KR20140109132A - 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법 - Google Patents

파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 관한 것으로, 제어부가 측정부를 통해 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계, 파워커브 산출부를 통해 산출되는 파워커브 중심으로부터의 상기 파워 데이터의 편차를 연산하는 단계, 파워 데이터의 편차와 풍속에 대응되는 경고(Warning) 임계치를 비교하는 단계, 파워 데이터의 편차가 경고 임계치를 초과하면, 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람(Alarm) 임계치를 메모리부에 저장하는 단계, 메모리부의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하는 단계 및 메모리부의 기준 저장용량이 모두 채워지면 출력부를 통해서 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 파워 데이터가 파워커브 임계치의 내부와 외부에서 변동하면서 나타나는 등 다양한 이상 상황에서 정확하게 이상상태를 경보할 수 있다.
또한 본 발명은, 파워 데이터가 파워커브를 이탈하는 정도에 기초하여 경보 단계를 다르게 결정함으로써, 사용자가 정확한 상황을 인식하고 대처하도록 할 수 있다.

Description

파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법{METHOD FOR GENERATING CAUTION THROUGH MONITORING POWER CURVE}
본 발명은 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풍력터빈에서 측정되는 풍속에 의한 파워(Power) 데이터를 모니터링하여 이상 데이터가 발생하는 경우에 경보 메시지를 발생하는, 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 관한 것이다.
풍속 입력에 대한 풍력터빈의 출력을 그래프로 나타낸 파워커브(Power Curve)는 터빈 제작사에 의해 보증되어야 하는 풍력터빈의 공식적인 성능 보증 지표로서, 풍력터빈의 전체 시스템 측면에서 터빈 성능을 나타내는 대표적인 지표이다.
도 1은 종래의 다양한 이상 발생 사례에서 나타나는 풍력터빈의 출력 유형을 각각 나타낸 도면으로, 도 1에 도시된 바와 같이 이상 발생시에는 정상적인 파워커브로부터 벗어나는 출력의 움직임이 나타남을 확인할 수 있다.
이러한 관찰 결과로부터 풍력터빈의 상태감시에 있어서 파워커브를 기반으로 하는 모니터링 기법은 상태감시 시스템(Condition Monitoring System)과 동등하게 주목받고 있다.
그러나 파워커브 모니터링 기법은 풍력터빈 감시에 있어서 그 중요성에도 불구하고 아직까지 많이 연구되고 있지 않은 실정이다. 특히 파워 데이터를 모니터링하여 경보하는 방법은 파워 데이터가 단순히 파워커브 임계치를 벗어났을 때 알람 메시지를 발생시키는 간단한 수준에 그치고 있다.
일례로 종래에 독일의 ISET(Institute for Solar Energy Supply Technology)에서는 3번 연속 알람 임계치를 벗어나는 파워 데이터가 측정되고, 이어서 4번째로 알람 임계치를 벗어날 경우에 알람 메시지를 발생시키는 연구 사례가 있었다.
그러나 이와 같은 단순 알람 메시지 발생 알고리즘은 실제 현장 적용시에 발생할 수 있는 다양한 상황 속에서 여러가지 문제점을 야기한다.
도 2는 파워커브 모니터링 감시영역을 구분하여 나타낸 도면이고, 도 3은 종래의 단순 알람 메시지 발생 알고리즘 적용시에 발생할 수 있는 문제점을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이 종래에 파워커브 모니터링을 위한 감시 영역은 정상적인 데이터가 분포하는 노말존(Normal Zone), 데이터 이상을 경고해야 하는 워닝존(Warning Zone) 및 데이터 이상을 알람으로 알려야 하는 알람존(Alarm Zone)으로 구분된다.
도 3의 (A)는 파워 데이터가 순차적으로 파워커브 임계치를 벗어나서 존재하다가 한 번 파워커브 임계치 내부의 값으로 측정되고, 다시 파워커브 임계치를 벗어난 경우를 나타낸 도면이고, 도 3의 (B)는 파워커브 임계치로부터 벗어난 정도가 다른 파워 데이터를 각각 나타낸 도면이다.
