KR20150107297A - 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법 - Google Patents

풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계통 전원이 상실되었을 경우, 풍력 발전 단지의 변전소 내에 설치된 하나의 비상 발전기에서 통합적으로 풍력 발전 시스템에 비상 전원을 공급할 수 있도록 하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 계통 전원이 상실되어 있는 동안, 풍력 발전기 측으로 계통 전원 상실 신호를 전송하는 비상 발전기; 및 계통 전원이 상실된 상태에서 비상 전원이 필요하게 되면, 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하는 복수의 풍력 발전기를 포함하며, 상기 비상 발전기는 발전부를 오프(OFF)하고 있다가 상기 풍력 발전기로부터 전력 요구 신호를 수신하면, 발전부를 온(ON)시켜 상기 풍력 발전기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급하되, 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 비상 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 본 발명은 비상 발전기를 각각의 풍력 발전기에 설치하지 않아도 되므로, 비상 발전기에 낮은 보호등급을 적용할 수 있으며, 설치 비용을 줄일 수 있고, 풍력 발전 단지의 변전소 내에 설치된 하나의 비상 발전기를 이용하여 풍력 발전 시스템에 비상 전원을 공급하므로, 비상 발전기의 부하율을 높일 수 있고, 연료 공급 등의 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.

Description

풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPLYING EMERGENCY POWER OF WIND POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 계통 전원이 상실되었을 경우, 풍력 발전 단지의 변전소 내에 설치된 하나의 비상 발전기에서 통합적으로 풍력 발전 시스템에 비상 전원을 공급할 수 있도록 하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
자연 바람에 의해 풍력 에너지를 얻는 풍력 발전 시스템은 다양한 형태의 풍차를 이용하여 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하고, 기계적 에너지로 발전기를 구동하여 전력을 얻어내는 시스템으로, 환경 친화적이고, 무한정의 자원을 이용하는 등 여러 가지 이점이 많은 신 재생에너지원이라 할 수 있다.
이러한, 풍력 발전 시스템은 일반적으로 풍력 발전기를 대규모 병렬 연계하는 대규모 단지를 조성하여 전력을 생산하고, 이를 전력계통(Power Grid)에 연계하여 운영한다.
한편, 계통의 이상 등으로 계통 전원이 상실(Grid Loss)되었을 경우, 요(Yaw), 유압 장치(Hydraulic Unit), 제어부 등의 주요 부하에 전원을 공급할 수 없게 되어, 갑작스런 돌풍과 같은 상황에서 시스템 하중이 증가할 수 있다.
따라서, 계통 전원 상실시에도 풍력 발전 시스템의 주요 부하에 전원을 공급할 수 있는 비상 전원 공급 장치가 요구된다.
도 1은 종래 기술에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 종래에는 디젤 발전기로 구현된 비상 발전기(1)를 이용하여 계통 전원이 상실되었을 때 풍력 발전 시스템으로 비상 전원을 공급하는데, 종래에는 비상 발전기(1)가 각각의 풍력 발전기(5) 하부 구조물 외부 플랫폼에 설치되므로, 비상 발전기(1)의 무게로 인해 외부 플랫폼의 하중이 증가되고, 해수 해풍에 직접적으로 노출되어 높은 보호등급이 요구되는 문제점이 있다.
또한, 각각의 풍력 발전기(5)를 위한 비상 발전기(1)로 인해 최대 공급 가능 전력량 대비 평균사용 전력량이 낮아 부하율이 낮게 되어 요구 부하량 대비 과설비가 요구되는 문제점이 있다.
