관리 시스템으로 모의 신호를 공급하는 것,
- 상기 실제 전력 관리 시스템이 상기 모의 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 발전 시스템으로 제어 신호를 공급하는 것,
- 상기 모의 발전 시스템이 상기 제어 신호에 대한 응답으로서 상기 모의 전력 소비 시스템으로 모의 전력(P')을 공급하는 것.
본 발명의 부가적인 유리한 특징들은 본 발명의 상세한 설명에서 개시된다.
첨부된 도면은 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 본 발명을 제한하기 위해 구성되지 않았으며, 첨부된 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 참조번호의 일부에는 제1 및 제2 아래첨자, 즉 신호 숫자가 제공된다. 신호 숫자에 있어 선행된 아래첨자는 신호의 소스를 나타내고, 주 또는 중간 숫자는 신호명, 마지막 아래첨자는 신호 목표를 나타낸다.
도 1은 전력 소비 시스템(7)이 여기에 도시되지 않은 제어 시스템으로부터 제어 신호(87)를 수신하고, 전력 관리 시스템(PMS)(2)으로 제어 신호(792)를 공급하는 시스템을 개략적으로 도시한다. PMS(2)는 상기 스러스터 제어 신호(792)에 대한 응답으로서 PMS 제어 신호(2106)를 발전 시스템(6)으로 송신하고, 발전 시스템(6)은 이에 대한 응답으로서 전력 소비 시스템(7)으로 전력(6P7)을 공급한다. 전력 소비 시스템(7)은 선박(1)으로 전력을 공급하고, 여기서 상기 선박은 환경적 힘 및 모먼트(forces and moments)(EF1)에 더 노출될 수 있다. 또한 전력 소비 시스템(7)은 크레인, 가열 또는 냉각 시스템, 펌프, 히브(heave) 보상 시스템, 컴프레셔 트레인 등과 같은 비추진 전력 소비 시스템(non-propulsion power consuming system)일 수 있다.
도 2는 분산 PMS(2)를 도시하는데, 이 PMS(2)는 다수의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 포함하고, 각 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 하나 이상의 발전 시스템(61,62,...,6n)을 제어한다. 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 개별 전력 관리 시스템으로서 독립적으로 기능하거나, 혹은 상호연결되어 집중형 PMS(2)를 형성할 수 있다. 전력 소비 시스템(7)은 제어 신호(8)에 대한 응답으로서 전력 소비의 특정 변동을 요구하는 신호와 같은 제어 신호(792)를 공급한다. 제어 신호(792)는 PMS(2)로 전송되고, PMS(2)는 다른 발전기의 시동 또는 셧다운, 전력 스위치의 개방 및 폐쇄, 실행중인 발전기로부터의 전력 생산 증가와 같은, 상기 제어 신호(792)에 대한 응답으로서 취해야 할 조치에 관한 판정을 해야 한다. 또한 전력 관리 시스템(2)은 전력 그리드(90)(전압, 전류, 주파수)의 상태에 관한 전력 그리드 피드백 신호(90172)를 수신할 수 있다.
도 3은 보다 상세한 발전 시스템(6)을 개략적으로 도시하는데, PMS(2)는 몇몇 개별 발전 시스템(6)을 제어할 수 있다. PMS(2)는 몇몇 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 포함할 수 있고, 각 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 PMS 제어 신호(210613)를 LPC(local power controller)(613)로 공급하고, 이번에는 LPC(613)가 발전 시스템의 원동기(611) 및 발전기(611)와 같은 부요소를 제어한다.
도 4는 해양 선박상의 분산 발전 시스템(6)의 단순화된 개략적 도면을 도시하는데, 중앙 전력 그리드(90)로 전력을 공급하는 몇몇 개별 발전 시스템(61, 62,...), 및 상기 중앙 전력 그리드(90)로부터 전력을 수신할 수 있는 스러스터(7) 가 도시되어 있다. 또한 각 개별적인 발전 시스템(61, 62,...)을 위한 개별 PMS 부시스템(21, 22,...)뿐만 아니라 필요에 따라 개방 또는 폐쇄되도록 구성된 스위치 또는 타이 브레이커(tie breakers)(91)가 도시되어 있다.
도 5a는 전형적인 스러스터 시스템(7)을 개략적으로 도시하는데, 로컬 스러스터(LTC)(711)는 스러스터 제어 신호(8711)를 수신하고, 제어 신호(9)를 PMS(2), 및 스러스터 시스템(7)의 전력 전자부(712)로 공급한다. PMS(2)는 (여기에 도시되지않은) 발전 시스템(6)을 제어하고, 이 발전 시스템(6)은 스러스터(7)의 전력 전자부(712)로 전기 에너지를 공급한다. 또한 스러스터의 VSD(variable speed drive)(712)로서 알려진 전력 전자부내에, 시뮬레이션 또는 모델링하기 어려운 상당히 큰 전력 변동이 존재할 수 있다. 전력 전자부(712)는 모터로 에너지를 공급 및 제어하고, 모터는 샤프트(shaft)를 구동시키고, 샤프트는 프로펠러(717)를 구동시킨다. 이 구성에서, 단지 샤프트(714) 및 그에 따른 프로펠러(717)의 속도만을 제어할 필요가 있다.
도 5b는 스러스터 시스템(7)의 다른 구성을 개략적으로 도시하는데, LTC(711)는 프로펠러(717)의 피치(pitch)를 설정하는 피치 서버(716)로 제어 신호를 공급한다. 또한 LTC(711)는 (여기에 도시되지 않은) 발전 시스템(6)을 제어하는 PMS(2)로 제어 신호(29711)를 공급한다. 발전 시스템(6)은 프로펠러(717)를 구동시키는 샤프트 트레인(714)으로 전력을 공급한다. LTC(711)에 의해 제어되는 피치 서버(716)는 프로펠러(717)의 피치를 설정한다. 액추에이터 피드백 신호가 LTC(711)로 피드백되고, LTC(711)는 이 액추에이터 피드백 신호와 설정점(set point) 값을 비교하여 적절한 조치를 수행한다. 스러스터 시스템(7)의 이러한 구성에서, 프로펠러(717)의 피치만을 제어할 필요가 있고, 반면에 샤프트(714)의 속도는 일정할 수 있다.
도 6은 PMS(2)의 테스트도를 도시하는데, 여기서 해양 선박(1)의 PMS(2)는 (선택적으로) 실제 전력 소비 시스템(7) 및 실제 디젤 발전 시스템(6)으로부터 분리되고 모의 전력 소비 시스템(7') 및 모의 발전 시스템(6')에 연결되는데, 이 시스템들(6',7')은 테스트 동안에 로거(logger)상에 로그되는, PMS(2)로의/로부터의 신호(9, 10)를 가진 시뮬레이터(120)에 포함된다.
