KR20180011212A

KR20180011212A - 윈드 발전기 세트를 위한 요잉 제어 방법 및 디바이스

Info

Publication number: KR20180011212A
Application number: KR1020177036794A
Authority: KR
Inventors: 용 천
Original assignee: 베이징 이테크윈 일렉트릭 코., 엘티디.
Priority date: 2015-07-30
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2018-01-31
Also published as: EP3330532B1; CN105041570A; EP3330532A4; US20180135595A1; KR102068884B1; CN105041570B; WO2017016518A1; US10578079B2; EP3330532A1; AU2016298982B2; AU2016298982A1; ES2874000T3

Abstract

윈드 발전기 세트를 위한 요잉 제어 방법 및 디바이스가 개시된다. 방법은 윈드 발전기 세트의 풍향 트랜스듀서 및/또는 풍향 데이터 업로딩 경로가 고장일 때, 윈드 발전기 세트에 인접한 하나의 윈드 발전기 세트의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하는 단계; 다양한 모멘트에서 윈드 발전기 세트의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보를 획득하는 단계; 및 제2 바람 정보에 따라 윈드 발전기 세트 상에 요잉 제어를 수행하는 단계를 포함한다. 방법은 윈드 발전기 세트의 풍향 트랜스듀서 및/또는 풍향 데이터 업로딩 경로가 고장일 때 윈드 발전기 세트의 정상 운전을 성취하고, 윈드 발전기 세트의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킬 수 있다.

Description

윈드 발전기 세트를 위한 요잉 제어 방법 및 디바이스

본 개시내용은 풍력의 기술 분야에 관한 것으로서, 특히 윈드 터빈용 요잉(yawing) 제어 방법 및 요잉 제어 디바이스에 관한 것이다.

풍력 기술의 급속한 발전에 따라, 다양한 환경에서 풍력 발전 지대(wind farm)가 개발되고 있다. 결상 및 바람과 같은 악천후 조건 하에서 윈드 터빈 발전기 시스템(이하 간단히 "윈드 터빈"이라 칭함)에 고장이 발생할 수도 있다. 특히 윈드 터빈의 풍향 센서에 있어서, 기상 이변 또는 장기간 운전은 풍향 센서가 고장나게 할 것이다.

일단 풍향 센서가 고장나면, 통상의 기술자는 더 양호한 기상 조건에서 풍향 센서를 수리하거나 교체하도록 요구된다. 풍향 센서가 수리되거나 교체되기 전에, 윈드 터빈은 최대 풍력을 얻기 위해 바람을 정렬하도록 요잉하지 않을 수도 있고, 심지어 윈드 터빈은 운전을 정지하여, 이에 의해 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량에 극단적으로 영향을 미친다.

본 개시내용의 실시예에 따르면, 풍향 센서가 고장일 때 윈드 터빈 상에 바람 정렬 요잉 제어를 수행하여, 이에 의해 윈드 터빈의 발전 용량 및 가동률을 향상시키기 위한, 윈드 터빈용 요잉 제어 방법 및 요잉 제어 디바이스가 제공된다.

상기 목적을 성취하기 위해, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 윈드 터빈용 요잉 제어 방법이 제공되고, 이 방법은,

윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하는 단계;

모든 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보를 획득하는 단계; 및

제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 실시예에 따르면, 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스가 제공되고, 이 디바이스는,

윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하도록 구성된 제1 바람 정보 획득 유닛;

모든 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭되는 제2 바람 정보를 획득하도록 구성된 제2 바람 정보 획득 유닛; 및

제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하도록 구성된 요잉 제어 유닛을 포함한다.

본 개시내용의 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법 및 요잉 제어 디바이스에서, 윈드 터빈의 풍향 센서 및/또는 풍향 데이터 업로딩 경로가 고장일 때, 이웃하는 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 제1 바람 정보가 획득되고, 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 획득되고, 제2 바람 정보에 기초하여 요잉 제어가 윈드 터빈 상에 수행되어, 윈드 터빈의 정상 운전을 보장하고 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킨다.

