KR20100109916A - 부하를 분배하기 위한 전력 생산 네트워크의 모델링 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치는, 송전 네트워크의 각각의 발전기에 설치되도록 설계된 모델링 엘리먼트 (7) 를 포함한다. 모델링 엘리먼트 (7) 는, 상기 스위치들의 상태를 열려 있는 스위치가 검출될 때까지 측정하고, 닫혀 있는 스위치에 기초하여 대응하는 발전기를 검출하며, 그에 따라 닫혀 있는 스위치들을 통해 동일한 전기 네트워크에 속하는 송전 네트워크의 영역 및 검출된 발전기들을 포함하는 송전 네트워크를 모델링하도록 배열된다.

Description

부하를 분배하기 위한 전력 생산 네트워크의 모델링{MODELLING A POWER PRODUCTION NETWORK FOR DISTRIBUTING THE LOAD}
본 발명은 전기-생산 디바이스들 및 부하들이 접속될 수 있는 송전 네트워크에 관한 것이다. 본 발명은 특히 선박들에서의 전력 전달 네트워크들에 관한 것이다.
선박들의 송전 네트워크들은 비교적 작다. 그 네트워크들에 발전기들이 접속되어 선박의 전력 수요를 공급한다. 각각의 발전기는 디젤 엔진과 같은 전력원에 의해 구동된다. 발전기들은 전기 네트워크의 모든 위치들에서 동일한 주파수를 갖도록 동일한 속도로 전기 네트워크에서 작동한다. 전기를 효율적으로 저장하는 것이 가능하지 않으므로, 전기의 생산은 네트워크의 전기의 소비에 대응해야만 한다. 따라서, 발전기들 사이에서 부하를 분배하기 위한 몇몇 종류의 장치가 송전 네트워크에서 존재해야만 한다.
알려진 방식은 드룹 (droop) 조정, 즉 편차 (deviation) 조정을 사용하는 것이다. 각각의 발전기는 네트워크의 주파수의 함수로서 전력 생산 라인을 갖는다. 부하가 큰 경우에, 네트워크의 주파수는 증가하려는 경향을 갖고, 부하가 작은 경우에, 주파수는 증가하려는 경향을 갖는다. 따라서, 시스템의 일정한 상태의 주파수가 시스템의 부하에 의존하는 단점을 갖는다.
다른 방식은 소위 아이소크로닉 (isosynchronic) 부하 분배를 사용하는 것이다. 이 방법에서, 부하를 분배하기 위한 발전기들에 대한 세트 값들을 확립하기 위해 시스템의 평균 부하가 사용된다. 아이소크로닉 조정의 원리는 편차 조정과 유사하지만, 네트워크의 부하에 그렇게 많이 의존하지는 않는다.
디지털 데이터 통신 버스들이 더 통상적이게 되어, 부하 분배를 위해 사용되는 더 구식의 아날로그 버스들을 대체하고 있다. 디지털 버스들의 장점들은 이들의 정확성, 신뢰성, 장해들의 부재이다. 그러나, 아날로그 솔루션들은 네트워크의 다양한 구성들에 잘 적응하였다. 디지털 솔루션으로는, 아날로그 송전 네트워크를 모방하는 것이 어렵다. 통상적으로, 송전 네트워크는, 필요한 경우에, 상태가 자동으로 또는 수동으로 변화될 수 있는 스위치들을 포함한다. 부하 분배를 위해 사용되는 소프트웨어, 회로 보드, 또는 다른 장치는 매우 복잡하게 되기 쉽다.
본 발명의 간단한 설명
본 발명의 목적은 디지털 솔루션들에 의해 야기되는 상술된 단점들을 감소시키는 것이다. 그 목적은 주 청구항에서 설명되는 바와 같이 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 다양한 실시형태들을 설명한다.