한국등록특허공보 제10-1358276호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 계통 전원이 상실되었을 경우, 풍력 발전 단지의 변전소 내에 설치된 하나의 비상 발전기에서 통합적으로 풍력 발전 시스템에 비상 전원을 공급할 수 있도록 하고, 비상 발전기와 풍력 발전 시스템 간의 전력 요구량에 따른 비상 전원 공급 제어를 수행할 수 있도록 하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치는, 계통 전원이 상실되어 있는 동안, 풍력 발전기 측으로 계통 전원 상실 신호를 전송하는 비상 발전기; 및 계통 전원이 상실된 상태에서 비상 전원이 필요하게 되면, 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하는 복수의 풍력 발전기를 포함하며, 상기 비상 발전기는 발전부를 오프(OFF)하고 있다가 상기 풍력 발전기로부터 전력 요구 신호를 수신하면, 발전부를 온(ON)시켜 상기 풍력 발전기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급하되, 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 비상 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법은, 비상 발전기에서 계통 전원의 상실이 감지되는 동안, 풍력 발전기 측으로 계통 전원 상실 신호를 전송하는 과정; 상기 계통 전원의 상실을 감지한 풍력 발전기에서 비상 전원이 필요하게 되면, 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하는 과정; 상기 비상 발전기가 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하는 지를 확인하는 과정; 및 상기 확인결과 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 각각의 풍력 발전기에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기에만 전력을 공급하는 전력 공급 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 따르면, 비상 발전기를 각각의 풍력 발전기에 설치하지 않아도 되므로, 비상 발전기에 낮은 보호등급을 적용할 수 있으며, 설치 비용을 줄일 수 있다.
또한, 풍력 발전 단지의 변전소 내에 설치된 하나의 비상 발전기를 이용하여 풍력 발전 시스템에 비상 전원을 공급하고, 전력 공급 제어를 실시하므로, 비상 발전기의 부하율을 높일 수 있으며, 연료 공급 등의 유지 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 전기적인 구성을 개략적으로 보인 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법을 설명하기 위한 처리도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 구성을 개략적으로 보인 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치의 전기적인 구성을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2 및 도 3에서, 비상 발전기(10)는 계통 전원이 상실되면, 이를 감지하여 풍력 발전기(20) 측으로 계통 전원 상실 신호(Grid Loss Signal)를 전송하기 시작한다.
전술한, 계통 전원 상실 신호는 계통 전원 상실을 감지한 순간부터 계통 전원이 회복될 때까지 비상 발전기(10)에서 풍력 발전기(20) 측으로 전송하는 신호로서, 계통 전원이 상실되었을 때, 비상 발전기(10)에서 풍력 발전기(20) 측으로 공급하는 전원을 계통 전원으로 잘못 인식되는 것을 방지하기 위해 보내는 신호이다. 이에 따라, 풍력 발전기(20)는 비상 발전기(10)로부터 계통 전원 상실 신호가 인가되고 있는 동안에 전원이 공급되면, 해당 전원을 비상 발전기(10)에서 공급하는 전원으로 판단한다.
전술한, 비상 발전기(10)는 통신부(11), 계통 전원 상실 감지부(13), 메모리부(15), 발전부(17), 제어부(19)를 포함한다.
통신부(11)는 제어부(19)의 제어하에 풍력 발전기(20)와의 통신을 담당하는 것으로, 각 풍력 발전기(20)의 통신부(21)와 통신망을 통해 연결되어 있다.
이러한, 통신부(11)는 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받아 구동되는 것이 바람직하다.
계통 전원 상실 감지부(13)는 계통 전원이 상실되면, 이를 감지하여 제어부(19)로 계통 전원이 상실되었음을 통보한다.
메모리부(15)는 풍력 발전기(20) 측으로 공급할 전력의 우선 순위에 대한 정보와, 각각의 풍력 발전기(20)에 고유하게 할당되어 있는 발전기 식별 정보(예를 들어, 제1풍력 발전기-0001, 제2풍력 발전기-0002, 제3풍력 발전기-0003, 제4풍력 발전기-0004, …)와, 풍력 발전기(20) 측에서 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보(예를 들어, 배터리 충전 전력-01, 요잉 모터 구동 전력-02, 유압 장치 구동 전력-03, 히터 구동 전력-04, …)를 저장하고 있다.
발전부(17)는 제어부(19)의 제어하에 구동되어 전력을 생산한다.
제어부(19)는 계통 전원 상실 감지부(13)를 통해 계통 전원 상실이 감지되면, 비상 발전기(10)의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 전환하고, 통신부(11)를 통해 풍력 발전기(20)로 계통 전원 상실 신호를 전송하기 시작한다. 그리고, 발전부(17)를 오프(OFF)하고 있다가 풍력 발전기(20)로부터 전력 요구 신호(Power Demand Signal)를 수신하게 되면, 발전부(17)를 온(ON)시켜 풍력 발전기(20)에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급한다.