도 1은 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법에서 윈드 터빈의 캐빈의 요잉 위치의 검출의 예시적인 도면이다.
도 4는 본 개시내용의 제3 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스의 개략 구조도이다.
도 5는 본 개시내용의 제4 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스의 개략 구조도이다.
도면 부호의 설명
401-제1 바람 정보 획득 유닛, 402-제2 바람 정보 획득 유닛, 4021-이력 모멘트 획득 서브유닛, 4022-제2 바람 정보 획득 서브유닛, 403-요잉 제어 유닛, 4031-검출각 결정 서브유닛, 4032-요잉 제어 서브유닛, 404-각도 획득 유닛, 405-풍향 센서 결함 검출 유닛

본 개시내용의 실시예에 따르면, 윈드 터빈에 인접한 이웃하는 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 제1 바람 정보가 획득되고, 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 획득되고, 바람 정렬 요잉 제어가 제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에 수행된다. 본 개시내용의 실시예의 기술적인 방안은 윈드 터빈이 풍향 정보를 정상적으로 획득할 수 없는 다양한 경우에 바람 정렬 요잉 제어에 적용될 수도 있다. 특히, 예를 들어 풍향 센서가 고장이고 풍향 데이터 업로딩 경로가 고장인 경우와 같이, 풍향 정보가 정상적으로 얻어질 수 없는 다수의 경우가 존재한다. 풍향 데이터 업로딩 경로 고장은, 예를 들어 업로딩 경로가 고장인 경우 및 본 개시내용에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법을 수행하기 위한 실행 주체(executive subject)에서 풍향 데이터를 수신하기 위한 인터페이스가 고장인 경우와 같은, 다수의 경우를 포함한다. 풍향 데이터는 이에 한정되는 것은 아니지만, 풍향 센서의 감지 데이터를 포함하여, 풍향을 결정하기 위해 사용된 다수의 유형의 데이터로서 이해될 수도 있다. 이하의 실시예는 예로서 풍향 센서가 고장인 경우를 취함으로써 설명되는데, 이는 한정으로서 이해되어서는 안된다.

제1 실시예

도 1은 본 개시내용의 제1 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법의 흐름도이다. 방법의 실행 주체는 풍력 발전 지대의 윈드 터빈의 운전 상태를 제어하기 위해 사용되는 그룹 제어 시스템과 같은 통합형 제어 디바이스일 수도 있다. 도 1을 참조하면, 윈드 터빈용 요잉 제어 방법은 S101 내지 S103을 포함한다.

S101에서, 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보가 획득된다.

본 실시예에서, 일반적으로, 풍력 발전 지대에서, 인접한 윈드 터빈은 풍속 및 풍향 등을 포함하는 유사한 바람 환경에 있다. 윈드 터빈의 위치의 바람 환경 정보는 윈드 터빈의 운전 데이터, 특히 요잉 제어에 관련된 데이터에 기초하여 계산될 수 있다. 요잉 제어에 관련된 데이터는 예로서 윈드 터빈 요잉 위치, 풍향 센서에 의해 검출된 풍향, 풍속 검출 디바이스에 의해 검출된 풍속, 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않을 때의 각도 위치이다. 이 특징에 기초하여, 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장일 때, 윈드 터빈이 고장일 때의 바람 환경은 이웃 윈드 터빈의 운전 파라미터에 의해 피드백된 바람 환경을 이용함으로써 복구되고, 이에 의해 윈드 터빈 상에 요잉 운전을 성취한다.

이하의 경우, 즉 풍력 발전 지대의 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장인 경우 및 풍향 데이터 업로딩 경로가 고장인 경우를 포함하는 경우 중 임의의 하나 또는 모두가 발생할 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터가 추출될 수도 있고 운전 데이터에 의해 특징화된 현재 모멘트에서 제1 바람 정보가 데이터의 분석 및 계산을 통해 획득될 수도 있다. 제1 바람 정보는 이웃 윈드 터빈이 위치되어 있는 바람 환경의 풍속 정보 및 풍향 정보를 포함한다.

특정 용례에서, 결함이 있는 윈드 터빈에 인접한 또는 결함이 있는 윈드 터빈에 가장 가까운 윈드 터빈이 상기 이웃 윈드 터빈으로서 선택될 수도 있다.

S102에서, 모든 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 획득된다.