도 3의 (A)와 같은 상황에서 종래의 단순 알고리즘을 적용하면 3번 연속으로 동일 종류의 이상 구간(워닝존 또는 알람존)에 존재하지 않기 때문에 경보 메시지를 발생시키지 않는다.
그러나 파워 데이터의 궤적을 살펴보면 현재 풍력터빈에는 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
또한 도 3의 (A)와 같이 동일 종류의 이상 구간에 존재하는 것은 아니지만, "워닝존 -> 알람존 -> 알람존"과 같이 3번 연속 워닝존 이상의 구간에서 존재하는 경우에는 경고(Warning) 메시지를 발생시킬 것인지 알람(Alarm) 메시지를 발생시킬 것인지에 대해서 아직 연구된 바가 없다.
도 3의 (B)의 경우에 좌측 화살표와 같은 경로보다 우측 화살표와 같은 경로가 훨씬 심각한 문제가 발생한 것으로 판단할 수 있으나, 종래의 단순 알고리즘에 따르면 동일한 상황으로 판단하여 동일한 경보를 발생시킨다.
즉, 종래에는 파워데이터가 파워커브 임계치를 이탈하였는지만을 고려하고 이탈되는 정도를 고려하지 않았기 때문에 보다 정확하게 이상 발생을 경보할 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 2003-0087712 호(2003.11.15.공개, 발명의 명칭 : 풍력발전기의 원격 감시 시스템)가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 풍력터빈에서 측정되는 풍속에 의한 파워(Power) 데이터를 모니터링하여, 파워커브(Power Curve)를 이탈하는 이상 데이터가 발생하는 경우에 파워커브 이탈 정도에 기초하여 경보 메시지를 발생하는, 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법은 제어부가 측정부를 통해 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계; 파워커브 산출부를 통해 산출되는 파워커브 중심으로부터의 상기 파워 데이터의 편차를 연산하는 단계; 상기 파워 데이터의 편차와 상기 풍속에 대응되는 경고(Warning) 임계치를 비교하는 단계; 상기 파워 데이터의 편차가 상기 경고 임계치를 초과하면, 상기 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람(Alarm) 임계치를 메모리부에 저장하는 단계; 상기 메모리부의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하는 단계; 및 상기 메모리부의 기준 저장용량이 모두 채워지면 출력부를 통해서 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계를 포함한다.
본 발명에서 상기 메모리부는 선입선출(First In First Out, FIFO) 방식에 기초하여 데이터가 처리되는 큐(Queue)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 알람 임계치는 상기 경고 임계치의 상수배인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계에서, 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 상기 파워 데이터의 편차의 총합이 상기 알람 임계치의 총합을 초과하면 알람부를 통해서 알람을 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 상기 파워 데이터의 편차의 총합이 상기 알람 임계치의 총합을 초과하지 않으면 경고부를 통해서 경고를 출력하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 파워 데이터의 편차와 상기 풍속에 대응되는 경고 임계치를 비교하는 단계에서, 상기 파워 데이터의 편차가 상기 경고 임계치를 초과하지 않으면 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 가장 오래된 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람 임계치를 삭제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계에서, 상기 제어부는 상기 메모리부의 기준 저장용량이 모두 비워질 때까지 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 메모리부의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하는 단계에서, 상기 메모리부의 기준 저장용량이 하나라도 비어 있으면 상기 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계로 회귀하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 파워 데이터가 파워커브 임계치의 내부와 외부에서 변동하면서 나타나는 등 다양한 이상 상황에서 정확하게 이상상태를 경보할 수 있다.
또한 본 발명은, 파워 데이터가 파워커브를 이탈하는 정도에 기초하여 경보 단계를 다르게 결정함으로써, 사용자가 정확한 상황을 인식하고 대처하도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 다양한 이상 발생 사례에서 나타나는 풍력터빈의 출력 유형을 각각 나타낸 도면이다.
도 2는 파워커브 모니터링 감시영역을 구분하여 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 단순 알람 메시지 발생 알고리즘 적용시에 발생할 수 있는 문제점을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 구현하기 위한 경보 발생 장치의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 의한 알람 발생 및 해당 풍력터빈의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 의한 알람, 경고 발생 및 해당 풍력터빈의 상태를 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 구현하기 위한 경보 발생 장치의 기능 블록도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 구현하기 위한 경보 발생 장치는 측정부(10), 파워커브 산출부(20), 제어부(30), 메모리부(40) 및 출력부(50)를 포함한다.