또한, 제어부(19)는 복수의 풍력 발전기(20)로부터 전력 요구 신호를 수신하는 경우, 복수의 풍력 발전기(20)에서 요구하는 전력량이 비상 발전기(10)의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기(20) 측에서 요구한 전력의 우선 순위에 따라 일부 풍력 발전기(20)에 우선 전력을 공급하고, 나머지 풍력 발전기(20)는 대기시켰다가 전력을 공급한다. 즉, 제어부(19)는 풍력 발전기(20) 측에서 요구한 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기(20)와 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기(20)를 선정하여 전력을 공급한다.
예를 들어, 전력의 우선 순위가 배터리 충전 전력, 요잉 모터 구동 전력, 유압 장치 구동 전력, 히터 구동 전력 순으로 되어 있다고 가정했을 때, 제1풍력 발전기(20)가 요잉 모터 구동 전력을 요구하고, 제2풍력 발전기(20)가 배터리 충전 전력을 요구하고, 제3풍력 발전기(20)가 히터 구동 전력을 요구하면, 전력의 우선 순위에 따라 제2풍력 발전기(20), 제1풍력 발전기(20), 제3풍력 발전기(20) 순으로 전력을 공급하되, 비상 발전기(10)의 정격출력이 제2풍력 발전기(20)와 제1풍력 발전기(20)로는 전력을 공급할 수 있지만, 제3풍력 발전기(20)로는 전력을 공급할 수 없을 경우에는 도 4에 도시하는 바와 같이 제2풍력 발전기(20)와 제1풍력 발전기(20)로는 전력 공급 신호(Connection OK Signal)를 전송하고, 제3풍력 발전기(20)로는 전력 대기 신호(Power Wait Signal)를 전송한다.
전술한, 비상 발전기(10)는 풍력 발전 단지의 변전소 건물 내에 설치되어, 해수 및 해풍에 직접적으로 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 풍력 발전기(20)는 계통 전원이 상실되었을 때, 배터리 전원으로는 구동하기 어려운 요잉 모터(Yawing Motor), 히터(Heater), 유압 장치(Hydraulic Unit) 등의 보조 기기를 구동할 필요가 있는 경우, 비상 발전기(10)로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송한다.
전술한, 풍력 발전기(20)는 통신부(21), 계통 전원 상실 감지부(23), 메모리부(25), 전원 스위치(26), 보조 기기(27), 제어부(29)를 포함하여 이루어진다.
통신부(21)는 제어부(29)의 제어하에 비상 발전기(10)와의 통신을 담당하는 것으로, 비상 발전기(10)의 통신부(11)와 통신망을 통해 연결되어 있다.
이러한, 통신부(21)는 배터리(미도시)로부터 전원을 공급받아 구동되는 것이 바람직하다.
계통 전원 상실 감지부(23)는 계통 전원이 상실되면, 이를 감지하여 제어부(29)로 계통 전원이 상실되었음을 통보한다.
메모리부(25)는 풍력 발전기(20) 자신에게 고유하게 할당되어 있는 발전기 식별 정보와 비상 발전기(10)로 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보(예를 들어, 배터리 충전 전력-01, 요잉 모터 구동 전력-02, 유압 장치 구동 전력-03, 히터 구동 전력-04, …)를 저장하고 있다.
전원 스위치(26)는 제어부(29)의 제어하에 개폐되어 비상 발전기(10)로부터 공급되는 전력을 배터리 충전 장치, 요잉 모터, 히터, 유압 장치 등의 보조 기기(27)로 인가 또는 차단한다.
제어부(29)는 계통 전원 상실 감지부(23)를 통해 계통 전원 상실이 감지되면, 계통 전원 상실 이외에 다른 에러가 발생했는 지를 확인하여, 다른 에러가 발생하지 않은 경우에는 자신의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 전환하고, 비상 발전기(10)로부터 계통 전원 상실 신호가 수신되고 있는 상태에서, 즉 계통 전원이 상실된 상태에서 배터리 충전 장치, 요잉 모터, 히터, 유압 장치 등의 보조 기기(27)를 구동하기 위한 전력이 요구되는 지를 체크하고, 보조 기기(27)를 구동하기 위한 전력이 요구되는 경우에는, 통신부(21)를 통해 비상 발전기(10)로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송한다.