도 7은 도 6과 유사한 상황을 도시하지만, 여기서 PMS(2)는 분산 PMS(2)이며 복수의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 포함한다.
도 8은 복수의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 포함한 분산 PMS(2)를 도시하고, 하나의 단일 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)이 테스트된다. 부가적으로, 중앙 PMS(2)는 전체 선박의 전반적인 발전 요구를 제어할 수 있거나, 혹은 하나 이상의 전력 관리 부시스템(21,22,...)이 상기 중앙 PMS(2)으로서 기능할 수 있다.
도 9는 테스트 방안을 도시하는데, 분산 PMS(2)의 하나 이상의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)이 시뮬레이터(120)에 의해 테스트된다. 선박의 발전 모듈(6i) 은 각각이 로컬 전력 관리 부시스템(2i)을 가진 선박의 개별 격실로 분산될 수 있고, 상기 로컬 전력 관리 부시스템은 데이터망에 의해 상호연결될 수 있다. 시뮬레이터(120)는 모의 선박(1') 및 모의 발전 모듈(6')과 같은 시뮬레이션 모듈을 포함한다.
도 10은 DP 제어 시스템(3)이 전력 소비 시스템(7)으로 제어 신호(387)를 공급하는 상황을 도시한다.
도 11은 실제 PMS(2)와 실제 DP 제어 시스템(3) 간의 상호작용을 시뮬레이터(120)에 대비하여 테스트하는 테스트 상황을 도시한다. PMS(2) 및 DP 제어 시스템(3)은 (선택적으로) 해양 선박(1)의 스러스터 시스템(7) 및 발전 시스템(6)으로부터 분리되고 상기 시뮬레이터(120)에 연결되며, 모의 고장 모드, 기능 테스트 또는 성능 테스트하의 테스트를 위해 실행될 수 있다.
도 12는 전술한 시스템과 유사한 상황을 도시하지만, 스러스터 제어 시스템(711)은 스러스터 시스템(7)에서 개별 유닛으로 간주되고, 따라서 제어 시스템(3) 및 PMS(2)를 가진 테스트된 하드웨어에 포함될 수 있는데, 다음의 도 13을 참조한다. 이 시나리오에서, DP 제어 시스템(3)은 스러스터 제어 시스템(711)으로 제어 신호(38711)를 공급하고, 스러스터 제어 시스템(711)은 상기 스러스터 제어 신호(38711)에 대한 응답으로서 상기 PMS(2)로 제어 신호(71192)를 공급한다.
도 13은 실제 스러스터 제어 시스템(711) 및 PMS(2)와 DP 제어 시스템(3) 사이의 상호작용을 테스트하는 테스트 설정을 도시한다. 시스템은 선박(1)의 실제 시스템으로부터 분리되어 시뮬레이터(120)에 연결된다. 시뮬레이터(120)는 전술한 바와 같은 시뮬레이터와 유사하지만, 전체의 완료된 모의 전력 소비 유닛(7') 대신에, LTC(711)에 의해 제어되는 모의 추진 유닛(710')을 더 포함한다.
여기에 제시되는 본 발명은 해양 선박(1)상의 전력 관리 시스템(2)을 테스트하기 위한 방법 및 테스트 시스템이다. 상기 전력 관리 시스템(2)은 전력 소비 시스템(7)에 의해 소비되는 전기 에너지를 생산하는 하나 이상의 시스템(6)을 제어하도록 구성되는데, 이는 도 1를 참조한다. 본 발명의 제1 바람직한 실시예에서, 상기 전력 소비 시스템(7), 예를 들면 스러스터 시스템은 바람직한 속도, 샤프트 속도, 방향(heading) 등과 같은 상기 선박(1)의 바람직한 상태에 관한 제어 신호(87)를 수신하도록 구성된다. 상기 커맨드 신호(87)에 대한 응답으로서, 상기 전력 소비 시스템(7)은 특정 샤프트 속도에 대한 요구를 표시하는 신호와 같은 신호(792)를 상기 전력 관리 시스템(2)으로 공급하도록 구성되고, 이 전력 관리 시스템(2)은 상기 신호(792)에 대한 응답으로서 발전 시스템(6)으로 제2 제어 신호(9106)를 공급할 것이다. 상기 발전 시스템(6)은 상기 제2 신호(9106)에 대한 응답으로서 전력 소비 시스템으로 전력을 공급할 것이고, 이 시스템(7)은 선박(1)으로 전력을 공급할 것이다. 또한 상기 전력 소비 시스템(7)으로부터 PMS(2)로의 상기 신호(9)는 그 중에서도 특히 센서 신호, 제어 신호, 상태 신호 또는 피드백 신호일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 전력 소비 시스템(7)으로부터 PMS(2)로의 상기 신호(9)는 특정 전력 요건을 나타내는 신호 또는 제어 신호이다.
또한 PMS(2)는 필요시에 직접 스러스터 시스템(7)으로 제어 신호(2117)를 송신할 수 있다. PMS(2)가 전력 소비 시스템(7)에서의 전력 소비를 급격히 감소시킬 필요가 있다고 생각되는 상황을 탐지하는 경우, 이들 신호는 빠른 부하 감소 신호(fast load reduction signals)를 포함할 수 있다. 부가적으로 PMS(2)는 발전 시스템(6)으로부터 발전 시스템(6)의 상태에 관한 발전 피드백 신호(6122)를 수신한다. 전력 소비 시스템(7)은 상기 선박(1)의 상태를 변경하거나 혹은 유지하는, 선박(1)상에 작용하는 힘(7F1)을 공급할 것이다. 상기 전력 관리 시스템(2)을 테스트하는 경우, 상기 전력 관리 시스템(2)은 대응하는 실제 전력 소비 시스템(7) 및 상기 실제 발전 시스템(6)으로부터 분리되거나 또는 분리되지 않고 시뮬레이터(120)에 연결될 수 있고, 시뮬레이터(120)는 대응하는 모의 전력 소비 시스템(7'), 모의 발전 시스템(6') 및 가능하게는 모의 선박(1')을 포함한다. 모의 전력 소비 시스템(7')은 상기 모의 전력 소비 시스템(7')의 바람직한 상태에 관한 실제 또는 모의 커맨드 신호(8'7')를 수신할 것이고, 이 수신에 대한 응답으로서 상기 실제 PMS(2)로 모의 제어 신호(7'92)를 공급할 것이다. 실제 전력 관리 시스템(2)은 상기 신호(7'92)에 대한 응답으로서 제어 신호(9106')를 상기 모의 발전 시스템(6')으로 공급할 것이고, 이 시스템(6')은 보다 높거나 혹은 보다 낮은 양의 모의 전력(6'P7')을 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 공급할 것이다. 따라서 전력 소비 시스템(7')은 수신한 커맨드 신호(87')에 따라서 상기 선박(1')에 필요한 힘을 공급할 수 있을 것이다. 이런 식으로, 상기 실제 PMS(2)의 기능, 고장 모드 및 성능 테스트를 행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 모의 전력 소비 시스템(7')은 모의 또는 실제(8, 8')일 수 있는 스러스터 커맨드(87)를 수신한다. 전력 소비 시스템(7)은 이들 스러스터 커맨드 신호(87)에 대한 응답으로서 모의 신호(7'9'2)를 상기 PMS(2)로 공급한다. 이들 신호(7'9'2)에 대한 응답으로서, PMS(2)는 제어 신호(2106')를 상기 모의 발전 시스템(6')으로 공급한다. 상기 제어 신호(2106')에 대한 응답으로서, 모의 발전 시스템(6')은 모의 전력(6P'7')을 모의 전력 소비 시스템(7')으로 공급하고, 이 시스템(7')은 모의 힘(7'F'1')을 모의 선박(1')으로 공급한다. 모의 발전 시스템(6')은 모의 발전 피드백 신호(6'12'2)를 PMS(2)로 공급한다. 모의 선박(1')은 이 모의 선박(1')의 행동에 영향을 주는 모의 환경적 부하(EF'1')를 받을 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 모의 선박(1')은 PMS(2) 테스트를 위하여 모의 고장 및 모의 고장 모드, 기능 테스트 또는 성능 테스트를 경험할 수 있다.