측정부(10)는 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈(1)의 회전을 통해서 발생하는 파워(Power)를 측정하는 장치로서, 구체적으로 풍속을 측정하는 풍속 측정부(미도시)와 파워를 측정하는 파워 측정부(미도시)를 포함할 수 있으며 측정된 풍속 및 파워 데이터를 후술하는 제어부(30)로 전달한다.
파워커브(Power Curve) 산출부(20)는 풍속에 대응하여 산출되는 파워의 정상 범위를 산출하며, 파워커브의 중심선을 기준으로 벗어날 수 있는 제한값인 임계치를 연산함으로써, 파워커브를 산출한다.
구체적으로 파워커브 산출부(20)는 가변 속도 빈(Variable Velocity Bin)을 통해 풍력발전의 입력 데이터를 분류하고, 분류된 입력 데이터에 대해 빈 별로 파워 평균값과 표준 편차를 계산하고, 계산된 빈 별 파워 평균값에 대한 파워커브를 추정하고, 추정된 파워커브를 이동시키면서 파워커브 임계치값을 탐색함으로써, 정확한 파워커브를 산출한다.
본 실시예에서 예로 든 파워커브 산출 방법은 하나의 예에 불과한 것으로, 본 실시예는 이에 한정되지 않으므로 공지 또는 기타 공지되지 않은 다양한 방법을 통해서 파워커브를 산출할 수 있다.
제어부(30)는 측정부(10)를 통해서 측정된 파워 데이터가 파워커브 임계치를 벗어나는지 모니터링하고, 파워 데이터가 파워커브 임계치를 벗어난 경우에 경보를 발생시킨다.
특히 본 실시예에서 제어부(30)는 파워커브 임계치로서, 경고 임계치와 알람 임계치를 설정한다. 즉, 경고 임계치를 벗어난 파워 데이터가 발생하면 경고(Warning)를 출력하고, 알람 임계치를 벗어난 파워 데이터가 발생하면 알람(Alarm)을 출력하기 위한 임계치를 각각 설정한다.
이와 같이 본 실시예에서 제어부(30)는 파워커브 임계치를 구분해서 설정하기 때문에 파워커브로부터 파워 데이터가 벗어난 정도에 기초하여 다르게 경보를 출력할 수 있다.
구체적으로 알람 임계치는 경고 임계치의 상수배인 것으로 설정하여, 제어부(30)는 파워커브 중심으로부터 파워 데이터가 많이 이탈할수록 경고를 출력하다가 알람을 출력하는 방식으로 다르게 경보를 발생시킨다.
본 실시예에서는 파워커브 임계치로 경고 임계치와 알람 임계치를 설정하였으나, 이에 한정되는 것은 아니므로 임계치를 더욱 세분화하여 경보를 발생시키는 것도 가능하다.
또한 파워 데이터가 파워커브 임계치 내, 외부를 넘나들면서 측정되는 경우에 정확한 경보 발생을 위해서, 제어부(30)는 파워 데이터가 파워커브 임계치를 벗어나는 경우에 파워커브 임계치를 벗어난 파워 데이터가 파워커브 중심으로부터 이탈한 정도인 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람 임계치를 메모리부(40)에 저장한다.
그리고 제어부(30)는 전술한 데이터가 메모리부(40)의 기준 저장용량을 모두 채웠을 때, 메모리부(40)에 저장된 파워 데이터의 편차가 경고 임계치 및 알람 임계치의 총합을 초과하는지 판단함으로써, 경보 발생 단계(경고, 알람)를 결정하여 출력한다.
제어부(30)에 의한 구체적인 경보 발생 과정은 후술하기로 한다.
메모리부(40)는 제어부(30)의 제어로 파워커브 임계치(경고 임계치, 알람 임계치)를 벗어나는 파워 데이터에 대해서, 파워 데이터의 편차, 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람 임계치를 저장한다.
