KR20150050925A - 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법 - Google Patents

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Abstract

풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 이중화하여 풍력 터빈의 지속적인 운전을 실행하는 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 관한 것으로, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제1 주제어장치, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제2 주제어장치, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치에 연결된 네트워크 스위치를 포함하는 구성을 마련하여, 터빈의 운전 정지 횟수를 저감하여 풍력 터빈 이용률의 감소를 방지할 수 있다.

Description

풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법{Management system for main controller with a wind turbine and method thereof}
본 발명은 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 관한 것으로, 특히 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 이중화하여 풍력 터빈의 지속적인 운전을 실행하는 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 풍력발전시스템이란 공기의 유동이 가진 운동에너지를 이용하여 회전자(Rotor)를 회전시켜 기계적 에너지로 변환시킨 후, 이 기계적 에너지에 의해 발생되는 유도 전기를 전력계통이나 수요자에게 공급하는 시스템을 말한다.
이러한 풍력발전시스템은 지면에 대한 회전축의 방향에 따라 수평형 및 수직형으로 분류되며, 이를 구성하는 요소로는 블레이드(Blade)와 허브(Hub)로 구성된 회전자, 회전을 증속하여 발전기를 구동시키는 증속 장치(Gearbox), 전기를 생산하는 발전기(Generator), 각 구성요소의 동작 온도를 적정하게 조절하여 주는 냉각 및 난방 시스템, 각종 안정장치를 제어하는 제어기, 브레이크 장치, 전력 제어 시스템, 타워 등으로 구성되어 있다.
상기 제어기에는 주요 설비의 상태 데이터, 설비 가동시간 데이터 등을 취득하기 위한 풍력발전용 PLC가 마련된다.
이러한 제어기를 이용하여 풍력 발전기를 제어하는 기술의 일 예가 하기 문헌 1 및 2 등에 개시되어 있다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 도 1에 도시된 바와 같이, 풍력 발전기(100)가 복수의 블레이드(110), 허브(120), 나셀 (130), 타워(170) 및 기초 구조물(180)을 포함하며, 복수의 블레이드(110)가 풍력 발전기(100)로 불어오는 바람의 풍력 에너지를 회전 에너지로 변환하고, 블레이드(110)가 연결되어 있는 중심 부분에 허브(120)가 마련되고, 허브(120)에는 복수의 블레이드(110) 각각의 피치를 제어하도록 피치 드라이브(160)가 마련되고, 나셀(130)에는 풍력 발전기(100)의 전반적인 동작을 제어하는 주제어기(140)와 주제어기(140)의 제어에 따라 피치 드라이브(160)를 제어하는 피치 제어 시스템(150)을 포함하는 구조에 대해 개시되어 있다.
또 하기 특허문헌 2에는 스카다(SCADA) 시스템을 구비한 풍력 발전단지 출력제어 시스템이 연계 변압기와 메인 차단기를 통해서 전력 계통에 연결되며, 풍력 발전단지에는 다수 대의 풍력 발전기들이 마련되고, 각각의 풍력 발전기는 단일 또는 다수의 배전선으로 연결되고, 풍력 발전기의 출력은 풍력 발전 제어기에 의해서 결정되고, 풍력단지 출력제어 시스템과는 PLC와 네트워크 배선을 통해서 연결된 구조에 대해 개시되어 있다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0104786호(2013.09.25 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1297082호(2013.08.09 등록)
상술한 바와 같은 종래의 기술에서는 나셀에 마련된 나셀용 통신 I/O 모듈과 외부와의 네트워크를 위해 실행하도록 타워에 마련된 주제어장치가 직접 연결되는 구조로 마련된다.