기능 테스트를 한다는 것은 상기 시스템이 모든 예정된 조치를 수행할 수 있도록 보장하기 위해 시스템 테스트를 한다는 것을 의미한다. PMS(2)의 경우, 이러 한 조치는 그 중에서도 특히 전력 스위치(91)의 적절한 개방 및 폐쇄, 발전기(612)의 적절한 시동 및 셧다운 등일 수 있다. 고장 모드 테스트를 한다는 것은 상기 시스템이 바람직한 방식으로 고장 모드로 반응하도록 보장하기 위해 시스템 테스트를 한다는 것을 의미한다. 고장 모드는 고장의 기능상 명시로 정의되고, 상기 고장은 결함으로 인해 그들의 기능을 수행하는 데 있어 구성요소의 불능력이며, 상기 결함은 상기 구성요소에서 탐지된다. 상기 고장 모드는 그 중에서도 특히 다음을 포함할 수 있다:
- 잘못 교정된 입력 신호,
- 범위 벗어난 입력 신호,
- 입력 신호상의 교란,
- 교환된 입력 신호,
- 제거 및 손실된 입력 신호,
- 지연된 입력 신호,
- 오작동된 전력 소비 시스템(7),
- 오작동된 발전 시스템(6),
- 오작동된 커맨드 장치(4) 등.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 커맨드 시스템(3)은 커맨드 신호(387)를 도 1에 도시된 상기 전력 소비 시스템(7)으로 공급하는 DP 시스템(3)이다. 본 발명의 이 실시예에서, 전력 소비 시스템(7)은 주로 스러스터 시스템(7)을 포함하고, 이 스러스터 시스템(7)으로 공급되는 커맨드 신호(387)는 주로 해양 선박(1)의 바람직한 방향 및 속도 또는 바람직한 방향 및 위치에 관한 커맨드를 포함한다. DP 시스템(3)은 상기 DP 시스템(3)으로 커맨드 신호(41)를 공급하는 스티어링 휠, 조이스틱, 롤러볼 등을 가진 커맨드 콘솔과 같은 커맨드 입력장치(4)로부터 커맨드를 수신할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 상기 시뮬레이터(120)는 스러스터 시스템(7')에 의해 선박 모듈(1')로 힘이 공급될 경우의 결과적인 동적 선박 모션을 계산하도록 구성된 알고리즘을 포함한 선박 모듈(1')을 포함한다. 또한 모의 선박(1')은 바람, 흐름 및 파도와 같은 모의 환경적 힘(EF'1')에 의해 영향받을 수 있다. 모의 선박(1')은 결과적인 모의 선박 모션을 계산하는 경우, 이러한 힘을 고려하도록 구성된다. 이것은 상기 모의 스러스터 시스템(7')이 선박(1')의 바람직한 모션에 관한 커맨드를 수신할 경우 PMS(2)의 테스트를 허용한다. PMS(2)는 스러스터 시스템(7')이 급속하게 변하는 전력 수요를 겪게 되는 상황의 적절한 처리를 위해 테스트될 수 있다. 따라서 드물게 발생되지만 그럼에도 불구하고 테스트에 중요한 상황을 검사할 수 있다.
도 5a는 프로펠러 피치는 고정되지만 샤프트 속도는 가변적일 수 있는, 소위 고정 피치, 가변 속도 스러스터로 불리는 제1 스러스터 구성을 도시한다. 로컬 스러스터 제어기(711)는 DP 시스템(3)으로부터 발생할 수 있는 커맨드 신호(8711)를 수신하고, 이 신호에 대한 응답으로서 신호(71192)를 하나 이상의 전력 관리 부시스 템으로 공급한다. 상기 신호(71192)에 대한 응답으로서, 전력 관리 시스템(2) 및/또는 하나 이상의 전력 관리 부시스템(21, 22)과 발전 시스템(6)은 전력을 전력 전자부(712)로 공급한다. 상기 전력 전자부(712)는 상기 로컬 스러스터 제어기(711)로부터 바람직한 스러스터 상태에 관한 커맨드를 수신하도록 구성된다. 전력 전자부는 바람직한 전력 상태를 성취하기 위하여 수신한 전력을 변경하도록 구성된다. 전력 전자부(712)는 샤프트(714)를 구동하는 모터(713)로 전력을 공급하고, 이 샤프트(714)은 프로펠러 또는 다른 추진 수단을 구동시킨다. 상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 시스템의 상태에 관한 피드백 신호를 추진 시스템(712, 713, 714, 717)으로부터 수신하고, 상기 피드백 신호에 대한 응답으로서 부가적인 보정을 수행할 수 있다.