전술한 바와 같이, 비상 발전기(10)로 전력 요구 신호를 전송할 때, 제어부(29)는 전력 요구 신호에 비상 발전기(10)로 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보와 풍력 발전기(20) 자신에게 고유하게 할당되어 있는 발전기 식별 정보를 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 요구 전력 식별 정보로 배터리 충전에 필요한 배터리 충전 전력은 01, 요잉 모터 구동에 필요한 요잉 모터 구동 전력은 02, 유압 장치 구동에 필요한 유압 장치 구동 전력은 03, 히터 구동에 필요한 히터 구동 전력은 04로 설정되어 있다고 가정했을 때, 제2풍력 발전기(20)가 비상 발전기(10)로 배터리 충전 전력을 요구하는 경우, 제2풍력 발전기(20)의 제어부(29)는 전력 요구 신호에 배터리 충전 전력을 나타내는 01과 제2풍력 발전기(20) 자신의 식별 정보(예를 들어, 0002)를 포함시켜 전송한다.
또한, 제어부(29)는 비상 발전기(10)로 전력 요구 신호를 전송한 후, 비상 발전기(10)로부터 전력 공급 신호를 수신하면, 전원 스위치(26)를 폐쇄시켜 비상 발전기(10)로부터 공급되는 전력이 보조 기기(27)로 인가되도록 하고, 비상 발전기(10)로부터 전력 대기 신호를 수신하면, 전원 스위치(26)를 개방시켜 비상 발전기(10)로부터 공급되는 전력이 보조 기기(27)로 인가되지 않도록 한다.
또한, 제어부(29)는 계통 전원이 상실된 상태에서 전력이 공급되면, 비상 발전기(10)로부터 계통 전원 상실 신호가 수신되고 있는 상태인지를 확인하여, 계통 전원 상실 신호가 수신되고 있는 상태이면, 공급되는 전력을 비상 발전기(10)에서 공급되는 전력으로 판단하고, 계통 전원 상실 신호가 수신되고 있지 않으면, 계통 전원이 살아난 것으로 판단하여 정상 운전을 수행한다.
한편, 중계기(30)는 비상 발전기(10)와 복수의 풍력 발전기(20) 간의 신호 중계를 수행하는 것으로, 중계기(30)는 비상 발전기(10)에서 전송한 계통 전원 상실 신호를 수신하여 풍력 발전기(20) 측으로 전송하거나, 복수의 풍력 발전기(20)에서 전송한 전력 요구 신호를 수신하여 비상 발전기(10) 측으로 전송한다.
전술한, 중계기(30)는 비상 발전기(10)와 복수의 풍력 발전기(20) 사이를 연결하는 통신망의 구성에 따라 선택적으로 설치될 수 있다.
한편, 도 2 내지 도 4에서 스위치(S/W)는 풍력 발전기(20) 측으로 계통 전원으로부터 정상적으로 전원이 공급되는 평상시에는 개방되어 있고, 풍력 발전기(20) 측으로 계통 전원이 공급되지 않는 비상시, 즉 계통 전원이 상실된 경우에는 폐쇄되어 비상 발전기(10)에서 생산된 전력이 풍력 발전기(20) 측으로 공급되도록 한다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법을 설명하기 위한 처리도이다.
우선, 도 5에 도시하는 바와 같이 비상 발전기(10)의 제어부(19)는 '대기' 상태로 있다가(S10), 계통 전원 상실 감지부(13)를 통해 계통 전원 상실이 감지되면(S12:예), 통신부(11)를 통해 풍력 발전기(20)로 계통 전원 상실 신호를 전송하기 시작하고(S14), 비상 발전기(10)의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 전환한다(S16).
이후, 비상 발전기(10)의 제어부(19)는 계통 전원이 회복되는 지를 확인하여 계통 전원이 회복되면(S18:예), 풍력 발전기(20)로의 계통 전원 상실 신호 전송을 중단하고(S20), 상기한 과정 S10으로 진행하여 현재 상태를 다시 '대기' 상태로 전환한다.
그리고, 계통 전원이 회복되지 않으면(S18:아니오), 적어도 하나 이상의 풍력 발전기(20) 측으로부터 전력 요구 신호가 수신되는 지를 확인한다(S22).
상기한 과정 S22의 확인결과 풍력 발전기(20) 측으로부터 전력 요구 신호가 수신되지 않으면(S22:아니오), 발전부(17)를 계속 오프(OFF)하고 있고(S24), 적어도 하나 이상의 풍력 발전기(20) 측으로부터 전력 요구 신호가 수신되면(S22:예), 발전부(17)를 온(ON)시켜 풍력 발전기(20)에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급한다(S26).