구체적으로 본 실시예에서의 메모리부(40)는 선입선출(First In First Out, FIFO) 방식에 기초하여 데이터가 처리되는 큐(Queue)인 것을 특징으로 한다.
즉, 메모리부(40)는 먼저 입력되는 데이터를 우선으로 저장하고 나중에 입력되는 데이터를 나중에 저장하며, 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 채워지면 먼저 입력된 데이터가 우선으로 제거되고 나중에 입력된 데이터가 나중에 제거된다.
출력부(50)는 제어부(30)의 제어로 파워 데이터가 파워커브 임계치를 이탈하는 경우에 경보를 발생시키는 장치로서, 특히 본 실시예에서 출력부(50)는 경고부(52) 및 알람부(54)를 포함하여 파워 데이터가 파워커브를 이탈한 정도에 기초하여 다르게 경보할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법의 구현 과정을 설명하는 절차 흐름도이다.
도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법의 구현 과정을 살펴보면, 먼저 제어부(30)는 측정부(10)를 통해 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈(1)의 파워 데이터를 수집한다(S10).
그리고 제어부(30)는 파워커브 산출부(20)를 통해 산출된 파워커브 중심으로부터의 파워 데이터의 편차를 연산한다(S20).
즉, 파워커브 산출부(20)를 통해 산출된 파워커브는 각 풍속에 대응되는 정상 파워커브의 중심값을 가지므로, 본 실시예에서 제어부(30)는 모든 파워 데이터에 대해서 파워커브 중심으로부터의 편차를 연산함으로써, 파워 데이터가 파워커브로부터 얼마나 이탈하는지 판단한다.
다음으로 제어부(30)는 각 풍속에 의해 발생한 파워 데이터를 기초로 연산한 파워 데이터의 편차(Pi)와 풍속에 대응되는 경고 임계치(Wi)를 비교하고(S30), 파워 데이터의 편차(Pi)가 경고 임계치(Wi)를 초과하면 해당 파워 데이터의 편차(Pi), 경고 임계치(Wi) 및 알람 임계치(Ai)를 메모리부(40)에 저장한다(S40).
본 실시예에서 제어부(30)는 파워 데이터가 파워커브 임계치 내, 외부를 넘나들면서 측정되는 경우에 정확한 경보 발생을 위해서, 한 번의 파워 데이터에 기초하여 경보 발생 여부를 판단하는 것이 아니고, 우선적으로 메모리부(40)에 해당 데이터를 누적하였다가 인접 데이터들을 종합하여 경보 발생 여부를 판단한다.
이에, 제어부(30)는 메모리부(40)의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하여(S50), 메모리부(40)의 기준 저장용량이 하나라도 비어 있으면 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계(S10)로 회귀한다.
이 때 기준 저장용량은 파워커브를 모니터링하기 위해서 참조하는 파워 데이터의 개수로 설정하며, 모니터링의 신뢰도나 정확성에 기초하여 다르게 설정할 수 있다.
반면, 전술한 단계(S50)에서 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 채워지면 제어부(30)는 출력부(50)를 통해서 풍력터빈(1)에 대한 경보를 발생시킨다.
구체적으로 제어부(30)는 메모리부(40)에 저장된 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00001
)과 알람 임계치의 총합(
Figure pat00002
)을 비교하고(S60), 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00003
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00004
)을 초과하면 알람부(54)를 통해서 알람을 출력한다(S70).
반면 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00005
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00006
)을 초과하지 않으면 경고부(52)를 통해서 경고를 출력한다(S80).
그리고 전술한 단계(S30)에서 파워 데이터의 편차(Pi)가 경고 임계치(Wi)를 초과하지 않으면, 제어부(30)는 메모리부(40)에 저장된 가장 오래된 파워 데이터의 편차(Po), 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치(Wo) 및 알람 임계치(Ao)를 삭제하고 전술한 단계(S10)으로 회귀한다(S32).
메모리부(40)에는 비정상적인 값을 갖는 파워 데이터 및 이와 관련된 데이터가 저장되어 있기 때문에, 메모리부(40)에 데이터가 존재하는 것은 최근에 비정상적인 파워 데이터가 측정된 것을 의미한다.