도 5b는 프로펠러 피치가 제어되고 샤프트 속도는 고정된, 소위 고정 속도, 제어가능 피치 스러스터인 제2 스러스터 구성을 도시한다. 전술한 바와 같이, 로컬 스러스터 제어기(711)는 DP 시스템(3)으로부터 발생할 수 있는 커맨드 신호(8711)를 수신하고, 이 신호에 대한 응답으로서 신호(71192)를 하나 이상의 전력 관리 부시스템으로 공급한다. 상기 신호(71192)에 대한 응답으로서, 전력 관리 시스템(2) 및/또는 하나 이상의 전력 관리 부시스템(21, 22)과 발전 시스템(6)은 전력을 모터 스타터(motor starter)(715)로 공급하고, 모터 스타터(715)는 샤프트(714) 및 프로펠러(717)를 작동시키기 위한 모터(713)를 시동시킨다. 본 실시예에서 로컬 스러스터 제어기는 상기 프로펠러(717)의 피치를 설정하고 따라서 스러스터 시스 템(7)으로부터 상기 선박(1)으로 공급된 힘을 변경하도록 구성된 피치 서보(pitch servo)(716)로 제어 신호를 공급한다. 로컬 스러스터 제어기(711)는 추진 시스템(712, 713, 714, 717)으로부터 상기 시스템의 상태에 관한 피드백 신호를 수신하고, 상기 피드백 신호에 대한 응답으로서 추가 보정을 수행할 수 있다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 그들의 실제 상대물에 대응하는 모의 전력 소비 시스템(7')은 하나 이상의 다음 공정을 포함할 수 있지만 이로 제한되지는 않는다:
- 모의 석유 공정 트레인(7'b) 또는 이와 유사한 것,
- 석유 공정 또는 가스 재액화를 위한 모의 가스 컴프레셔 라인(7'c),
- 드릴링 또는 석유 생산을 위한 모의 히브(heave) 보상 시스템(7'd),
- 여객선 또는 화물선을 위한 모의 냉각 또는 가열 시스템(7'e),
- 예를 들면 바닥짐을 싣거나(ballasting) 또는 로딩/언로딩(loading/unloading)을 위한 모의 펌프 시스템(7'f),
- 모의 크레인 시스템(7'g).
따라서 여기에 제시된 발명은 드릴링, 펌핑 및 스테이션 유지 운영, 또는 큰 여객선 등에서 가열 및 냉각을 위한 전력 소비를 수행하는 경우, 큰 에너지 수요를 가지는 드릴링 플랫폼상에서 전력 소비 수요를 테스트할 수 있다.
전력 관리 시스템(2)은 복수의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 포함할 수 있는데, 각 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 필요한 경우, 독립적으로 동작할 수 있거나, 혹은 상호연결되어 중앙 PMS(2)를 형성할 수 있다. 이 구성은 분산 PMS(2)를 형성하는 것으로 간주될 수 있다. 분산 전력 관리 시스템은 선박의 개별 격벽실에 개별 시스템, 항구 및 선박의 우현을 위해 개별 예비 시스템을 가지도록 요구될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 교대로 전력 시스템의 전반적인 성능을 모니터링 및 제어하는 높은 레벨 PMS(2)에 의해 제어될 수 있다. 전력 관리 부시스템(21, 22,...)간의 상호작용은 복잡할 수 있고, 이러한 분산 PMS(2)의 속성을 검사할 수 있는 것이 본 발명의 목적이다. 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)간의 상호작용은 전력 시스템이 붕괴되는 경우에 시스템으로 견고성을 제공하는 데 사용된다. 이러한 붕괴로 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)의 하나가 고장날 수 있는데, 이 경우에 해양 선박(1)의 적어도 최소 발전 수요를 만족시키기 위하여 제2 전력 관리 부시스템(21, 22,...)이 상기 오작동하는 부시스템의 기능을 맡을 수 있을 것이 요구된다. 더욱이 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 각 부시스템(21, 22,...)이 고유 전력 소비 유닛(7)을 전용으로 서비스하도록 배치될 수 있다. 결과적으로, 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 또한 본선(1)상의 개별 위치에 배치될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 테스트 시스템 방법은 하나 이상의 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 상기 시뮬레이터(120)에 연결함으로써, 그리고 실제 및/또는 모의 신호(792-1, 7'9'2-1)를 공급하고, 대응하는 상기 전력 관리 부시스템의 응답을 로그함으로써, 하나 이상의 상기 분산 전력 관리 부시스템(21, 22,...)의 테스트를 허용한다.
발전 시스템이 복수의 발전 부시스템(61, 62,...)을 더 포함할 수 있으므로, 해양 선박(1)상의 개별 위치에 전력 관리 부시스템(21, 22,...)을 배치하는 것은 일반적이며, 여기서 각 발전 부시스템(61, 62,...)은 개별적이고 독립적인 발전 시스템(61, 62,...)이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 본 발명의 시뮬레이터는 각각이 도 2 및 도 8에 도시된 실제 또는 모의 배전 그리드(90, 90')로 모의 전력을 공급하는 모의 발전 부시스템(61, 62,...)을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 각 전력 부시스템(21, 22,...)은 그 중에서도 특히 하나 이상의 발전 부시스템(61, 62,...)을 제어하거나, 혹은 전력 그리드(90)상의 전력 스위치 및/또는 버스 브레이커(91, 92)의 개방 및 폐쇄를 제어하는 것과 같은 동작을 수행할 수 있다.
도 2를 참조하면, 발전 부시스템은 전력(6P90)을 전기 그리드(90)로 공급한다. 그 후, 전력은 상기 그리드(90)로부터 상기 전력 소비 시스템(7)으로 공급된다. 각 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 PMS 제어 신호(2106)를 하나 이상의 상기 발전 부시스템(61, 62,...)으로 공급하고, 상기 발전 시스템(6)으로부터 발전 피드백 신호(6122)를 수신할 수 있다. PMS(2)는 상기 전력 그리드 피드백 신호(90172)에 대한 응답으로서 스러스터 시스템(7)과 독립적으로 동작할 수 있고, 파워 그리드(90)로 스위치(91)의 개방 또는 폐쇄에 대한 제어 신호와 같은 제어 신호(21690)를 공급할 수 있다. 또한 PMS(2) 또는 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 발전 부시스템(61, 62,...)의 시동 또는 셧다운을 명령할 수 있다. 각 개별 전력 관리 부시스템(2i)은 대응하는 실제 또는 모의 발전 부시스템(6i, 6i')을 제어하도록 더 구성될 수 있다.