상술한 구조에서 터빈 주제어장치가 단일 구성으로 마련되므로, 주제어장치 고장 및 주제어장치와 연결되는 다른 장치들(통신, I/O 모듈, 네트워크 스위치)과의 연결상태에 따라 터빈에 문제가 발생할 수 있고, 이에 따른 풍력 터빈 이용률 감소 및 유지보수 비용이 발생하게 된다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 주제어장치를 이중화로 구성하여 어느 하나의 주제어장치 고장 시, 다른 주제어장치에 의하여 터빈을 정지하고 않고 지속적으로 운전 가능하게 하는 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 풍력 발전기에 마련된 다수의 모듈과의 통신 불량, 충돌 및 오류를 방지하는 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템은 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 시스템으로서, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제1 주제어장치, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제2 주제어장치, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치에 연결된 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 스위치는 신호 차단장치를 통해 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치에 연결된 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 각각 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈을 통해 상기 네트워크 스위치, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 연결되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 상기 네트워크 스위치와 통신 가능하도록 동일한 IP로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 네트워크 스위치는 상기 제1 주제어장치와 제2 주제어장치의 우선 순위를 MAC(Media Access Control) 어드레스와 진단 방식에 의해 우선 순위 통신을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 신호 차단장치는 상기 제1 주제어장치의 작동 시 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제2 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 신호 차단장치는 상기 제1 주제어장치의 고장 시 상기 제1 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 실행하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 네트워크 스위치는 이더넷(Ethernet) 통신라인으로 연결되며, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와의 연결 및 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 상기 신호 차단장치와의 연결은 모듈 내부 통신망에 의해 실행되고, 상기 신호 차단장치와 상기 네트워크 스위치는 이더넷 통신라인으로 연결되며, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에 있어서, 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈은 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고, 상기 제어모듈과 상기 네트워크 스위치는 이더넷 통신라인으로 연결되며, 상기 제어모듈과 상기 제1 주제어장치의 연결 및 상기 제어모듈과 상기 제2 주제어장치의 연결은 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법은 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 방법으로서, (a) 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 구성 모듈을 초기화하는 단계, (b) 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 상태를 점검하는 단계, (c) 상기 단계 (b)에서 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 상태가 정상일 때, 상기 제1 주제어장치를 동작시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 주제어장치의 동작시 상기 제2 주제어장치의 내부 구성 모듈 간의 통신 및 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신은 차단되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법에 있어서, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 상기 네트워크 스위치와 통신 가능하도록 동일한 IP로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (b)에서의 상태 점검은 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 자체 상태 점검, 내부 구성 모듈 간의 통신 상태 점검, 상기 네트워크 스위치와의 통신 상태 점검을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법에 있어서, 상기 단계 (c)에서 상기 제1 주제어장치의 고장 시 상기 제1 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 실행되는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법에 있어서, 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 각각 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인에 연결되어 상기 제1 주제어장치와 제2 주제어장치 사이에서 각각의 상태를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 의하면, 주제어장치를 이중화로 구성하여 하나의 주제어장치의 고장 시, 다른 주제어장치에 의해 터빈을 지속적으로 운전할 수 있어 터빈의 운전 정지 횟수를 저감하여 풍력 터빈 이용률의 감소를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.
또, 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 의하면, 주제어장치의 모듈 교체 시 동일한 프로그램을 사용하므로, 유지보수의 시간 및 비용을 줄일 수 있다는 효과도 얻어진다.
또한, 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법에 의하면, 기존의 경우 주제어장치 고장 시 다른 모듈과의 통신 불량충돌 및 오류가 발생할 가능성이 있었으나, 별도의 통신 제어모듈을 적용함에 따라 다른 모듈과의 통신 불량, 충돌 및 오류를 방지할 수 있다는 효과도 얻어진다.
도 1은 종래의 풍력 발전 단지에 마련된 풍력 발전기의 개략 사시도,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도,
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도,
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도,
도 5는 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 방법을 설명하는 흐름도.
본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.
본 발명에서 적용되는 모듈(module)이라 함은 본 발명의 실시 예에 따른 방법을 수행하기 위한 하드웨어 또는 상기 하드웨어를 구동할 수 있는 소프트웨어의 기능적 또는 구조적 결합을 의미할 수 있다. 이러한 모듈은 프로그램 코드와 상기 프로그램 코드를 수행할 수 있는 하드웨어 리소스(resource)의 논리적 단위 또는 집합을 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아니다.
또 하기 설명에서 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 설명의 편의상 '제1' '제2'를 부여한 것으로서 동일 기능을 구비하며, 어느 특정의 주제어장치를 한정하는 것은 아니다. 즉, 제1 주제어장치와 제2 주제어장치는 그 순서를 반대로 지정하여도 좋다.