상기한 과정 S26에서 전력 요구 신호에 따라 발전부(17)를 온(ON)시켜 풍력 발전기(20)에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급할 때, 적어도 하나 이상의 풍력 발전기(20)에서 요구하는 전력량이 비상 발전기(10)의 정격출력을 초과하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우, 제어부(19)는 풍력 발전기(20) 측에서 요구한 전력의 우선 순위에 따라 일부 풍력 발전기(20)에 우선 전력을 공급하고, 나머지 풍력 발전기(20)는 대기시켰다가 전력을 공급한다.
이에 대해 도 6을 참조하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
적어도 하나 이상의 풍력 발전기(20) 측으로부터 전력 요구 신호가 수신되면(S22:예), 제어부(19)는 발전부(17)를 온(ON)시켜 풍력 발전기(20)에서 필요로 하는 전력을 생산하도록 하고(S26-1), 적어도 하나 이상의 풍력 발전기(20)에서 요구하는 전력량이 비상 발전기(10)의 정격출력(Rated Power)을 초과하는 지를 확인한다(S26-2).
상기한 과정 S26-2의 확인결과 풍력 발전기(20)에서 요구하는 전력량이 비상 발전기(10)의 정격출력을 초과하지 않는 경우에는(S26-2:아니오), 전력 요구 신호를 전송한 모든 풍력 발전기(20)로 전력 공급 신호를 전송한다(S26-3).
한편, 상기한 과정 S26-2의 확인결과 풍력 발전기(20)에서 요구하는 전력량이 비상 발전기(10)의 정격출력을 초과하는 경우에는(S26-2:예), 비상 발전기(10)의 정격출력과 풍력 발전기(20)로부터 수신한 전력 요구 신호에 포함되어 있는 요구 전력 식별 정보를 이용하여 요구 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기(20)와 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기(20)를 선정한다(S26-4).
상기한 과정 S26-4를 통해 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기(20)와 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기(20)가 선정되면, 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기(20)로 선정된 풍력 발전기(20)로는 전력 공급 신호를 전송하고, 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기(20)로 선정된 풍력 발전기(20)로는 전력 대기 신호를 전송한다(S26-5).
예를 들어, 전력의 우선 순위가 배터리 충전 전력, 요잉 모터 구동 전력, 유압 장치 구동 전력, 히터 구동 전력 순으로 되어 있고, 제1풍력 발전기(20)가 요잉 모터 구동 전력을 요구하고, 제2풍력 발전기(20)가 배터리 충전 전력을 요구하고, 제3풍력 발전기(20)가 히터 구동 전력을 요구한 경우, 상기한 과정 S26-4에서 제어부(19)는 전력의 우선 순위에 따라 제2풍력 발전기(20), 제1풍력 발전기(20), 제3풍력 발전기(20) 순으로 우선 순위를 정한다. 이와 같이 결정된 우선 순위와 비상 발전기(10)의 정격출력에 따라 제2풍력 발전기(20)와 제1풍력 발전기(20)로는 전력을 공급할 수 있지만, 제3풍력 발전기(20)로는 전력을 공급할 수 없을 경우, 제2풍력 발전기(20)와 제1풍력 발전기(20)로는 전력 공급 신호를 전송하고, 제3풍력 발전기(20)로는 전력 대기 신호를 전송한다.
한편, 도 7에 도시하는 바와 같이 풍력 발전기(20)의 제어부(29)는 풍력 발전기(20)를 정상적으로 운전하고 있다가(S30), 계통 전원 상실 감지부(23)를 통해 계통 전원이 상실되는지를 확인한다(S32).
상기한 과정 S32의 확인결과 계통 전원이 상실되지 않은 경우에는 상기한 과정 S30으로 진행하여 풍력 발전기(20)를 정상적으로 운전하고, 계통 전원이 상실된 경우에는 계통 전원 상실 이외에 다른 에러가 발생했는 지를 확인한다(S34).
상기한 과정 S34의 확인결과 계통 전원 상실 이외에 다른 에러가 발생한 경우에는(S34;예), 풍력 발전기(20)의 모든 구동을 멈추고(S36), 해당 에러가 복구되었는지를 확인한다(S38).