발전 시스템(6)은 원동기(611), 예를 들면 디젤 엔진 또는 가스 터빈, 발전기(612) 및 로컬 전력 제어기(LPC)(613)와 같은 몇몇 발전 부요소를 포함할 수 있다. 상기 LPC(613)는 발전기(612)의 속도, 즉 생산된 전력 주파수를 조절하는 하나 이상의 "조속기(Governor)"(614), 및 생산된 전력의 전압을 제어하는 AVR(automatic voltage regulator)(615)을 포함할 수 있다. LPC(613)는 발전기(612)로부터의 상기 피드백 신호(612121613)뿐만 아니라 실제 또는 모의 전력 그리드(90, 90')로부터의 전력망 피드백 신호(9016613)를 수신한다. 상기 피드백 신호(612121613) 및 상기 PMS 제어 신호(210613)에 대한 응답으로서, LPC는 발전기(612)를 구동하는 원동기(611)로 제어 신호(61318611)를 공급한다. 또한 LPC(613)는 발전기(612)의 바람직한 자화와 같은 LPC 제어 신호(61318612)를 발전기(612)로 직접 공급할 수 있다. LPC(613)는 상기 실제 또는 모의 배전망(90, 90')의 상태에 관한 배 전 피드백 신호(9016613)를 수신하도록 더 구성될 수 있다. LPC(613)는 상기 피드백 신호(9016613)에 대한 응답으로서, 상기 발전기(613)의 자화 또는 속도의 증가 또는 감소와 같은 적절한 제어 신호를 제공할 수 있다. 테스트할 수 있는 상황의 예는 하나 이상의 발전기(612)가 오작동 중이고, 나머지 발전기는 거의 최대의 용량으로 동작중이고, 추가적인 스러스터 전력이 갑자기 급격하게 필요한 상황이다. 그러면, PMS(2)는 스러스터에게 추가 전력을 공급하기 위하여 전력 소비 시스템이 보다 적은 전력을 수신해야하는 것에 관한 적절한 조치를 취하도록 요구될 것이다. 해양 선박이 충돌을 피하기 위하여 일정 위치로부터 급속하게 이동할 필요가 있는 경우, 스러스터 시스템이 예를 들면 선상의 선실 점등, 크레인 또는 냉각 기계보다 높은 우선순위를 가져야 한다. PMS가 이러한 상황에 적절하게 반응할 수 있는 것이 중요하다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템(21,22,...)은 하나 이상의 상기 실제 및/또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 제어 신호(2117)를 공급하도록 구성된다. 전술한 바와 같이, 상기 제어 신호(2117)는 그 중에서도 특히 스러스터 셧다운 신호 또는 빠른 부하 감소 신호를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 하나 이상의 상기 실제 또는 모의 로컬 전력 제어기(613, 613') 로부터 피드백 신호를 수신할 수 있다. 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 하나 이상의 상기 발전 부시스템(61, 62,...)의 전체 상태에 관한 피드백 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 상기 실제 DP 시스템(3)은 PMS(2)및 시뮬레이터(120)에 연결되고, 제어 신호(387)를 상기 실제 및/또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 공급할 것이고, 이 시스템(7, 7')은 전술한 바와 같이 PMS(2)에 신호를 공급함으로써 응답할 것이다. 상기 시뮬레이터(120)는 하나 이상의 모의 발전 부시스템(61, 62,...), 모의 스러스터 시스템(7'), 그리고 모의 선박(1')을 포함한다. DP 제어 시스템(3)은 제어 신호(387')를 모의 스러스터 시스템(7')으로 공급한다. 모의 스러스터 시스템(7')은 상기 제어 신호(387')에 대한 응답으로서 모의 신호(7'9'2)를 실제 PMS(2)로 공급한다. PMS(2)는 전력 커맨드 신호(2106')를 모의 발전 시스템(6')으로 공급하고, 이 시스템(6')은 모의 전력(6'P'7')을 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 공급한다. 상기 모의 전력 소비 시스템(7')은 상기 모의 선박(1')에 영향을 주는 힘(7'F1')을 제공한다. 모의 선박(1') 모션은 모의 환경적 부하(EF'1'), 또는 실제 동시적 또는 기록된 환경적 부하(EF1)에 의해 영향을 받을 수 있다. 결과적인 모의 선박 모션이 측정 또는 계산되고, 최종 모션은 모의(5') 신호로서 DP 시스템(3)으로 전달된다. PMS(2)는 PMS 피드백 신호(2133)를 DP 시스템(3)으로 공급할 수 있다. PMS(2)는 상기 모의 발전 시스템(6')으로부터 모의 발전 피드백 신호(6'12'2)를 더 수신할 수 있다. 또한 PMS(2)는 모의 전력 소비 시스템(7')으로 제어 신호(2117')를 직접 공급할 필요가 있는 경우에 전술한 바와 같을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 실제 또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')은 전력 소비 시스템(7)의 상태에 관한 전력 소비 피드백 신호(7143, 7'143')를 DP 시스템(3)으로 공급하도록 더 구성된다. 이러한 피드백 신호(14)는 그 중에서도 특히 회전속도, 프로펠러 피치, 샤프트 속도 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에서, 상기 PMS(2) 또는 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 전력 관리 시스템 피드백 신호(2133)를 상기 DP 시스템(3)으로 공급하도록 구성될 수 있다. 이러한 신호는 전력 시스템의 전반적인 상태에 관한 것일 수 있다. 시뮬레이션 루프에서 모든 실제 시스템은 실제 신호와 모의 신호 간을 구별할 수 없다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 따라서 이들로 공급되는 신호가 시뮬레이터의 계산으로부터의 결과인지, 또는 실제 센서에 의해 행해지는 실제 측정으로부터의 결과인 지의 여부는 실제 시스템에서 실제적으로 중요하지 않다.
이제 도 12를 참조하면, 본 발명의 개별적인 바람직한 실시예에서, 실제 및/또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')은 동시에 실행되는, 테스트 시스템에 포함될 실제 로컬 스러스터 제어기(711), 모의 추진 유닛(710'), 그리고 가능하게는 실제 추진 유닛(710)을 구비한 스러스터 시스템으로 간주된다. 상기 실제 및/또는 모의 추진 유닛(710, 710')은 예를 들면 고정 피치 가변 속도 스러스터(도 5a)일 수 있고, 이 스러스터는 로컬 스러스터 제어기를 시뮬레이터(120)에 연결시킨다. 본 발명의 이 특정 실시예의 목적은 상기 실제 로컬 스러스터 제어기(711), 상기 실제 DP 시스템(3) 및 상기 실제 PMS(2) 간의 상호작용을 테스트할 수 있도록 하는 것이다. 따라서 DP 시스템(3)은 신호(38711)를 상기 로컬 스러스터 제어기(711)로 공급하고, 이 제어기(711)는 상기 신호(38711)에 대한 응답으로서 제어 신호(71192)를 상기 PMS(2)로 공급한다. 상기 PMS(2)는 실제 및/또는 모의 발전 시스템(6, 6')으로 제어 신호(2106)를 공급함으로써 응답할 것이고, 시스템(6, 6')은 상기 신호(2106)에 대한 응답으로서 상기 실제 및/또는 모의 추진 유닛(710, 710')으로 전력을 공급한다. 따라서 본 발명의 이 실시예에서, 모의 전력 소비 상황으로 세 상호연결된 논리 판정 유닛인 DP 시스템(3), PMS(2) 및 로컬 스러스터 제어기(711)의 응답일 수 있다.