송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치는, 송전 네트워크의 각각의 발전기 내에 설치되도록 설계된 모델링 엘리먼트 (7) 를 포함한다. 송전 네트워크에서, 각각의 발전기 (1) 는 스위치 (2, 3) 가 제공된 2개의 개별적인 접속 루트들을 통해 다른 발전기들에 접속될 수 있다. 송전 네트워크는 라인 또는 루프이며, 발전기들은 연속하는 식별자들을 갖는다. 모델링 엘리먼트 (7) 는, 접속 루트들 양자 모드 상의 상기 스위치들의 상태를 루트들에서 오픈 스위치가 검출될 때까지 측정하고, 닫힌 스위치에 기초하여 대응하는 발전기를 검출하며, 닫힌 스위치들을 통해 동일한 전기 회로에 속하는 송전 네트워크의 영역 및 검출된 발전기들을 포함하는 송전 네트워크를 모델링하도록 배열된다.
도면들의 리스트
이어서, 본 발명은 첨부 도면들의 도면들을 참조하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 발전기의 송전 네트워크 접속의 일례를 예시한다.
도 2 및 도 3은 가능한 네트워크 토폴로지들을 예시한다.
도 4는 본 발명에 따른 네트워크의 검출을 예시한다.
도 5는 데이터 통신 네트워크에서 전송된 데이터 통신 벡터의 일례이다.
도 6은 본 발명의 방법의 일례이다.
본 발명의 설명
도 1은 발전기 (1) 및 송전 네트워크 (4) 로의 발전기 (1) 의 접속의 일례를 예시한다. 도시된 바와 같이, 발전기는 2개의 스위치들 (2, 3) 에 의해 송전 네트워크에 접속된다. 따라서, 스위치들 사이의 부분은, 적어도 하나의 스위치가 닫혀 있는 경우에 그 스위치들 사이의 부분을 통해 전류가 흐를 수 있기 때문에, 송전 네트워크의 일부인 것으로 해석될 수 있다. 2개의 스위치들로 인해, 발전기로부터 송전 네트워크 (4) 의 양자의 방향들로 또는 어느 하나의 방향으로만 전력이 공급될 수 있다. 예컨대, 발전기 (1) 는 내연 피스톤 엔진 또는 가스 터빈에 의해 구동된다. 2개의 발전기-특정 스위치들의 사용으로 인해, 송전 네트워크는 매우 적응적이다. 따라서, 각각의 발전기는 네트워크의 나머지로의 2개의 접속 루트들을 갖는다.
도 2 및 도 3은 가능한 네트워크 토폴로지들을 예시한다. 송전 네트워크 (4, 5) 는 라인 또는 루프일 수 있다. 본 발명에 따른 네트워크의 검출을 위한 가능한 네트워크 토폴로지들은 이들뿐이다. 이는, 선박들 내의 네트워크와 같은 비교적 작은 네트워크들에서 단점이 아니다. 실제로, 이는 네트워크의 플래닝을 용이하게 할 수 있다.
각각의 발전기 (1 - 1G) 는 자신의 고유한 식별자를 갖는다. 네트워크 내의 연속하는 머신들은 연속하는 식별자들을 갖는다. 기존의 네트워크 내의 일 포인트에 새로운 발전기가 부가되는 경우에, 그 새로운 발전기 및 그 새로운 발전기 뒤의 발전기들에는 새로운 식별자가 제공되어야만 한다. 따라서, 발전기의 식별자는, 나중에 나타내는 바와 같이, 발전기의 포지션을 아웃라이닝 (outline) 하기 위해 사용될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 동작의 일례를 예시한다. 아이소크로닉 부하 공유를 가능하게 하기 위해서는, 발전기들 사이에서 다수의 파라미터들/신호들이 송신되어야만 한다. 데이터를 송신하기 위해 CAN (Controller Area Network) 버스 (6) 가 사용된다. 송신은 공통 송신으로서 발생하며, 즉 모든 발전기들은 동일한 데이터를 본다. 예컨대, 데이터는 발전기-특정 엘리먼트들 (12) 을 포함하는 데이터 벡터 (도 5) 로 전송된다. 바람직하게는, 발전기-특정 엘리먼트는 발전기 식별자 (13) 로 시작하고, 발전기 식별자 (13) 에 후속하여 다양한 신호 데이터, 파라미터들, 및 스위치들의 상태 데이터 (14) 에 대한 필드들이 존재한다. 각각의 발전기는 그 각각의 발전기에 대해 나타내는 엘리먼트를 업데이트한다.
