KR20120025746A

KR20120025746A - 랩뷰를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치

Info

Publication number: KR20120025746A
Application number: KR1020100087828A
Authority: KR
Inventors: 김범수; 김중기; 황혜린; 김용제; 이동성
Original assignee: 주식회사 미지에너텍
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-03-16

Abstract

본 발명에서 풍력 발전기의 실시간 모니터링과 데이터 저장 및 원격지에서 또한 실시간 모니터링 가능한 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 웹 모니터링 장치는, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환 출력하는 풍력 발전기; 상기 풍력 발전기에서 공급되는 전력을 직류전원으로 변환하는 정류기; 풍속과 일사량 데이터를 검출하는 풍속계와 일사량계로 이루어져 있는 센서부; 검출된 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 PC로 전송하는 인터페이스부; 상기 인터페이스부에서 전송한 데이터를 모니터에 표시하는 서버프로그램; 상기 서버 프로그램의 데이터를 웹을 통하여 실시간 모니터링 가능한 Client 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 실시간 모니터링을 통하여 풍력 발전 시스템을 효율적이고 안정적으로 운용할 수 있는 효과가 있으며 또한, 원격지의 과다한 출장해소 및 전기적인 데이터 수집의 번거로움을 해소 할 수 있는 장점이 있다.

Description

랩뷰를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치{WEB MONITORING SYSTEM OF WIND GENERATOR USING LABVIEW}

본 발명은 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력 발전기의 모니터링 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기에 작용하는 바람의 풍속과 일사량 및 상기 풍력발전기에서 생성되는 전압, 전류 등의 전력에 관한 정보를 획득하여 나타내며 이를 웹을 통하여 원격지에서 또한 모니터링 가능한 풍력발전기의 모니터링 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 풍력은 자연상태의 무공해 에너지원으로서 대체에너지원 중 가장 경제성이 높은 에너지원이다. 풍력 발전 시스템은 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 이 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 발전 시스템을 말한다. 이러한 풍력 발전 시스템은 무한정의 청정에너지인 바람을 동력원으로 하므로 기존의 화석연료나 우라늄 등을 이용한 발전방식과 달리 발열에 의한 열 공해나 대기오염 그리고 방사능 누출 등과 같은 문제가 없는 무공해 발전방식이다. 이에 따라 풍력 발전은 현재 가장 유력한 대체 에너지원으로 인정받고 있는 상태이다. 또한, 풍력 발전 시스템은 구조나 설치가 간단하고 운영 및 관리가 용이하여 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 전 세계적으로 그 활용이 증가하고 있는 추세에 있다.

이러한 풍력 발전 장치는, 풍력에 의해 회전하는 회전축을 발전기에 접속함으로써, 운동 에너지를 전기 에너지로 이루어지는 전력으로 변환하여, 이 전력을 배터리에 충전하면서 전등 등의 각종 기기의 전원으로 하는 전원 장치를 구비함으로써, 바람의 유무나 변화에 좌우되지 않는 안정한 전력을 공급 가능하게 되어 있다.

그러나, 대부분의 풍력 발전은 섬이나 산간지역의 풍황이 좋은 곳에 설치되어 보조적인 전력을 발생하는 형태이므로 사용자로부터 멀리 떨어져 있게 되며, 이로 인해 풍력 발전시 생성되는 전력량의 현황 또는 문제점을 파악하기 쉽지 않다.