상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 본 발명의 바람직한 실시예에서 샤프트 속도, 프로펠러 피치 등에 관한 신호와 같은 제어 신호(711172710)를 상기 실제 및/또는 모의 추진 유닛(710, 710')으로 공급하도록 구성된다. 실제 및/또는 모의 추진 유닛은 상기 추진 시스템(710)의 상태를 그리는 피드백 신호(15)를 상기 로컬 스러스터 제어기(711) 및/또는 상기 DP 시스템(3)으로 공급한다. DP 시스템은 상기 실제 및/또는 모의 선박(1, 1')으로부터 상기 선박(1, 1')의 상태에 관한 실제 및/또는 모의 피드백 신호(5, 5')를 수신하도록 더 구성된다. 또한 선박(1, 1')은 전술 한 바와 같은 파도, 흐름, 바람 등과 같은 실제 및/또는 모의 환경 부하에 의해 영향받을 수 있다. 따라서 DP 시스템(3)은 상기 추진 유닛(710, 710')으로부터 상기 피드백 신호(15), 상기 PMS(2)로부터 피드백 신호(2133), 그리고 상기 선박(1,1')으로부터 피드백 신호(153)에 응답한다. 상기 DP 시스템(3)은 상기 신호들, 그리고 커맨드 콘솔(4)로부터 공급받은 가능한 커맨드 신호(41)에 대한 응답으로서 제어 신호(38711)를 상기 로컬 스러스터 제어기(711)로 공급하고, 제어기(711)는 전술한 바까지 유사한 신호 루프를 개시할 것이다. PMS(2) 또는 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)은 본 발명의 바람직한 실시예에서 빠른 부하 감소 신호와 같은 제어 신호(311711)를 상기 로컬 스러스터 제어기(711)로 공급하도록 구성된다.
본 발명의 특정 실시예에서, 상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 로컬 스러스터 제어기 피드백 신호(171)를 상기 DP 시스템(3)으로 공급하도록 구성된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 테스트되는 유닛으로/로부터의 일부 또는 모든 신호는 데이터 로거(130)에서 로그되고, 차후의 분석을 위해 저장된다. 본 발명의 방법 및 시스템과 상기 분석에 따라 행해지는 테스트로 인하여 하나 이상의 테스트된 유닛인 PMS(2), DP(3) 또는 로컬 스러스터 제어기(711)가 승인 또는 거부될 수 있고, 또한 총체적으로 전력 시스템의 단점을 알아낼 수 있다.
구성요소 리스트
1: 선박
1': 모의 선박
2: 전력 관리 시스템
21, 22,...2n: 전력 관리 부시스템
3: 커맨드 시스템
4: 커맨드 입력장치
41: 커맨드 입력 신호
5: 센서
5': 모의 센서
51: 센서 신호
51': 모의 센서 신호
6: 발전 시스템
6': 모의 발전 시스템
61,62,...,6n: 발전 부시스템
61',62'...: 모의 발전 부시스템
611: 원동기
612: 발전기
613: 로컬 전력 제어(LPC)
614: 조속기
615: 자동 전압 조절기
7: 스러스터 시스템
7': 모의 스러스터 시스템
71,72,...: 스러스터 부시스템
71',72',...: 모의 스러스터 부시스템
710: 추진 유닛
710': 모의 추진 유닛
711: 로컬 스러스터 제어(LTC)
712: 전력 전자부 VSD
713: 모터
714: 샤프트
715: 모터 스타터
716: 피치 서보
717: 프로펠러
8: 커맨드 신호
8': 모의 커맨드 신호
9: 전력 소비 시스템(7,7')으로부터 PMS(2)로의 신호, 센서 신호 또는 제어 신호
9': 전력 소비 시스템(7,7')으로부터 PMS(2)로의 모의 신호, 모의 센서 신호 또는 제어 신호
10: PMS 제어 신호
11: 스러스터로의 빠른 부하 감소 신호
12: 발전 피드백 신호
12': 모의 발전 피드백 신호
121: 발전기 피드백 신호
13: PMS 피드백 신호
14: 전력 소비 피드백 신호
14': 모의 전력 소비 피드백 신호
15: 추진 피드백 신호
15': 모의 추진 피드백 신호
16: 배전 피드백 신호
17: 전력망으로의 PMS 제어 신호
18: 로컬 전력 제어(LPC) 제어 신호
19: LPC 피드백 신호
161: 발전기 피드백 신호
171: 로컬 스러스터 제어기 피드백 신호
172: 로컬 스러스터 제어기 제어 신호
90: 전력 그리드
91: 전력 스위치
92: 버스 타이 브레이커
100: I/O 커넥터
120: 시뮬레이터
130: 로거
P,P': 실제 또는 모의 전력
F,F': 실제 또는 모의 힘 또는 모먼트

Claims (55)

  1. 해양 선박(marine vessel)(1)의 전력 관리 시스템(2)을 테스트하기 위한 시스템으로서, 상기 전력 관리 시스템(2)은, 전기 에너지를 생산하는 시스템들(6)을 제어하도록 구성되고, 전력 소비 시스템(7)으로부터 제1 신호들(9)을 수신하도록 구성되며, 상기 제1 신호들(9)에 대한 응답으로서, 상기 전력 소비 시스템(7)으로 전력(P)을 공급하도록 구성된 발전 시스템(power generation system)(6)으로 제2 제어 신호들(10)을 공급하도록 구성되어 있는 상기 테스트 시스템에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)의 기능, 성능 또는 고장 모드 테스트를 위하여,
    상기 전력 관리 시스템(2)에 연결되도록 구성된 시뮬레이터(simulator)(120)를 특징으로 하고,
    상기 시뮬레이터(120)는,
    모의(simulated) 전력 소비 시스템(7')의 바람직한 상태에 관한 실제 및/또는 모의 제어 신호들(8, 8')을 수신하도록 구성된 상기 모의 전력 소비 시스템(7'), 및
    상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 모의 전력(P')을 공급하도록 구성된 모의 발전 모듈(6')
    을 포함하며,
    상기 모의 전력 소비 시스템(7')은 상기 실제 전력 관리 시스템(2)으로 모의 신호들(9')을 공급하도록 구성되고,
    상기 실제 전력 관리 시스템(2)은 상기 모의 신호들(9')에 대한 응답으로서 상기 모의 발전 시스템(6')으로 제어 신호들(10)을 공급하도록 구성되며,
    상기 모의 발전 시스템(6')은 상기 제어 신호들(10)에 대한 응답으로서 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 모의 전력(P')을 제공하도록 구성되는 테스트 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 센서 신호들은 제어 신호들(9) 및/또는 센서 신호들(9)을 포함하는 테스트 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실제 및/또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 커맨드 신호들(8)을 공급하도록 구성되고, 커맨드 콘솔(command console)(4)로부터 상기 선박(1)의 전반적인 상태에 관한 커맨드들(41)을 수신하도록 더 구성된 DP(dynamic positioning) 시스템(3)을 포함하는 테스트 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시뮬레이터(120)는 모의 선박(1')이 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로부터의 모의 환경적 부하들(loads) 및 상기 힘들(F')을 받는 경우에 상기 모의 선박(1')의 동적 행동을 계산하도록 구성된 알고리즘을 포함하는 선박 모듈(1')을 더 포함하는 테스트 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시뮬레이터(120)는 모의 선박(1')을 더 포함하고, 상기 모의 전력 소비 시스템(7')은 상기 모의 선박(1')으로 모의 힘들(F')을 제공하도록 구성된 스러스터 시스템(thruster system)(7'a)을 포함하는 테스트 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 DP 시스템(3)은 상기 모의 선박(1')으로부터 상기 모의 선박(1')의 상태에 관한 신호들(5')을 수신하도록 구성되고, 상기 신호들(5')에 대한 응답으로서 커맨드 신호들(8)을 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 공급하는 테스트 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)은 둘 이상의 전력 관리 부시스템들(subsystems)(21, 22,...)