상기한 과정 S38의 확인결과 해당 에러가 복구되지 않은 경우에는(S38:아니오), 해당 에러가 복구될 때까지 풍력 발전기(20)의 모든 구동을 멈추고(S36), 해당 에러가 복구된 경우에는(S38:예), 풍력 발전기(20)의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 전환한다(S40).
한편, 상기한 과정 S34의 확인결과 계통 전원 상실 이외에 다른 에러가 발생하지 않은 경우에는(S34:아니오), 상기한 과정 S40으로 진행하여 풍력 발전기(20)의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 전환한다.
이후, 풍력 발전기(20)의 제어부(29)는 계통 전원이 회복되는 지를 확인한다(S42).
상기한 과정 S42에서 제어부(29)는 비상 발전기(10)로부터 수신되던 계통 전원 상실 신호가 끊기고 전력이 공급되면, 계통 전원이 회복된 것으로 판단한다.
상기한 과정 S42의 확인결과 계통 전원이 회복되면(S42:예), 상기한 과정 S30으로 진행하여 풍력 발전기(20)를 정상 운전시키고, 계통 전원이 회복되지 않은 것으로 확인되면(S42:아니오), 비상 발전기(10) 측으로 전력을 요구해야 하는 상황인지를 확인한다(S44).
상기한 과정 S44에서 풍력 발전기(20)의 제어부(29)는 배터리 충전 장치, 요잉 모터, 히터, 유압 장치 등과 같이 배터리 전원으로는 구동하기 어려운 장치들을 구동할 필요가 있는 경우 등을 비상 발전기(10) 측으로 전력을 요구해야 하는 상황으로 판단할 수 있다.
상기한 과정 S44의 확인결과 비상 발전기(10) 측으로 전력을 요구하지 않아도 되는 상황인 경우에는(S44:아니오), 상기한 과정 S40으로 진행하여 풍력 발전기(20)의 현재 상태를 '계통 전원 상실' 상태로 유지한다.
한편, 상기한 과정 S44의 확인결과 비상 발전기(10) 측으로 전력을 요구해야 하는 상황인 경우에는(S44:예), 비상 발전기(10)로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송한다(S46).
상기한 과정 S46에서 비상 발전기(10)로 전력 요구 신호를 전송할 때, 제어부(29)는 전력 요구 신호에 비상 발전기(10)로 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보(예를 들어, 배터리 충전 전력-01, 요잉 모터 구동 전력-02, 유압 장치 구동 전력-03, 히터 구동 전력-04, …)와 각각의 풍력 발전기(20)에 고유하게 할당된 발전기 식별 정보(예를 들어, 제1풍력 발전기-0001, 제2풍력 발전기-0002, 제3풍력 발전기-0003, 제4풍력 발전기-0004, …)를 포함시켜 전송하는 것이 바람직하다.
상기한 과정 S46을 통해 비상 발전기(10)로 전력 요구 신호를 전송한 후, 비상 발전기(10)로부터 전력 공급 신호를 수신하면(S48:예), 전원 스위치(26)를 폐쇄시켜 비상 발전기(10)로부터 공급되는 전력이 보조 기기(27)로 인가되도록 하고(S50), 비상 발전기(10)로부터 전력 대기 신호를 수신하면(S48:아니오), 전원 스위치(26)를 개방시켜 비상 발전기(10)로부터 공급되는 전력이 보조 기기(27)로 인가되지 않도록 한다(S52).
본 발명의 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치 및 방법은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.