따라서 본 실시예에서는 파워 데이터의 편차가 경고 임계치를 초과하지 않는 정상적인 파워 데이터가 측정되는 경우에는 메모리부(40)를 순서대로 비움으로써, 비정상적인 값이 측정된 과거 데이터를 삭제한다.
그리고 전술한 단계(S10 내지 S80)는 풍력터빈(1)의 파워 데이터를 측정하는 주기에 따라 반복적으로 수행되는데, 본 실시예에서 제어부(30)는 풍력터빈에 대한 경보(S70, S80)를 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 비워질 때까지 발생시킨다.
즉, 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 채워져서 경보를 발생시킨 이후에는 정상적인 파워 데이터가 측정되어 메모리부(40)의 모든 데이터가 삭제되기 전까지는 이전에 발생시키던 경보(경고 또는 알람)를 계속해서 발생시킨다.
이하에서는 본 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법을 적용하여 경보를 발생시키는 일례를 살펴보기로 한다. 이 때 메모리부(40)는 세 주기동안 측정된 파워 데이터를 저장 할 수 있는 기준 저장용량을 갖는 경우로 가정한다.
본 실시예에서는 도 3의 (A)와 같이 파워 데이터가 노말존(Normal Zone) -> 워닝존(Warning Zone) -> 알람존(Alarm Zone) -> 알람존(Alarm Zone) -> 노말존(Normal Zone) -> 알람존(Alarm Zone)순으로 측정되는 경우를 표1을 통해 살펴보기로 한다.
파워 데이터 위치 메모리부 저장 상태 판단

제1상황
노말존


제2상황
워닝존
 P1-w
W1
A1

제3상황
알람존
 P2-a P1-w
W2 W1
A2 A1

제4상황
알람존
 P3-a P2-a P1-w
경보 발생
W3 W2 W1
A3 A2 A1

제5상황
노말존
 P3-a P2-a
경보 발생
W3 W2
A3 A2

제6상황
알람존
 P4-a P3-a P2-a
경보 발생
W4 W3 W2
A4 A3 A2
(Pi-w는 파워 데이터가 워닝존에 위치하는 경우, Pi-a는 파워 데이터가 알람존에 위치하는 경우를 나타냄)
제1상황에서는 파워 데이터의 편차가 경고 임계치를 초과하지 않는 노말존에 위치하므로, 메모리부는 비어 있고 제어부(30)는 경보를 발생시키지 않는다.
제2상황에서는 파워 데이터의 편차(P1)가 경고 임계치(W1)를 초과하는 워닝존에 위치하므로, 제어부(30)는 파워 데이터의 편차(P1), 경고 임계치(W1) 및 알람 임계치(A1)를 메모리부(40)에 저장한다. 그러나 메모리부(40)의 기준 저장용량을 모두 채우지 못하였으므로 경보는 발생시키지 않는다.
제3상황에서는 파워 데이터의 편차(P2)가 경고 임계치(W2)를 초과하는 알람존에 위치하므로, 제어부(30)는 파워 데이터의 편차(P2), 경고 임계치(W2) 및 알람 임계치(A2)를 메모리부(40)에 저장한다. 그러나 메모리부(40)의 기준 저장용량을 모두 채우지 못하였으므로 경보는 발생시키지 않는다.
제4상황에서는 파워 데이터의 편차(P3)가 경고 임계치(W3)를 초과하는 알람존에 위치하므로, 제어부(30)는 파워 데이터의 편차(P3), 경고 임계치(W3) 및 알람 임계치(A3)를 메모리부(40)에 저장한다. 그리고 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 채워졌으므로 제어부(30)는 경보를 발생시킨다.
제5상황에서는 파워 데이터의 편차(P4)가 경고 임계치(W4)를 초과하지 않는 노말존에 위치하므로, 제어부(30)는 메모리부(40)에 저장된 가장 오래된 파워 데이터의 편차(P1), 경고 임계치(W1) 및 알람 임계치(A1)를 삭제한다. 그러나 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 비워지지 않았으므로 제어부(30)는 경보를 유지한다.