이하, 본 발명의 구성을 도면에 따라서 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도 이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 주제어장치의 관리 시스템은 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 시스템으로서, 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(20)에 각각 연결된 제1 주제어장치(30), 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(20)에 각각 연결된 제2 주제어장치(40), 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)에 연결된 네트워크 스위치(50)를 포함한다.
나셀용 통신 I/O 모듈부(10)은 타워 상에 장착된 터빈을 제어하기 위해 통신, 입출력 제어를 실행하고, 타워에 마련된 타워용 통신 I/O 모듈부(20)과 통신을 실행한다.
상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 풍력 발전 단지에서 각각의 풍력 발전기를 제어하기 위한 PLC(Programmable Logic Controller)에 마련된 제어장치일 수 있다.
상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 상기 네트워크 스위치(50)와 각각 동일한 통신을 실현할 수 있도록 동일한 IP로 구성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 각각 터빈 제어를 위한 동일한 연산을 실행하고, 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)가 모두 정상인 경우 우선 순위에 따라 연산, 통신 및 터빈 제어를 실행한다.
상기 네트워크 스위치(50)는 상기 제1 주제어장치(20)와 제2 주제어장치(20)의 우선 순위를 MAC(Media Access Control) 어드레스와 진단 방식에 의해 우선 순위 통신을 실행한다. 즉 상기 제1 주제어장치(20)와 제2 주제어장치(20)에는 각각의 MAC 어드레스가 마련되고, 상기 네트워크 스위치(50)는 이 MAC 어드레스에 따라 하는 제1 주제어장치(20)와 제2 주제어장치(20)를 각각 분리하여 인식한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 주제어장치의 관리 시스템에서 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(10)와 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고, 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)와 네트워크 스위치(50)는 이더넷(Ethernet) 통신라인으로 연결되며, 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 구성에 의해 본 발명의 제1 실시 예에 의하면, 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 시 상기 제1 주제어장치(30)와 네트워크 스위치(50)의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치(30) 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치(40)와 네트워크 스위치(50)의 통신을 실행한다.
따라서, 제1 주제어장치(30)의 고장 시, 제2 주제어장치(40)에 의해 터빈을 지속적으로 운전할 수 있어 터빈의 운전 정지 횟수를 저감하여 풍력 터빈 이용률의 감소를 방지할 수 있다.
다음에 본 발명의 제2 실시 예를 도 3에 따라 설명한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도 이다.
이 제 2 실시 예의 설명에서 제 1 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
상기 제2 실시 예의 특징은 상기 네트워크 스위치(50)가 신호 차단장치(60)를 통해 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)에 연결된 구조를 마련한 것이다.
상기 신호 차단장치(60)는 상기 제1 주제어장치(30)의 작동 시 상기 제2 주제어장치(40)와 네트워크 스위치(50)의 통신을 차단하고, 상기 제2 주제어장치(40) 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하는 기능을 갖는다.
또한, 상기 신호 차단장치(60)는 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 시 상기 제1 주제어장치(30)와 네트워크 스위치(50)의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치(50) 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치(40)와 네트워크 스위치(50)의 통신을 실행하여 제1 주제어장치(30)와 네트워크 스위치(50)에 의한 터빈의 제어 기능을 제2 주제어장치(40)에 의해 동일하게 제어하도록 기능 한다.
이를 위해, 본 발명의 제2 실시 예에 주제어장치의 관리 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(20)와 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)와의 연결 및 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)와 상기 신호 차단장치(50)의 연결은 모듈 내부 통신망에 의해 실행되고, 상기 신호 차단장치(60)와 상기 네트워크 스위치(50)는 이더넷 통신라인으로 연결되며, 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결된다.
상술한 바와 같이, 제1 및 제2 주제어장치(30,40) 간의 지속적인 상태 점검, 예를 들어 워치도그(Watchdog) 개념, On/Off (heart beat)의 상태점검 방식에 따라 제1 주제어장치(30)에서 고장이 발생하는 경우, 제2 주제어장치(40)가 즉시 연산, 통신 및 터빈 제어를 수행하고, 제1 주제어장치(30)의 내부 구성모듈 간 통신 및 네트워크 장치 간의 통신을 차단한다.