을 포함하는 테스트 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 하나 이상의 다른 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)과 상호연결되는 테스트 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 상기 해양 선박(1) 선상의 개별 위치에 배치되는 테스트 시스템.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 상기 해양 선박(1)의 배전 그리드(electrical power distribution grid)(90)상의 하나 이상의 스위치들 또는 타이 브레이커들(tie breakers)(91, 92)로 제어 신호들(17)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 실제 및 모의 발전 시스템(6, 6')은 하나 이상의 개별적인 실제 및 모의 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)을 포함하는 테스트 시스템.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 하나 이상의 상기 실제 및/또는 모의 개별적인 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)로 신호들(9)을 제 공하도록 구성되는 테스트 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 관리 부시스템(2i)은 대응하는 실제 또는 모의 발전 부시스템들(6i, 6i')로 신호들(9)을 제공하도록 구성되는 테스트 시스템.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 상기 실제 또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 소위 빠른 부하 감소 신호들(11)과 같은 전력 관리 부시스템 제어 신호들(11)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 및 모의 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)은
    - 실제 원동기(611),
    - 실제 발전기(612),
    - 실제 로컬 전력 제어기(613),
    - 모의 원동기(611'),
    - 모의 발전기(612')
    - 모의 로컬 전력 제어기(613')
    중 하나 이상을 포함하는 테스트 시스템.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모의 또는 실제 로컬 전력 제어기(6131, 6131', 6132, 6132',...)는 상기 전력 관리 시스템(2) 및/또는 상기 전력 관리 부시스템(21, 22,...)으로부터 전력 관리 제어 신호들(10)을 수신하도록 구성되고, 대응하는 실제 또는 모의 원동기(6111, 6111', 6112, 6112',...)로 바람직한 회전 속도와 같은 로컬 전력 제어기 제어 신호들(18)을 공급하고, 그리고/또는 실제 또는 모의 발전기(6121, 6121', 6122, 6122',...)로 바람직한 발전기 자화와 같은 로컬 전력 제어기 제어 신호들(18)을 공급하도록 더 구성되는 테스트 시스템.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 또는 모의 로컬 전력 제어기(613, 613')는 상기 하나 이상의 모의 또는 실제 발전기들(6121, 6121', 6122, 6122',...)로부터 발전기 피드백 신호들(121)을 수신하도록 구성되고, 상기 하나 이상의 실제 또는 모의 전력 그리드들(90, 90')로부터 배전 피드백 신호들(16)을 수신하도록 더 구성되는 테스트 시스템.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 또는 모의 로컬 전력 제어기(613, 613')는 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 로컬 전력 제어기 피드백 신호들(16)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 또는 모의 발전 부시스템(61, 61', 62, 62',...)은 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 실제 또는 모의 발전 피드백 신호들(12, 12')을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 및 모의 전기 그리드들(90, 90')은 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 각각, 전압 신호들과 같은 실제 및 모의 배전 피드백 신호들(16, 16')을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)은 상기 DP 시스템(3)으로 전력 관리 시스템 피드백 신호들(13)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 소비 시스템(7')은 상기 DP 시스템(3)으로 전력 소비 피드백 신호들(14')을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 소비 유닛(7)은 로컬 스러스터 제어기(711)와 실제 및/또는 모의 추진 유닛(propulsion unit)(710, 710')을 포함하는 테스트 시스템.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 하나 이상의 전력 관리 시스템(2) 및/또는 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 신호들(9)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 하나 이상의 상기 전력 관리 시스템(2) 및/또는 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로부터 빠른 부하 감소 신호들(11)과 같은 제어 신호들(11)을 수신하도록 구성되는 테스트 시스템.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 DP 시스템(3)으로부터 커맨드 신호들(8)을 수신하도록 구성되는 테스트 시스템.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 모의 또는 실제 추진 시스템(710, 710')으로 로컬 스러스터 제어기 제어 신호들(172)을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 또는 모의 추진 유닛(710, 710')은 상기 로컬 스러스터 제어기(711) 및/또는 상기 DP 시스템(3)으로 추진 피드백 신호들(15, 15')을 공급하도록 구성되는 테스트 시스템.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 테스트되는 시스템 또는 시스템들로/로부터의 하나 이상의 신호들이 로거(logger)(130)상에 로그되는 테스트 시스템.