제6상황에서는 파워 데이터의 편차(P4)가 경고 임계치(W4)를 초과하는 알람존에 위치하므로, 제어부(30)는 파워 데이터의 편차(P4), 경고 임계치(W4) 및 알람 임계치(A4)를 메모리부(40)에 저장한다. 그리고 메모리부(40)의 기준 저장용량이 모두 채워졌으므로 제어부(30)는 경보를 발생시킨다.
전술한 제4상황 내지 제6상황에서 제어부(30)는 경보를 발생시키므로 구체적으로 어떤한 경보(경고, 알람)를 발생시키는지 이하의 표 2 내지 표 5를 통해 살펴본다.
P3-w P2-w P1-w
W3 W2 W1
A3 A2 A1
(모든 파워 데이터가 워닝존에 위치)
P3-a P2-w P1-w
W3 W2 W1
A3 A2 A1
(2세트 파워 데이터는 워닝존, 1세트 파워 데이터는 알람존 위치)
P3-a P2-a P1-w
W3 W2 W1
A3 A2 A1
(1세트 파워 데이터는 워닝존, 2세트 파워 데이터는 알람존 위치)
P3-a P2-a P1-a
W3 W2 W1
A3 A2 A1
(모든 파워 데이터가 알람존에 위치)
표 2와 같이 모든 파워 데이터가 워닝존에 위치하는 경우에는 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00007
= P1 + P2 + P3)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00008
= A1 + A2 + A3)을 초과할 수 없으므로, 제어부(30)는 경고를 출력한다.
표 3과 같이 2세트 파워 데이터는 워닝존, 1세트 파워 데이터는 알람존에 위치하는 경우에는 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00009
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00010
)을 초과할 수도 있고 초과하지 않을 수도 있으므로, 구체적인 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00011
)에 따라 제어부(30)는 경고 또는 알람을 출력한다.
표 4와 같이 1세트 파워 데이터는 워닝존, 2세트 파워 데이터는 알람존에 위치하는 경우에는 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00012
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00013
)을 초과할 수도 있고 초과하지 않을 수도 있으므로, 구체적인 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00014
)에 따라 제어부(30)는 경고 또는 알람을 출력한다.
표 5와 같이 모든 파워 데이터가 알람존에 위치하는 경우에는 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00015
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00016
)을 초과하게 되므로, 제어부(30)는 알람을 출력한다.
전술한 바와 같이 본 실시예에서 제어부(30)는 파워 데이터가 워닝존이나 알람존에 위치하는 횟수와 관계없이, 실질적으로 파워 데이터가 파워커브를 이탈한 정도에 기초하여 경고를 출력할 것인지 알람을 출력할 것인지 결정하므로, 신뢰성 높은 경보를 발생시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 의한 알람 발생 및 해당 풍력터빈의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 도 6a는 3개월간의 풍력터빈(1) 동작시에 측정되는 풍속에 의한 파워 데이터를 나타낸 도면이고, 도 6b는 본 실시예에 기초하여 알람을 발생시킨 구간을 나타낸 도면이며, 도 6c는 본 실시예에 기초하여 알람을 발생시킬 당시에 풍력터빈의 상태를 나타낸 도면이다.
도 6b는 도 6a의 점선 내의 파워 데이터에 기초하여 알람을 발생시킨 것이며, 구체적으로 11,840번째 파워 데이터부터 11,849번째 파워 데이터까지 알람을 출력한 것을 확인할 수 있다.
도 6c를 참조하면 풍력터빈(1)으로부터 11,838번째 파워 데이터부터 비정상적인 값을 갖기 때문에 파워 데이터를 메모리부(40)에 저장하다가 세 번의 비정상적인 파워 데이터가 측정되는 11,840번째에 알람을 출력한 것이다.
또한 11,848번째부터 세 번의 정상적인 파워 데이터가 측정됨으로 인해서 메모리부(40)의 기준 저장용량이 11,850번째에 모두 비워졌기 때문에 11,850번째에 알람을 해제한 것을 확인할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법에 의한 알람, 경고 발생 및 해당 풍력터빈의 상태를 나타낸 도면이다.