본 실시예에서, 이웃 윈드 터빈의 제1 바람 정보를 획득한 후에, 모든 모멘트에서 결함이 있는 풍향 센서를 갖는 윈드 터빈의 이력 운전 데이터가 추출될 수도 있고, 대응 바람 정보가 운전 데이터를 통해 계산된다. 유사도 매칭(similarity matching)이 바람 정보 및 제1 바람 정보 상에 수행되어, 제1 바람 정보에 가장 유사한 바람 정보를 제2 바람 정보로서 발견하고, 이어서 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 결정된다. 매칭은 한정으로서 이해되는 것은 아닌 예로서 유사도 매칭을 취함으로써 설명되었고, 예를 들어 도 2에 도시된 실시예에서 상관 매칭이 또한 포함된다.

바람직하게는, 특정 용례에서, 바람 정보 중에서 제1 바람 정보에 가장 유사한 바람 정보가 제2 바람 정보로서 선택될 수도 있다.

S103에서, 요잉 제어가 제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에 수행된다.

실시예에서, 특히, 획득된 제2 바람 정보는 윈드 터빈이 고장일 때 윈드 터빈의 운전 데이터에 의해 특징화되는 실제 경우에 가장 유사한 바람 환경 정보로서 간주될 수도 있다.

S101 내지 S103의 실행 주체는 결함이 있는 윈드 터빈 또는 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위한 그룹 제어 시스템일 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 각각의 윈드 터빈이 그 자신의 현재 및 이력 운전 데이터를 저장하는 경우에, S101 내지 S103의 실행 주체가 결함이 있는 윈드 터빈이면, 이웃 윈드 터빈의 운전 데이터는 S101에서 결함이 있는 윈드 터빈에 의해 이웃 윈드 터빈으로부터 추출될 필요가 있고, S101 내지 S103의 실행 주체가 그룹 제어 시스템이면, 대응 운전 데이터는 S101 및 S102에서 그룹 제어 시스템에 의해 각각 이웃 윈드 터빈 및 결함이 있는 윈드 터빈으로부터 추출될 필요가 있다. 각각의 윈드 터빈의 운전 데이터가 그룹 제어 시스템 내에 저장되고 S101 내지 S103의 실행 주체가 그룹 제어 시스템인 경우에, 운전 데이터는 S101 내지 S103에서 그룹 제어 시스템으로부터 직접 추출될 수도 있다. 상기 설명은 본 개시내용의 실시예에 적용가능하다.

본 개시내용의 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법에서, 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 이웃하는 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 제1 바람 정보가 획득되고, 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 획득되고, 제2 바람 정보는 윈드 터빈이 고장일 때 윈드 터빈의 바람 정보로서 간주되고, 요잉 제어가 윈드 터빈 상에 수행된다. 이 방법에서, 요잉 제어는 풍향 센서가 고장일 때 윈드 터빈 상에 수행되어, 윈드 터빈의 정상 운전을 보장하고 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킨다.

제2 실시예

도 2는 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법의 흐름도이다. 도 2를 참조하면, S101 전에, 윈드 터빈용 요잉 제어 방법은 S201을 포함한다. S201에서, 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장인지 여부가 판정된다.

S201은 풍향 센서의 검출각이 설정 시간 임계치보다 큰 연속적인 기간 동안 변화하지 않은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하는 것; 또는 윈드 터빈의 검출된 풍속이 설정 풍속보다 크고 윈드 터빈의 출력 파워가 설정 파워의 미리설정된 퍼센트보다 작은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하는 것을 포함한다.

본 개시내용의 실시예에서, 특히, 윈드 터빈의 풍향 센서의 고장을 정확하게 그리고 시기적절하게 검출하기 위해, 이하의 2개의 방식을 통해 풍향 센서가 고장인지 여부가 검출된다. 하나의 방식에서, 각각의 윈드 터빈에 의해 검출된 풍속 및 윈드 터빈의 출력 파워가 추출되고, 풍향 센서의 검출각이 설정 시간 임계치보다 큰 연속적인 기간 동안 변화하지 않은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정된다. 예를 들어, 시간 임계치는 상이한 풍속에 따라 상이한 값으로서 설정될 수도 있다. 예를 들어, 풍속이 5 m/s 이하인 경우에, 시간 임계치는 90 s로서 설정되고; 풍속이 5 m/s 초과인 경우에, 시간 임계치는 30 s로서 설정된다. 대안적으로, 다른 방식에서, 풍속이 설정 풍속보다 크고 윈드 터빈의 출력 파워가 설정 파워의 미리설정된 퍼센트보다 작은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정되고, 설정 풍속은 5 m/s로서 설정될 수도 있고, 미리설정된 퍼센트는 50 퍼센트로서 설정될 수도 있다.