도 4의 예에서, 발전기 (N+1), 더 구체적으로는 그 발전기 (N+1) 의 네트워크 결정 엘리먼트 (7) 는 송전 네트워크 (4) 의 상태들을 결정한다. 예컨대, 스위치들이 열려 있는지 또는 닫혀 있는지를 결정하기 위해 송전 네트워크로부터 웨이브 임피던스를 측정함으로써, 결정이 행해진다. 결정 프로세스는 네트워크의 일 방향으로 시작된다. 발전기-특정 식별자들을 이용하기 위해 체크하는 방향들 및 순서 (sequence) 를 결정하는 것이 바람직하다. 본문에서, 방향들은 "순방향" 또는 "역방향" 중 어느 하나로 결정된다. 그러나, 체크하는 방향들은 원하는대로 호칭될 수 있다. 또한, 체크하는 방향의 순서는 원하는 순서: "순방향" 우선 또는 "역방향" 우선으로 또한 수행될 수 있다.
도 4의 상황에서, 발전기 (N+1) 는 "역방향" 으로 스위치들의 상태들을 결정하기 시작하고, 따라서 처음으로 조우되는 스위치 (8) 는 닫혀 있는 것으로 관찰되며, 즉 이 예에서 스위치 (8) 의 상태 값은 1이다. 이 측정으로부터, 네트워크 결정 엘리먼트 (7) 는 발전기 (N) 가 동일한 전기 회로에 속하는 송전 네트워크의 동일한 영역에 속한다는 것을 검출할 수 있다. 열려 있는 스위치 (9) 가 검출될 때까지, "역방향" 으로 상태의 결정이 계속된다. 그러한 스위치는 0의 상태를 갖는다. 열려 있는 스위치는, 뒤따르는 발전기가 송전 네트워크의 동일한 영역에 속하지 않는다는 것을 의미한다. 동시에 닫혀 있다고 결정된 모든 스위치들은 동일한 그룹에 속하는 발전기들 (스위치에 뒤따르는 발전기) 을 나타낸다. 이는 연속하는 발전기-특정 식별자들을 사용함으로써 가능하다.
일 방향이 체크된 경우에, 반대의 방향이 체크될 것이며, 즉 도 4의 경우에는 "순방향" 이 체크될 것이다. 체크되는 첫번째 스위치 (10) 가 열려 있다고 검출되고, 즉 그것은 0의 상태를 수신하고, "순방향" 의 방향에서의 체크는 종료된다. 따라서, 스위치 (11) 는 동일한 송전 네트워크의 영역에 속하지 않으므로, 스위치 (11) 는 체크되지 않는다. 스위치들의 측정된 상태 데이터로, 네트워크 결정 엘리먼트는 공통의 전기 회로를 형성하는 송전 네트워크의 영역을 모델링할 수 있다. 스위치들의 상태 데이터는 스위치들의 상태 데이터를 위해 예비된 데이터 벡터의 발전기-특정 엘리먼트 (12) 의 필드 (14) 내에 배치된다. 도 5를 참조한다. 데이터 벡터는 CAN 버스를 통해 다른 발전기들로 브로드캐스트된다. 필요한 경우에, 모든 발전기들이 브로드캐스트 데이터 벡터를 통해 다른 발전기들에 의해 행해진 스위치들의 상태 데이터 체크들에 관한 정보를 수신할 수 있다.
각각의 발전기는 스위치 상태 체크 및 네트워크 영역의 모델링을 수행하며, 유사한 네트워크 결정 엘리먼트 (7) 를 포함하고, 동일한 송전 네트워크에 어느 다른 발전기들이 속하는지를 독립적으로 결정한다. 따라서, 중심 (central) 유닛이 요구되지 않는다. 따라서, 네트워크의 구성 (스위치들의 상태에서의 변화들) 은 동시에 행해질 수 있다.