도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 도 7b는 도 7a에서 파워커브를 이탈한 파워 데이터에 기초하여 알람을 발생시킨 것이며, 11,550번째 파워 데이터부터 11,630번째 파워 데이터까지의 경보 발생 여부를 나타낸다.
도 7c를 참조하면 풍력터빈(1)으로부터 11,554번째 파워 데이터부터 비정상적인 값을 갖기 때문에 파워 데이터를 메모리부(40)에 저장하다가 세 번의 비정상적인 파워 데이터가 측정되는 11,556번째에 알람을 출력하였고, 11,558번째부터 세 번의 정상적인 파워 데이터가 측정되었기 때문에 11,560번째에 알람을 해제하였다.
또한 11,563번째 파워 데이터부터 비정상적인 값을 갖기 때문에 세 번의 비정상적인 파워 데이터가 측정되는 11,565번째에 알람을 출력하였고, 11,568번째에는 파워 데이터의 편차의 총합(
Figure pat00017
)이 알람 임계치의 총합(
Figure pat00018
)을 초과하지 못하여 알람이 아닌 경고를 출력한 것을 확인할 수 있으며, 계속해서 정상적인 파워 데이터가 측정되어 11,571번째에 알람을 해제하였다.
더불어 11,576번째 파워 데이터부터 비정상적인 값을 갖기 때문에 세 번의 비정상적인 파워 데이터가 측정되는 11,578번째에 알람을 출력하였고, 11,624번째부터 세 번의 정상적인 파워 데이터가 측정되었기 때문에 11,626번째에 알람을 해제하였다.
본 실시예에 따르면, 파워 데이터가 파워커브 임계치의 내부와 외부에서 변동하면서 나타나는 등 다양한 이상 상황에서 정확하게 이상상태를 경보할 수 있다.
또한 본 실시예는, 파워 데이터가 파워커브를 이탈하는 정도에 기초하여 경보 단계를 다르게 결정함으로써, 사용자가 정확한 상황을 인식하고 대처하도록 할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 풍력터빈 10: 측정부
20: 파워커브 산출부 30: 제어부
40: 메모리부 50: 출력부
52: 경고부 54: 알람부

Claims (8)

  1. 제어부가 측정부를 통해 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계;
    파워커브 산출부를 통해 산출되는 파워커브 중심으로부터의 상기 파워 데이터의 편차를 연산하는 단계;
    상기 파워 데이터의 편차와 상기 풍속에 대응되는 경고(Warning) 임계치를 비교하는 단계;
    상기 파워 데이터의 편차가 상기 경고 임계치를 초과하면, 상기 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람(Alarm) 임계치를 메모리부에 저장하는 단계;
    상기 메모리부의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하는 단계; 및
    상기 메모리부의 기준 저장용량이 모두 채워지면 출력부를 통해서 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계
    를 포함하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부는 선입선출(First In First Out, FIFO) 방식에 기초하여 데이터가 처리되는 큐(Queue)인 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 알람 임계치는 상기 경고 임계치의 상수배인 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계에서, 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 상기 파워 데이터의 편차의 총합이 상기 알람 임계치의 총합을 초과하면 알람부를 통해서 알람을 출력하는 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 상기 파워 데이터의 편차의 총합이 상기 알람 임계치의 총합을 초과하지 않으면 경고부를 통해서 경고를 출력하는 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 파워 데이터의 편차와 상기 풍속에 대응되는 경고 임계치를 비교하는 단계에서, 상기 파워 데이터의 편차가 상기 경고 임계치를 초과하지 않으면 상기 제어부는 상기 메모리부에 저장된 가장 오래된 파워 데이터의 편차, 해당 풍속에 대응되는 경고 임계치 및 알람 임계치를 삭제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 단계에서, 상기 제어부는 상기 메모리부의 기준 저장용량이 모두 비워질 때까지 상기 풍력터빈에 대한 경보를 발생시키는 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리부의 기준 저장용량의 저장 상태를 감지하는 단계에서, 상기 메모리부의 기준 저장용량이 하나라도 비어 있으면 상기 풍속 및 풍속에 의한 풍력터빈의 파워 데이터를 수집하는 단계로 회귀하는 것을 특징으로 하는 파워커브 모니터링을 통한 경보 발생 방법.
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