S201의 실행 주체는 결함이 있는 윈드 터빈 또는 각각의 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위한 그룹 제어 시스템일 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 각각의 윈드 터빈이 그 자신의 현재 및 이력 운전 데이터를 저장하는 경우에, S201의 실행 주체가 결함이 있는 윈드 터빈이면, 상이한 윈드 터빈으로부터 윈드 터빈에 의해 검출된 풍속 및 윈드 터빈의 출력 파워를 추출할 필요가 없다. 각각의 윈드 터빈의 운전 데이터가 그룹 제어 시스템 내에 저장되어 있고 S201의 실행 주체가 그룹 제어 시스템인 경우에, 상이한 윈드 터빈으로부터 윈드 터빈에 의해 검출된 풍속 및 윈드 터빈의 출력 파워를 추출할 필요가 또한 없다. 상기 설명은 본 개시내용의 실시예에 적용가능하다.

S202에서, 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보가 획득된다. 이웃 윈드 터빈은 윈드 터빈에 인접하고, 이웃 윈드 터빈에 의해 현재 검출된 환경 풍속은 미리결정된 풍속 임계치보다 크다. S202의 실행 절차는 제1 실시예의 S101의 대응 내용을 참조할 수도 있다.

실시예에서, 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이고 그리고/또는 바람 데이터 업로딩 경로가 고장일 때, 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 피드백되는 현재 바람 환경을 이용함으로써 현재 바람 환경과 매칭되는 이력 바람 환경에 대응하는 이력 모멘트가 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 피드백되는 이력 바람 환경으로부터 검색되고, 이력 모멘트에서 결함이 있는 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 피드백되는 이력 바람 환경이 획득되고, 이력 바람 환경은 윈드 터빈이 고장일 때 윈드 터빈이 위치되어 있는 바람 환경을 복구하는데 사용되어, 이에 의해 윈드 터빈 상에 요잉을 실현한다.

이웃 윈드 터빈의 운전 데이터의 신뢰성 및 안정성을 보장하기 위해, 윈드 터빈에 인접한 하나의 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터가 선택되고, 미리결정된 풍속 임계치보다 큰 현재 검출된 풍속을 갖는 윈드 터빈이 하나의 선택된 이웃 윈드 터빈으로서 다수의 이웃 윈드 터빈으로부터 선택될 수도 있고, 여기서 미리결정된 풍속 임계치는 5 m/s로서 설정될 수도 있다.

본 실시예에서, S102에서의 매칭은 특히 S203 내지 S204를 포함하는 상관 매칭으로서 이해될 수도 있다.

S203에서, 모든 모멘트에서 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제3 바람 정보에 대응하는 제1 이력 모멘트가 획득된다.

실시예에서, 이웃 윈드 터빈의 제1 바람 정보를 획득한 후에, 모든 모멘트에서 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터가 추출되고, 대응 바람 정보가 이들 이력 운전 데이터를 통해 계산되고, 이어서 유사도 매칭이 이들 바람 정보 및 제1 바람 정보 상에 수행되어, 이에 의해 제1 바람 정보에 가장 유사한 바람 정보를 제3 바람 정보로서 발견한다. 마지막으로, 제3 바람 정보에 대응하는 이력 운전 데이터에서 이력 모멘트가 제1 이력 모멘트로서 결정된다.

선택적으로, 제3 바람 정보가 다수의 세트의 데이터를 포함하는 경우에, 현재 모멘트에 가장 가까운 모멘트에서 바람 정보가 제3 바람 정보로서 선택될 수도 있다.