네트워크 결정 엘리먼트는 소프트웨어 또는 전기 회로로서 실현될 수 있다. 소프트웨어는 발전기의 메모리에 로딩될 수 있고 목적에 적합한 프로세서에서 실행될 수 있다. 이에 대한 실시형태는 ASIC 회로 (Application Specific Integrated Circuit) 이다. 네트워크의 부분을 모델링하는 것에 후속하여, 동일한 전기 회로 내의 발전기들은 네트워크의 평균 부하 및 현재의 부하에 관한 데이터를 사용함으로써 부하를 분할할 수 있다. 도면들이 부하들을 도시하고 있지는 않지만, 송전 네트워크에 부하들이 접속될 수 있다는 것은 자명하다.
도 6은 선박들의 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하기 위한 본 발명에 따른 방법의 일례를 도시한다. 그 방법은 송전 네트워크의 각각의 발전기에서 수행되도록 설계된다. 상술된 바와 같이, 네트워크에서, 각각의 발전기 (1) 는 스위치들 (2, 3) 이 장비된 2개의 접속 루트들을 통해 다른 발전기들에 접속될 수 있으며, 송전 네트워크는 라인 또는 루프이고 발전기들은 연속하는 식별자들을 갖는다.
방법은, 루트들에서 열려 있는 스위치가 검출 (63, 66) 될 때까지, 양자의 접속 루트들 상의 상기 스위치들의 상태를 측정하는 단계 (62, 64), 닫혀 있는 스위치에 기초하여 대응하는 발전기를 검출하는 단계 (63), 및 그에 따라 닫혀 있는 스위치들을 통해 동일한 전기 네트워크에 속하는 송전 네트워크의 영역 및 검출된 발전기들을 포함하는 송전 네트워크의 부분을 모델링하는 단계 (65) 를 포함한다. 검출 및 모델링 단계에서, 네트워크의 구성 및 네트워크의 연속하는 식별자들이 사용된다. 측정하는 단계는 제 1 접속 루트의 스위치들의 상태를 먼저 측정하고, 이에 후속하여 다른 접속 루트의 스위치들의 상태가 측정되도록 배열되는 것이 바람직하다.
도 6의 예에서, 제 1 루트에서 측정이 시작된다 (61). 첫번째로 검출된 스위치의 상태가 측정된다 (62). 스위치가 닫혀 있는 경우에 (63), 제 1 루트의 다음 스위치가 측정된다. 스위치가 닫혀 있기 때문에, 그 스위치에 대응하는 발전기는 측정을 수행하는 발전기와 동일한 네트워크 부분에 부가된다 (65). 따라서, 네트워크의 부분의 모델링은 각각의 측정에서 진행한다. 측정이 "열려 있는" 상태를 갖는 스위치를 검출하는 경우에, 루트의 측정은 중지되고 (66), 시스템은 다른 루트가 이미 측정되었는지를 체크한다 (67). 양자의 루트들이 측정된 경우에 (67), 제 2 루트의 측정이 시작된다 (68). 제 2 루트의 측정은 제 1 루트의 측정과 동일한 방식으로 수행된다.
스위치들의 측정 데이터는 데이터 벡터의 특정 포인트로 송신되도록 배열되고, 데이터 벡터는 송전 네트워크의 다른 발전기들에 공통으로 송신되도록 배열된다. 장치와 마찬가지로, 방법은 스위치들의 상태 데이터를 반복적으로 측정하도록 배열된다.
나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시형태는 다수의 솔루션들에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명이 본문에서 언급된 예들에 한정되지 않는다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 임의의 발명의 실시형태가 본 발명의 범위 내에서 수행될 수 있다.