특허출원 번호 10-2008-0090759 호, 발명의 명칭 “풍력 발전기의 모니터링 장치”에서는 풍력 발전기의 실시간 모니터링 장치를 개시하고 있다. 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 먼저, 도 1에서 바람을 이용하여 전기를 생산하는 풍력발전기(10), 상기 풍력발전기(10)에서 생성된 전기를 부하(L)에 공급되는 상용전원(E)에 계통연계시키는 계통연계부(20), 상기 풍력발전기(10)의 일측에 설치되고 상기 바람의 풍속 및 풍향을 감지하는 센서부(30), 상기 계통연계부(20)에 의해 상기 부하(L)에 공급된 전력과 상기 센서부(30)에서 감지한 풍속 및 풍향을 실시간으로 검출하여 표시부(40)에 표시하는 제어부(50)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 풍력발전기 모니터링 장치는 풍향에 따라 풍력발전기(10)의 수풍방향을 조정하기 위한 수풍방향 조정부(60)를 더 구비하는데, 상기 제어부(50)는 센서부(30)에서 감지된 풍향에 따라 풍력발전기(10)의 발전효율이 최대가 되는 방향으로 상기 풍력발전기(10)가 위치하도록 상기 수풍방향 조정부(60)를 제어한다. 그러나, 전술된 바와 같이, 종래 풍력 발전기의 모니터링 장치는 유선으로 인터페이스부를 통하여 모니터링하여 근거리에서 모니터링이 가능하게 되므로 섬이나 산간지역 또는 해상에서 풍력 발전의 경우, 모니터링이 불가능하게 된다. 그로 인해, 원격지의 시스템을 안정적이고 효율적으로 운용하기 어려워 시스템의 완성도를 저하시키는 문제를 야기하고 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 가정용 및 산업용으로 사용될 수 있으며, 풍력 발전 시스템의 효율적이고 안정적으로 운용하기 위하여 발전 중에 실시간으로 풍속, 일사량 및 풍력발전기에서 생성되는 R, S, T 3상 중 각 상의 전압 및 정류된 직류 전압과 전류를 PC에서 실시간으로 모니터링 가능하며 데이터 로거 기능을 통하여 수집된 정보를 저장하며, 이를 웹을 통하여 원격지에서 또한 실시간 모니터링 및 저장 된 데이터들을 다운로드 가능한장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 풍력발전기의 모니터링 장치는, 부하에 공급되는 상용전원, 바람을 이용하여 전기를 생성하는 풍력발전기, 상기 풍력발전기는 일측에 설치되고 상기 바람의 풍속과 일사량을 감지하는 센서부, 상기 부하에 공급되는 전력과 상기 센서부에서 감지한 풍속과 일사량을 실시간으로 검출하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 서버프로그램(Sever Program)으로 전송하여 주는 인터페이스부, 상기 인터페이스부를 통하여 검출된 신호를 모니터에 표시하는 서버프로그램, 서버프로그램에서 웹을 통하여 모니터링 할 수 있는 Client 프로그램을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 서버 프로그램과 Client 프로그램은 랩뷰(Labview)를 이용하여 프로그램된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력발전기 모니터링 장치는 데이터 로거 기능을 이용하여 시간별, 일별, 월별의 주기로 데이터가 저장되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 발명에 따른 풍력발전기의 모니터링 장치는 풍력발전 중에 실시간으로 풍속, 일사량 및 상기 풍력발전기의해 공급되는 전력량을 나타내며, 데이터 로거 기능을 통해 시간별, 일별, 월별의 주기로 저장 할 수 있어 풍력발전의 전력량을 비교 할 수 있어 풍력 발전기의 설계 시 실제 실험을 통해 최적의 설계변수를 결정하는데 활용 될 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 종래 풍력 발전기의 모니터링 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명을 설명하기 위한 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 모니터에 표시되는 표시부의 구성이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력발전기의 모니터링 장치를 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 풍력 에너지를 전기 에너지로 변환 출력하는 풍력 발전기(201)를 포함하며, 상기 풍력 발전기(201)에서 공급되는 전력을 직류전원으로 변환하는 정류기(203), 풍속과 일사량 데이터를 검출하는 풍속계(205a)와 일사량계(205b)로 이루어져 있는 센서부(205), 상기 풍력 발전기(201)에서 생성된 R, S, T 각 상의 전압과 상기 정류기(203)로 인해 직류로 변환된 전압 및 전류, 그리고 상기 센서부(205)에서 검출된 풍속과 일사량의 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 서버프로그램으로 전송하는 인터페이스부(207), 상기 인터페이스부(207)에서 전송한 데이터를 Labview를 이용하여 모니터에 표시하는 서버 프로그램(209), 상기 서버프로그램의 데이터를 웹을 통하여 실시간 모니터링 가능한 Client 프로그램(211)을 포함한다.