S204에서, 제1 이력 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화된 바람 정보는 제2 바람 정보로서 결정된다. 본 실시예에서, 제1 바람 정보 및 제3 바람 정보는 유사도에서 매칭되고, 제3 바람 정보 및 제2 바람 정보는 동일한 모멘트에 대응하고, 따라서 제1 바람 정보와 제2 바람 정보 사이에 상관이 존재하는데, 이는 상관 매칭으로서 이해될 수도 있다.

실시예에서, 제1 이력 모멘트를 획득한 후에, 제1 이력 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터가 추출된다. 윈드 터빈의 풍향 센서는 제1 이력 모멘트에서 고장이 아니고, 따라서 이력 운전 데이터는 풍향 센서에 의해 검출된 풍향 정보를 포함하고, 이력 운전 데이터에서 풍향 센서에 의해 검출된 풍향 및 풍속 검출 디바이스에 의해 검출된 풍속에 의해 특징화된 바람 정보가 제2 바람 정보로서 결정된다.

특정 용례에서, S203 내지 S204의 내용은 이하의 실시예를 통해 설명될 수도 있다.

상기에 관련된 모든 바람 정보는 풍속 정보 및 풍향 정보를 주로 포함하고, 풍속 정보는 이력 운전 데이터를 추출함으로써 얻어질 수도 있고, 풍향 정보는 a1 내지 a2를 통해 얻어질 수도 있다.

a1에서, 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각이 획득된다.

a2에서, 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각의 합이 현재 모멘트에서 바람 정보에서의 풍향각으로서 결정된다.

캐빈의 초기각은 윈드 터빈의 설치가 완료되고 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않고 캐빈축이 타워에 관하여 회전하지 않을 때 캐빈축과 설정 기준 방향 사이의 각도를 칭한다. 본 실시예에서 캐빈축은 윈드 터빈 평면에 수직일 수도 있다. 캐빈의 회전각은 캐빈이 회전되지 않을 때의 캐빈축과 요잉이 없는 캐빈축 사이의 각도를 칭한다. 풍향 센서의 검출각은 검출된 실제 풍향과 현재 캐빈축 사이의 각도를 칭한다. 따라서, 0° 각도 방향이 기준 방향으로서 취해지고, 현재 모멘트에서 바람 정보에서의 실제 풍향각은 초기각, 현재 모멘트에서 회전각 및 풍향 센서의 검출각의 합이어야 한다.

상기 파라미터의 획득을 설명하기 위해, 본 개시내용의 제2 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 방법에서 윈드 터빈의 캐빈의 요잉 위치의 검출의 예시적인 도면인 도 3이 참조된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 기준 방향이 먼저 설정되어야 한다. 도 3에서, 0° 각도 방향이 기준 방향으로서 설정되고, 시계방향이 양(positive)이다. 초기각은 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않을 때 캐빈축과 기준 방향 사이의 각도를 칭하고, 초기각은 PosN₀로서 표현된다. 회전각은 요잉이 있는 캐빈축과 요잉이 없는 캐빈축 사이의 각도를 칭하고, 회전각은 PosN으로서 표현된다. 풍향 센서의 검출각은 검출 풍향과 요잉이 있는 캐빈축 사이의 각도를 칭하고, 풍향 센서의 검출각은 α로서 표현된다. 풍향은 Wd로서 표현될 수도 있고, 이어서 Wd=PosN₀+PosN+α이다. 예를 들어, 정북 방향이 기준 방향으로서 설정되고, 캐빈의 시계방향 회전의 각도가 양으로 설정되고, 반시계방향 회전의 각도가 음으로 설정되고, 캐빈이 90도 시계방향으로 회전할 때, 새로운 회전각은 PosN+90이다. PosN₀는 요잉이 없는 캐빈이 정북 방향을 향할 때 0이다. PosN은 몇몇 모멘트에서 회전 상태에 있는 캐빈이 정북 방향을 향할 때 0이다. 모멘트에서 풍향 센서의 검출각(α)이 0이면, 모멘트에서 풍향(Wd)은 0이다. 풍향(Wd)은 0 내지 360도이고, 풍향(Wd)이 360도 초과이면, 360도가 풍향(Wd)으로부터 감산되는데, 즉 모듈로 연산(modulo operation)이 360도에서 수행된다.