다음에 본 발명의 제3 실시 예를 도 4에 따라 설명한다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템의 블록도 이다.
이 제3 실시 예의 설명에서 제1 실시 예 도는 제2 실시 예와 동일 부분에는 동일 부호를 부여하고 그 반복적인 설명은 생략한다.
상기 제3 실시 예의 특징은 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)가 각각 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈(70)을 통해 상기 네트워크 스위치(50), 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(20)와 연결된 구조를 마련한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 나셀용 통신 I/O 모듈부(10) 및 타워용 통신 I/O 모듈부(20)와 상기 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈(70)은 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고, 상기 제어모듈(70)과 상기 네트워크 스위치(50)는 이더넷 통신라인으로 연결되며, 상기 제어모듈(70)과 상기 제1 주제어장치(30)의 연결 및 상기 제어모듈(70)과 상기 제2 주제어장치(40)의 연결은 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결된다.
이 제3 실시 예에서는 주제어장치 상태 점검 및 통신 제어모듈(70)을 마련하여 제1 및 제2 주제어장치(30,40) 상태 점검 모듈에 의한 주제어장치 상태감시 기능을 수행한다.
즉, 기존에 터빈의 경우 상태 점검 업무수행을 위한 별도 프로그램 반영이 필요하였지만, 본 발명의 제3 실시 예에 의하면. 제1 주제어장치(30)와 제2 주제어장치(40) 동일한 프로그램으로 적용 가능하여 모듈 교체 시 별도 프로그램 변경이 필요 없게 되어, 유지보수 시간 및 비용을 절감할 수 있다.
또한 통신 제어 모듈에 의한 통신, I/O(나셀, 타워) 모듈 및 네트워크 스위치 제어 기능을 수행하도록, 제1 및 제2 주제어장치(30,40) 상태에 따라서 터빈 내부 통신 제어, 터빈 외부 통신(UTP) 제어 가능하도록 구성할 수 있다.
따라서 종래의 기술 경우, 주제어장치 고장 시 다른 모듈과의 통신 불량, 충돌 및 오류가 발생할 가능성이 있었으나, 도 4에 도시된 바와 같은 제어모듈(70)을 마련하는 것에 의해 다른 모듈과의 통신 불량, 충돌 및 오류가 발생할 가능성이 상당히 작아진다.
다음에 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 방법에 대해 도 5에 따라 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 방법을 설명하는 흐름도이다.
본 발명에 따른 주제어장치의 관리 방법은 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 방법으로서, 먼저 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)를 마련하고, 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)와 구성 모듈을 초기화한다(S10).
상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)가 워치도그 기능을 구비한 통신라인에 의해 접속되어 있으므로, 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)의 각각, 또는 신호 차단장치(60) 또는 제어모듈(70)에 의해 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)의 상태를 점검한다(S20).
상기 단계 S20에서의 상태 점검은 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)의 자체 상태 점검, 내부 구성 모듈 간의 통신 상태 점검, 상기 네트워크 스위치와의 통신 상태 점검을 포함한다.
상기 단계 S20에서의 상태 점검의 결과, 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)의 상태가 정상일 때, 상기 제1 주제어장치(30)만을 동작시킨다(S40).
상기 단계 S40에서 제1 주제어장치(30)가 정상적으로 작동하는 경우, 상술한 동작을 종료한다. 이와 함께 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)의 상태를 점검은 계속 순차적으로 실행된다. 이를 위해 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 네트워크 스위치(40)와 통신 가능하도록 동일한 IP로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 단계 S40에서 제1 주제어장치(30)의 작동에 의해 제2 주제어장치(40)의 내부 구성 모듈 간의 통신 및 네트워크 스위치와의 통신은 제1 실시 예의 네트워크 스위치(50) 또는 제2 실시 예의 신호 차단장치(60) 또는 제3 실시 예의 제어모듈(70)에 의해 차단된다.
한편 상기 단계 S30에서 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 시, 제2 주제어장치(40)가 정상인가 판단하고(S50), 상기 단계 S50에서 제2 주제어장치(40)가 정상인 경우, 제2 주제어장치(40)를 동작시킨다. 이와 동시에 상기 제1 주제어장치(30)와 네트워크 스위치(40)의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치(30) 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신도 차단한다. 한편, 상기 제1 주제어장치(30)의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치(40)와 네트워크 스위치(40)의 통신을 실행한다(S60).