먼저, Labview에 대해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

“Labview”라고 하는 프로그램은 컴퓨터상에서 실제의 기기를 보는듯한 구성이 가능하기 때문에 흔히 버츄얼 인스트루먼트(Virtual Instrument)라고도 하며, 베이직(Basic), C-언어 등의 텍스트(Text)를 기반으로 하는 프로그램 언어와 달리, 다이어그램(diagram)을 만드는 식으로 프로그래밍하도록 되어 있기 때문에 그래픽 프로그래밍 랭귀지(G)라고도 부른다.

따라서, 텍스트를 기반으로 하는 프로그램 언어는 행에서 행으로 넘어가면서 순차적으로 실행이 되는 반면에, Labview에서는 프로그램이 진행되는 순서가 데이터의 흐름에 따르고, 이러한 Labview는 각종 기기를 컴퓨터에서 제어할 수 있으며, 이를 가능하게 하기 위해서 기기들에서 보내오는 데이터를 컴퓨터에 저장할 수 있도록 여러 가지 기능들이 기본적으로 구비되어 있다.

이와 같은 Labview를 이용한 본 발명의 모니터링 장치는 각 센서부로부터 아날로그 신호를 인터페이스부로 입력 받아 상기 인터페이스부에서 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 RS-232를 통하여 PC로 입력되며 이는 랩뷰(Labview) 프로그램을 이용하여 실시간으로 물리량이 표시되도록 서버 프로그램을 구현하였다.

도 3은 랩뷰(Labview)를 이용한 서버프로그램 표시부의 실제 구성이다. R, S, T 각 상의 전압의 파형을 표시하는 표시부(301)가 포함되며, 상기 표시부의 파형은 Display SW(307)를 이용하여 On/Off 할 수 있어 각 상별로 파형을 확인 할 수 있다.

또한, 풍속을 표시하는 표시부(302), 정류된 직류 전압(303)과 전류(304)를 표시하는 표시부, 일사량을 표시하는 표시부(305), RPM을 표시하는 표시부(306)가 포함된다.

또한, Mesaurement 표시부(308)를 통하여 각 데이터의 정보를 한 눈에 확인 가능하게 구성되어 있으며 Date Logging 표시부(309)를 통하여 데이터 로거를 On/Off 설정과 날짜를 설정하여 시간별, 일별, 월별 데이터를 저장 가능하게 구성되어 있다.

또한, Client 프로그램은 서버프로그램 표시부와 같은 형태이며, Client 프로그램 실행 시 웹을 통하여 데이터를 다운로드 할 수 있게 되어있다.

전술된 바와 같이, 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력발전기의 모니터링 장치는 풍력발전 중에 실시간으로 풍속, 풍향 및 상기 풍력발전기에 의해 공급되는 전력량을 나타냄으로써, 풍력발전기의 효용가치를 실제적으로 증명할 수 있을 뿐만 아니라 풍력발전기의 설계 시 실제 실험을 통해 최적의 설계변수를 결정하는데 활용 될 수 있다는 장점이 있다.

또한, 웹을 통하여 원격지에서 실시간 모니터링을 가능하게 함으로써 원격지의 과다한 출장해소 및 전기적인 데이터 수집의 번거로움을 해소 할 수 있는 장점이 있다. 이로 인해, 본 발명에 따른 기술적 사상은 풍력 발전기 산업에 충분히 이바지할 것으로 판단된다.

Claims

풍력 에너지를 전기 에너지로 변환 출력하는 풍력 발전기; 상기 풍력 발전기에서 공급되는 전력을 직류전원으로 변환하는 정류기; 풍속과 일사량 데이터를 검출하는 풍속계와 일사량계로 이루어져 있는 센서부; 검출된 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 PC로 전송하는 인터페이스부; 상기 인터페이스부에서 전송한 데이터를 모니터에 표시하는 서버프로그램;을 포함하는 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치.
제 1항에 있어서,
Client 프로그램을 더 포함하고, 상기 Client 프로그램은 서버 프로그램으로부터 웹을 통하여 원격지에서 실시간으로 모니터링 가능하며 저장된 데이터를 다운로드 가능 한 것을 특징으로 하는 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치.
제 1항 또는 2항에 있어서,
서버프로그램과 Client프로그램은 Labview로 프로그래밍 되어 있는 것을 특징으로 하는 랩뷰(Labview)를 이용한 풍력 발전기의 웹 모니터링 장치.