특히, 제1 바람 정보의 풍향 정보가 Wd1로서 표현되는 경우에, 풍속은 X1으로서 표현되고, 따라서 풍향 및 풍속이 Wd1 및 X1 각각에 가장 가까운 바람 정보가 모든 모멘트에서 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 기초하여 계산된 바람 정보로부터 제3 바람 정보로서 발견된다. 제3 바람 정보에 대응하는 제1 이력 모멘트가 얻어진다. 제1 이력 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 대응하는 바람 정보에서의 풍향 및 풍속이 얻어지고, 이들은 각각 Wd0 및 X0으로서 표현되는데, 이 경우에 제2 바람 정보에서의 풍향 및 풍속은 각각 Wd0 및 X0이다.

S205에서, 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각과 초기각을 제2 바람 정보에서의 풍향각으로부터 감산함으로써 얻어진 차이값이 현재 모멘트에서 검출각으로서 결정된다. 요잉 제어는 현재 모멘트에서 검출각을 바람의 요잉 편차각으로서 사용함으로써 윈드 터빈 상에서 수행된다.

예를 들어, 상기 예에서, 요잉 제어는 검출각(α)을 바람의 요잉 편차각으로서 사용함으로써 윈드 터빈 상에서 수행된다.

실시예에서 채택된 윈드 터빈용 요잉 제어 방법은 제2 바람 정보를 결정하고 윈드 터빈이 고장인지 여부를 판정하는 특정 구현예를 제공한다. 풍향 센서가 고장일 때, 이웃 윈드 터빈의 제1 바람 정보와 매칭되는 윈드 터빈의 제2 바람 정보는 제1 바람 정보에 기초하여 획득되고, 바람 정렬 요잉 제어는 제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에서 수행되어, 이에 의해 윈드 터빈의 정상 운전을 보장하고 하드웨어 비용을 증가시키지 않고 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킨다.

전술된 것은 단지 본 개시내용의 특정 실시예일 뿐이다. 그러나, 본 개시내용의 보호의 범주는 이에 한정되지 않는다. 본 개시내용에 개시된 기술적 범주 내에서 통상의 기술자에 의해 용이하게 행해지는 임의의 변경 또는 등가의 치환이 본 개시내용의 보호 범주 내에 있다. 따라서, 본 개시내용의 보호의 범주는 청구범위의 보호의 범주와 일치해야 한다.

제3 실시예

도 4는 도 1에 도시된 실시예의 방법의 동작을 실행하는데 사용될 수도 있는 본 개시내용의 제3 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스의 개략 구조도이고, 도 1의 설명이 제3 실시예에 적용될 수도 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 제1 바람 정보 획득 유닛(401), 제2 바람 정보 획득 유닛(402) 및 요잉 제어 유닛(403)을 포함한다.

제1 바람 정보 획득 유닛(401)은 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하도록 구성된다.

제2 바람 정보 획득 유닛(402)은 모든 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭되는 제2 바람 정보를 획득하도록 구성된다.

요잉 제어 유닛(403)은 제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하도록 구성된다.

도 1의 설명을 참조하면, 제1 바람 정보 획득 유닛(401), 제2 바람 정보 획득 유닛(402) 및 요잉 제어 유닛(403)은 결함이 있는 윈드 터빈에 통합될 수도 있거나 또는 각각의 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위해, 풍력 발전 지대 제어기와 같은 그룹 제어 시스템 내에 통합될 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 이들 유닛이 그룹 제어 시스템 내에 통합되고, 그룹 제어 시스템이 각각의 윈드 터빈의 운전 데이터를 저장하는 경우에, 상이한 윈드 터빈으로부터 운전 데이터를 추출하기 위한 제1 바람 정보 획득 유닛(401) 및 제2 바람 정보 획득 유닛(402)에 대한 요구가 존재하지 않는다.

본 실시예의 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 본 개시내용의 제1 실시예에 의해 제공된 윈드 터빈용 요잉 제어 방법을 구현하는데 사용될 수도 있고, 요잉 제어 디바이스의 원리는 본 명세서에 설명되지 않은 요잉 제어 방법의 것과 유사하다.