  30. 해양 선박(1)의 전력 관리 시스템(2)을 테스트하기 위한 방법으로서, 상기 전력 관리 시스템(2)은, 전기 에너지 발생 시스템들(6)을 제어하고, 전력 소비 시스템(7)으로부터 제1 신호들(9)을 수신하며, 이에 대한 응답으로서, 상기 전력 소 비 시스템(7)으로 전력(P)을 공급하는 발전 시스템(6)으로 제2 제어 신호들(10)을 공급하는 상기 테스트 방법에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)의 기능, 성능 또는 고장 모드 테스트를 위하여,
    시뮬레이터(120)를 상기 전력 관리 시스템(2)에 연결하는 것과,
    상기 시뮬레이터(120)가 모의 전력 소비 시스템(7')의 바람직한 상태에 관한 모의 제어 신호들(8')을 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 제공하거나 또는 외부 시스템(3)이 상기 모의 전력 소비 시스템(7')의 바람직한 상태에 관한 실제 제어 신호들(8)을 제공하는 것과,
    상기 시뮬레이터(120)가, 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 모의 전력(P')을 공급하는 모의 발전 모듈(6')을 포함하는 것과,
    상기 모의 전력 소비 시스템(7')이 상기 실제 전력 관리 시스템(2)으로 모의신호들(9')을 제공하는 것과,
    상기 실제 전력 관리 시스템(2)이 상기 모의 신호들(9')에 대한 응답으로서 상기 모의 발전 시스템(6')으로 제어 신호들(10)을 공급하는 것과,
    상기 모의 발전 시스템(6')이 상기 제어 신호들(10)에 대한 응답으로서 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 모의 전력(P')을 제공하는 것
    을 특징으로 하는 테스트 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 실제 및/또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 커맨드 신호들(8)을 공급하기 위해, 그리고 커맨드 콘솔(4)로부터 상기 선박(1)의 전반적인 상태에 관한 커맨드들(41)을 수신하기 위해 DP 시스템(3)을 이용하는 테스트 방법.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 시뮬레이터(120)는 모의 선박(1')을 더 포함하고, 스러스터 시스템(7')인 모의 전력 소비 시스템(7')으로부터 상기 모의 선박(1')으로 모의 힘들(F')을 제공하며, 상기 모의 선박(1')은 상기 모의 선박(1')이 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로부터 모의 환경적 부하들 및 상기 힘들(F')을 받는 경우에 상기 모의 선박(1')의 동적 행동을 계산하는 알고리즘을 포함하는 테스트 방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)은 상기 실제 전력 소비 시스템(7) 및 상기 실제 발전 시스템(6)으로부터 단절되는 테스트 방법.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)은 분산 전력 관리 시스템(2)으로서 기능하고, 하나 이상의 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)을 포함하는 테스트 방법.
  35. 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 DP 시스템(3)은 상기 모의 선박(1')으로부터 상기 선박(1')의 상태에 관한 신호들(5')을 수신하고, 상기 신호들(5')에 대한 응답으로서, 바람직한 선박 속도, 방향(heading), 위치, 샤프트(shaft) 속도와 같은 상기 모의 선박(1')의 바람직한 상태에 관한 커맨드 신호들(8)을 상기 모의 전력 소비 시스템(7')으로 공급하는 테스트 방법.
  36. 제30항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 상기 해양 선박(1)의 상기 배전 그리드(90)상의 하나 이상의 스위치들 또는 타이 브레이커들(91, 92)을 개방 또는 폐쇄하기 위한 제어 신호들(17)을 제공하는 테스트 방법.
  37. 제30항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 및 모의 발전 시스템(6, 6')은 하나 이상의 개별적인 실제 및 모의 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)로서 기능하는 테스트 방법.
  38. 제30항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 하나 이상의 상기 실제 및/또는 모의 개별적인 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)로 신호들(9)을 제공하는 테스트 방법.
  39. 제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 관리 부시스템(2i)은 대응하는 실제 또는 모의 발전 부시스템(6i,6i')으로 신호들(9)을 제공하는 테스트 방법.
  40. 제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)은 상기 실제 또는 모의 전력 소비 시스템(7, 7')으로 소위 빠른 부하 감소 신호들(11)과 같은 전력 관리 부시스템 제어 신호들(11)을 공급하는 테스트 방법.
  41. 제30항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)은
    - 원동기(611),
    - 발전기(612),
    - 로컬 전력 제어기(613)
    중의 하나 이상을 포함하고,
    상기 방법은,
    - 모의 원동기(611')를 실행하는 단계,
    - 모의 발전기(612')를 실행하는 단계,
    - 상기 실제 또는 모의 로컬 전력 제어기(613, 613')를 실행하는 단계
    를 포함하는 테스트 방법.
  42. 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모의 또는 실제 로컬 전력 제어기(6131, 6131', 6132, 6132',...)는 상기 전력 관리 시스템(2) 및/또는 전력 관리 부시스템(21, 22,...)으로부터 전력 관리 제어 신호들(10)을 수신하고, 대응하는 실제 또는 모의 원동기(6111, 6111', 6112, 6112',...) 및/또는 실제 또는 모의 발전기(6121, 6121', 6122, 6122',...)로 로컬 전력 제어기 제어 신호들(18)을 더 공급하는 테스트 방법.
  43. 제30항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 또는 모의 로컬 전력 제어기(613, 613')는 상기 하나 이상의 모의 또는 실제 발전기들(6121, 6121', 6122, 6122',...)로부터 발전기 피드백 신호들(161)을 수신하고, 그리고/또는 상기 하나 이상의 실제 또는 모의 전력 그리드들(90, 90')로부터 배전 피드백 신호들(16)을 수신하는 테스트 방법.
  44. 제30항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 또는 모의 발전 부시스템들(21, 22,...)은 하나 이상 의 상기 실제 또는 모의 전력 소비 시스템들(7, 7')로 전력 관리 제어 시스템 신호들(10)을 공급하는 테스트 방법.
  45. 제30항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 실제 또는 모의 발전 부시스템들(61, 61', 62, 62',...)은 하나 이상의 상기 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 실제 또는 모의 발전 피드백 신호들(12, 12')을 공급하는 테스트 방법.
  46. 제30항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 관리 시스템(2)은 상기 DP 시스템(3)으로 전력 관리 시스템 피드백 신호들(13)을 공급하는 테스트 방법.
  47. 제30항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 소비 시스템(7')은 상기 DP 시스템(3)으로 전력 소비 피드백 신호들(14')을 공급하는 테스트 방법.
  48. 제30항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전력 소비 유닛(7)은 로컬 스러스터 제어기(711)와 실제 또는 모의 추진 유닛(710, 710')을 포함하는 테스트 방법.
  49. 제30항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 하나 이상의 상기 전력 관리 시스템(2) 및/또는 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로 로컬 스러스터 제어기 커맨드 신호들(172)을 공급하는 테스트 방법.
  50. 제30항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 하나 이상의 상기 전력 관리 시스템(2) 및/또는 전력 관리 부시스템들(21, 22,...)로부터 실제 또는 모의 신호들(9)을 수신하는 테스트 방법.
  51. 제30항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 DP 시스템(3)으로 로컬 스러스터 제어기 피드백 신호들(171)을 공급하는 테스트 방법.
  52. 제30항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 DP 시스템(3)으로부터 커맨드 신호들(8)을 수신하는 테스트 방법.
  53. 제30항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 로컬 스러스터 제어기(711)는 상기 모의 또는 실제 추진 시스템(710, 710')으로 로컬 스러스터 제어기 제어 신호들(172)을 공급하는 테스트 방법.
  54. 제30항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 실제 또는 모의 추진 유닛(110, 110')은 상기 로컬 스러스터 제어기(711) 및/또는 상기 DP 시스템(3)으로 추진 피드백 신호들(15,15')을 공급하는 테스트 방법.
  55. 제30항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서,
    일부 또는 모든 상기 테스트되는 시스템들로의/로부터의 일부 또는 모든 신호들은 데이터 로거(130)상에 로그되는 테스트 방법.
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