이를 위해 상기 제1 주제어장치(30) 및 제2 주제어장치(40)는 각각 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인으로 연결되어 상기 제1 주제어장치(30)와 제2 주제어장치(40) 사이에서 각각의 상태를 감지할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편 상기 단계 S50에서 제2 주제어장치(40)도 장애로 판단된 경우, 터빈을 정지(S70)시키고, 각각의 주제어장치를 점검하는 것이 바람직하다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명에 따른 풍력 터빈 주제어장치의 관리 시스템 및 관리 방법을 사용하는 것에 의해 터빈의 운전 정지 횟수를 저감하여 풍력 터빈 이용률의 감소를 방지할 수 있다.
10 : 나셀용 통신 I/O 모듈부
20 : 타워용 통신 I/O 모듈부
30 : 제1 주제어장치
40 : 제2 주제어장치
50 : 네트워크 스위치

Claims (15)

  1. 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 시스템으로서,
    나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제1 주제어장치,
    나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부에 각각 연결된 제2 주제어장치,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치에 연결된 네트워크 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 스위치는 신호 차단장치를 통해 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치에 연결된 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 각각 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈을 통해 상기 네트워크 스위치, 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 연결되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 상기 네트워크 스위치와 통신 가능하도록 동일한 IP로 구성되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 네트워크 스위치는 상기 제1 주제어장치와 제2 주제어장치의 우선 순위를 MAC(Media Access Control) 어드레스와 진단 방식에 의해 우선 순위 통신을 실행하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 신호 차단장치는 상기 제1 주제어장치의 작동 시 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제2 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 신호 차단장치는 상기 제1 주제어장치의 고장 시 상기 제1 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 실행하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 네트워크 스위치는 이더넷(Ethernet) 통신라인으로 연결되며,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와의 연결 및 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 상기 신호 차단장치와의 연결은 모듈 내부 통신망에 의해 실행되고,
    상기 신호 차단장치와 상기 네트워크 스위치는 이더넷 통신라인으로 연결되며,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  10. 제3항에 있어서,
    상기 나셀용 통신 I/O 모듈부 및 타워용 통신 I/O 모듈부와 상기 주제어장치 상태 점검 및 통신을 제어하는 제어모듈은 모듈 내부 통신망에 의해 연결되고,
    상기 제어모듈과 상기 네트워크 스위치는 이더넷 통신라인으로 연결되며,
    상기 제어모듈과 상기 제1 주제어장치의 연결 및 상기 제어모듈과 상기 제2 주제어장치의 연결은 워치도그 기능을 구비한 통신라인으로 연결되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 시스템.
  11. 풍력 발전 단지에 마련된 다수의 풍력 발전기에서 풍력 터빈의 주제어장치를 관리하는 방법으로서,
    (a) 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치와 구성 모듈을 초기화하는 단계,
    (b) 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 상태를 점검하는 단계,
    (c) 상기 단계 (b)에서 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 상태가 정상일 때, 상기 제1 주제어장치를 동작시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 주제어장치의 동작시 상기 제2 주제어장치의 내부 구성 모듈 간의 통신 및 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신은 차단되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 상기 네트워크 스위치와 통신 가능하도록 동일한 IP로 구성되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서의 상태 점검은 상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치의 자체 상태 점검, 내부 구성 모듈 간의 통신 상태 점검, 상기 네트워크 스위치와의 통신 상태 점검을 포함하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 단계 (c)에서 상기 제1 주제어장치의 고장 시 상기 제1 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치 내부에 마련된 각각의 구성 모듈 간의 통신을 차단하고, 상기 제1 주제어장치의 고장 판단과 동시에 상기 제2 주제어장치와 네트워크 스위치의 통신을 실행되는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 주제어장치 및 제2 주제어장치는 각각 워치도그(watchdog) 기능을 구비한 통신라인에 연결되어 상기 제1 주제어장치와 제2 주제어장치 사이에서 각각의 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 주제어장치의 관리 방법.
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