본 개시내용의 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스에서, 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 이웃하는 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 제1 바람 정보가 획득되고, 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보가 획득되고, 제2 바람 정보는 윈드 터빈이 고장일 때 풍향 센서에 의해 검출된 정상 바람 정보로서 간주되고, 바람 정렬 요잉 제어가 윈드 터빈 상에 수행된다. 이 방법에서, 요잉 제어는 풍향 센서가 고장일 때 윈드 터빈 상에 수행되어, 윈드 터빈의 정상 운전을 보장하고 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킨다.

제4 실시예

도 5는 도 2에 도시된 실시예의 방법의 동작을 실행하는데 사용될 수도 있는 본 개시내용의 제4 실시예에 따른 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스의 개략 구조도이고, 도 2의 설명이 제4 실시예에 적용될 수도 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스가 이하와 같이 설명된다. 제2 바람 정보 획득 유닛(402)은 이력 모멘트 획득 서브유닛(4021) 및 제2 바람 정보 획득 서브유닛(4022)을 포함한다.

이력 모멘트 획득 서브유닛(4021)은 모든 모멘트에서 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 제1 바람 정보와 매칭된 제3 바람 정보에 대응하는 제1 이력 모멘트를 획득하도록 구성된다.

제2 바람 정보 획득 서브유닛(4022)은 제1 이력 모멘트에서 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화된 바람 정보를 제2 바람 정보로서 결정하도록 구성된다.

게다가, 바람 정보는 풍향 정보 및 풍속 정보를 포함한다. 대응적으로, 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 각도 획득 유닛(404) 및 풍향 센서 결함 검출 유닛(405)을 더 포함한다.

각도 획득 유닛(404)은 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각을 획득하고; 초기각, 회전각 및 검출각의 합을 현재 모멘트에서 바람 정보에서의 풍향각으로서 계산하도록 구성된다.

각도 획득 유닛(404)은 각각의 모멘트에서 각각의 윈드 터빈의 풍향각이 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각의 합인 것으로 결정한다. 게다가, 요잉 제어 유닛(403)의 기능이 또한 상세히 규정될 수도 있고, 요잉 제어 유닛(403)은 검출각 결정 서브유닛(4031) 및 요잉 제어 서브유닛(4032)을 포함한다.

검출각 결정 서브유닛(4031)은 현재 모멘트에서 윈드 터빈의 캐빈의 회전각과 초기각을 제2 바람 정보에서의 풍향각으로부터 감산함으로써 얻어진 차이값을 현재 모멘트에서 검출각으로서 결정하도록 구성된다.

요잉 제어 서브유닛(4032)은 현재 모멘트에서 검출각을 바람의 요잉 편차각으로서 사용함으로써 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하도록 구성된다.

바람직하게는, 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는, 제1 바람 정보 획득 유닛에 접속되고, 풍향 센서의 검출각이 설정 시간 임계치보다 큰 연속적인 기간 동안 변화하지 않은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하거나; 또는 윈드 터빈의 검출된 풍속이 설정 풍속보다 크고 윈드 터빈의 출력 파워가 설정 파워의 미리설정된 퍼센트보다 작은 경우에 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하도록 구성된 풍향 센서 결함 검출 유닛(405)을 더 포함한다.

풍향 센서 결함 검출 유닛(405)은 결함이 있는 윈드 터빈 내에 통합될 수도 있고 또는 각각의 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위한 그룹 제어 시스템 내에 통합될 수도 있다는 것이 이해될 수도 있다. 각각의 윈드 터빈이 그 자신의 현재 및 이력 운전 데이터를 저장하는 경우에, 풍향 센서 결함 검출 유닛(405)이 결함이 있는 윈드 터빈 내에 통합되면, 상이한 윈드 터빈으로부터 윈드 터빈에 의해 검출된 풍속 및 윈드 터빈의 출력 파워를 추출할 필요가 없다. 각각의 윈드 터빈의 운전 데이터가 그룹 제어 시스템 내에 저장되고 풍향 센서 결함 검출 유닛(405)이 윈드 터빈을 제어하기 위한 그룹 제어 시스템 내에 통합되는 경우에, 상이한 윈드 터빈으로부터 윈드 터빈에 의해 검출된 풍속 및 윈드 터빈의 출력 파워를 추출할 필요가 또한 없다. 상기 설명은 본 개시내용의 실시예에 적용가능하다.