Claims (14)

  1. 선박들의 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치로서,
    상기 모델링 장치는, 상기 송전 네트워크의 각각의 발전기에 설치되도록 설계된 모델링 엘리먼트 (7) 를 포함하고, 상기 송전 네트워크의 각각의 발전기 (1) 는 상이한 스위치들 (2, 3) 이 장비된 2개의 접속 루트들을 통해 다른 발전기들에 접속가능하고, 상기 송전 네트워크는 라인 또는 루프이고, 상기 발전기들은 연속하는 식별자들을 가지며,
    상기 모델링 엘리먼트 (7) 는, 상기 접속 루트들 양자에서의 상기 스위치들의 상태를, 상기 접속 루트들에서 열려 있는 스위치 또는 종단이 검출될 때까지 측정하고, 각각의 닫혀 있는 스위치에 기초하여 상기 닫혀 있는 스위치의 대응하는 발전기를 검출하며, 상기 닫혀 있는 스위치들을 통해 동일한 전기 회로에 속하는 송전 네트워크의 영역 및 상기 검출된 발전기들을 포함하는 송전 네트워크를 모델링하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모델링 장치는 발전기-특정 엘리먼트들 (12) 을 포함하는 데이터 벡터를 포함하고, 상기 발전기-특정 엘리먼트에 있어서, 상기 발전기-특정 엘리먼트의 특정 부분 (14) 이 상기 스위치들의 상태 데이터를 위해 설계되며,
    상기 모델링 엘리먼트 (7) 는 상기 스위치들의 상태 데이터 및 상기 데이터 벡터의 발전기-특정 엘리먼트를 업데이트하도록 배열되고, 상기 데이터 벡터는 상기 송전 네트워크의 다른 발전기들로 브로드캐스트되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트 (7) 는 상기 발전기들의 식별자들을 사용하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트 (7) 는 제 1 접속 루트를 먼저 측정한 이후에, 제 2 접속 루트를 측정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트 (7) 는 상기 스위치들의 상태 데이터를 반복적으로 측정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트는 소프트웨어에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트는 ASIC 회로 또는 다른 전기 회로에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 모델링 엘리먼트는 발전기 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 발전기는 상기 송전 네트워크 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황의 모델링 장치.
  10. 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법으로서,
    장치가 상기 송전 네트워크의 발전기들의 각각에서 수행되도록 설계되고, 상기 송전 네트워크의 각각의 발전기 (1) 는 상이한 스위치들 (2, 3) 을 갖는 2개의 접속 루트들을 통해 다른 발전기들에 접속가능하고, 상기 송전 네트워크는 라인 또는 루프이고, 상기 발전기들은 연속하는 식별자들을 가지며,
    상기 모델링하는 방법은,
    상기 접속 루트들 상에서 닫혀 있는 스위치가 검출 (63, 66) 될 때까지, 상기 접속 루트들 양자에 대한 상기 스위치들의 상태를 측정하는 단계 (62, 64),
    각각의 상기 닫혀 있는 스위치에 기초하여 상기 닫혀 있는 스위치의 대응하는 발전기를 검출하는 단계 (63), 및
    상기 닫혀 있는 스위치들을 통해 동일한 전기 회로에 속하는 송전 네트워크의 영역 및 상기 검출된 발전기들을 포함하는 상기 송전 네트워크의 부분을 모델링하는 단계 (65) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 검출하는 단계 및 상기 모델링하는 단계에서, 상기 송전 네트워크의 구성 및 상기 발전기들의 연속하는 식별자들이 사용되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 측정하는 단계는, 제 1 접속 루트의 스위치들의 상태를 먼저 측정한 이후에, 제 2 접속 루트의 스위치들의 상태가 측정되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스위치들의 측정 데이터는 데이터 벡터의 특정 위치로 송신되도록 배열되고, 상기 데이터 벡터는 상기 송전 네트워크의 다른 발전기들로 브로드캐스트되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 모델링하는 방법은 상기 스위치들의 상태 데이터를 반복적으로 측정하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 송전 네트워크의 구성 상황을 모델링하는 방법.
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