10. 비상 발전기, 11, 21.통신부,
13. 계통 전원 상실 감지부, 15. 발전부,
17, 23. 제어부, 20. 풍력 발전기,
30. 중계기

Claims (10)

  1. 계통 전원이 상실되어 있는 동안, 풍력 발전기 측으로 계통 전원 상실 신호를 전송하는 비상 발전기; 및
    계통 전원이 상실된 상태에서 비상 전원이 필요하게 되면, 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하는 복수의 풍력 발전기를 포함하며,
    상기 비상 발전기는 발전부를 오프(OFF)하고 있다가 상기 풍력 발전기로부터 전력 요구 신호를 수신하면, 발전부를 온(ON)시켜 상기 풍력 발전기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급하되,
    복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 비상 전원을 공급하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비상 발전기는,
    풍력 발전기와의 통신을 담당하는 통신부;
    계통 전원이 상실된 경우, 이를 감지하는 계통 전원 상실 감지부;
    풍력 발전기로 공급할 전력의 우선 순위에 대한 정보, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보를 저장하는 메모리부;
    전력을 생산하는 발전부; 및
    상기 계통 전원 상실 감지부를 통해 계통 전원 상실이 감지되는 동안, 상기 통신부를 통해 상기 풍력 발전기로 계통 전원 상실 신호를 전송하고, 상기 풍력 발전기로부터 전력 요구 신호를 수신하면, 발전부를 온시켜 상기 풍력 발전기에서 필요로 하는 전력을 생산하여 공급하되,
    복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 비상 전원을 공급하는 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,
    복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 풍력 발전기 측에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급할 풍력 발전기와 나중에 전력을 공급할 풍력 발전기를 선정한 후, 우선적으로 전력을 공급할 풍력 발전기로는 전력 공급 신호를 전송하고, 나중에 전력을 공급할 풍력 발전기로는 전력 대기 신호를 전송하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 풍력 발전기는,
    비상 발전기와의 통신을 담당하는 통신부;
    계통 전원이 상실된 경우, 이를 감지하는 계통 전원 상실 감지부;
    풍력 발전기에 할당된 발전기 식별 정보, 비상 발전기로 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보를 저장하는 메모리부; 및
    비상 전원이 필요하면, 상기 통신부를 통해 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하되,
    상기 전력 요구 신호에 발전기 식별 정보와 요구 전력 식별 정보를 포함시켜 전송하는 제어부를 포함하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
    비상 발전기로 전력 요구 신호를 전송한 후, 비상 발전기로부터 전력 공급 신호를 수신하면, 전원 스위치를 폐쇄시켜 비상 발전기로부터 공급되는 전력을 보조 기기로 인가시키고, 비상 발전기로부터 전력 대기 신호를 수신하면, 전원 스위치를 개방시켜 비상 발전기로부터 공급되는 전력이 보조 기기로 인가되지 않도록 하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 비상 발전기와 상기 복수의 풍력 발전기 간의 신호 중계를 수행하는 중계기를 더 포함하여 이루어지는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 장치.
  7. 비상 발전기에서 계통 전원의 상실이 감지되는 동안, 풍력 발전기 측으로 계통 전원 상실 신호를 전송하는 과정;
    상기 계통 전원의 상실을 감지한 풍력 발전기에서 비상 전원이 필요하게 되면, 상기 비상 발전기로 전력을 요구하는 전력 요구 신호를 전송하는 과정;
    상기 비상 발전기가 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하는 지를 확인하는 과정; 및
    상기 확인결과 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하면, 각각의 풍력 발전기에서 요구하는 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기에만 전력을 공급하는 전력 공급 과정을 포함하여 이루어지는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전력 요구 신호는,
    전력을 요구하는 풍력 발전기의 발전기 식별 정보와 비상 발전기로 요구하는 전력이 어디에 사용될 전력인 지를 나타내는 요구 전력 식별 정보를 포함하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 확인결과 복수의 풍력 발전기에서 요구하는 전력량이 비상 발전기의 정격출력을 초과하지 않으면, 전력을 요구하는 모든 풍력 발전기로 전력 공급 신호를 전송하는 과정을 더 포함하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 전력 공급 과정은,
    각각의 풍력 발전기로부터 수신한 전력 요구 신호에 포함되어 있는 요구 전력 식별 정보를 이용하여 요구 전력의 우선 순위에 따라 우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기와 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기를 선정하는 과정;
    우선적으로 전력을 공급해야 하는 풍력 발전기로는 전력 공급 신호를 전송하고, 나중에 전력을 공급해도 되는 풍력 발전기로는 전력 대기 신호를 전송하는 과정; 및
    상기 풍력 발전기가 비상 발전기로부터 전력 공급 신호를 수신하면, 전원 스위치를 폐쇄시켜 비상 발전기로부터 공급되는 전력을 보조 기기로 인가시키고, 비상 발전기로부터 전력 대기 신호를 수신하면, 전원 스위치를 개방시켜 비상 발전기로부터 공급되는 전력이 보조 기기로 인가되는 것을 차단하는 과정을 포함하는 풍력 발전 시스템의 비상 전원 공급 방법.
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