더욱이, 제1 바람 정보 획득 유닛(401)은 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터 및 미리결정된 풍속 임계치보다 큰 것으로 그에 의해 현재 검출된 환경 풍속을 추출하도록 또한 구성될 수도 있다.

윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 윈드 터빈의 제어기 내에 배열될 수도 있고 또는 각각의 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위한 풍력 발전 지대 제어기 내에 배열될 수도 있다.

본 실시예의 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 본 개시내용의 제2 실시예에 의해 제공된 윈드 터빈용 요잉 제어 방법을 구현하는데 사용될 수도 있고, 요잉 제어 디바이스의 원리는 본 명세서에 설명되지 않은 요잉 제어 방법의 것과 유사하다.

실시예에서 채택된 윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스는 도 4에 도시된 실시예에 기초하여 제2 바람 정보를 결정하고 윈드 터빈이 고장인지 여부를 판정하는 특정 구현예를 제공한다. 풍향 센서가 고장일 때, 이웃 윈드 터빈의 제1 바람 정보와 매칭되는 윈드 터빈의 제2 바람 정보는 제1 바람 정보에 기초하여 획득되고, 바람 정렬 요잉 제어는 제2 바람 정보에 기초하여 윈드 터빈 상에서 수행되어, 이에 의해 윈드 터빈의 정상 운전을 보장하고 하드웨어 비용을 증가시키지 않고 윈드 터빈의 가동률 및 발전 용량을 효과적으로 증가시킨다.

상기 실시예는 단지 본 개시내용의 기술적 해결책을 설명하기 위해 의도된 것이고, 본 개시내용에 대한 한정으로서 해석되어서는 안된다는 것이 주목되어야 한다. 본 개시내용이 상기 실시예와 함께 상세히 설명되었지만, 통상의 기술자에 있어서, 수정이 상기 실시예의 기술적 해결책에 이루어질 수도 있고, 또는 등가의 치환이 기술적 해결책의 기술적 특징의 부분 또는 모두에 이루어질 수도 있고; 이들 수정 및 치환은 기술적 해결책을 본 개시내용의 실시예에 따른 기술적 해결책의 범주로부터 벗어나게 하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

윈드 터빈용 요잉 제어 방법이며,
상기 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 상기 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하는 단계;
모든 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 상기 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보를 획득하는 단계; 및
상기 제2 바람 정보에 기초하여 상기 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 요잉 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 모든 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 상기 제1 바람 정보와 매칭된 제2 바람 정보를 획득하는 단계는,
모든 모멘트에서 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 상기 제1 바람 정보와 매칭된 제3 바람 정보에 대응하는 제1 이력 모멘트를 획득하는 단계; 및
상기 제1 이력 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화된 바람 정보를 제2 바람 정보로서 결정하는 단계를 포함하는, 요잉 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 바람 정보는 풍향 및 풍속을 포함하고,
현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 풍향각은 상기 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각의 합인, 요잉 제어 방법.
제3항에 있어서, 상기 제2 바람 정보에 기초하여 상기 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하는 단계는,
현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 캐빈의 회전각과 초기각을 상기 제2 바람 정보에서의 풍향각으로부터 감산함으로써 얻어진 차이값을 현재 모멘트에서 검출각으로서 결정하는 단계; 및
현재 모멘트에서 검출각을 바람의 요잉 편차각으로서 사용함으로써 상기 윈드 터빈 상에서 요잉 제어를 수행하는 단계를 포함하는, 요잉 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장일 때 상기 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하는 단계 전에, 상기 방법은,
상기 풍향 센서의 검출각이 설정 시간 임계치보다 큰 연속적인 기간 동안 변화하지 않는 경우에 상기 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하는 단계; 또는
상기 윈드 터빈의 검출된 풍속이 설정 풍속보다 크고 상기 윈드 터빈의 출력 파워가 설정 파워의 미리설정된 퍼센트보다 작은 경우에 상기 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하는 단계를 포함하는, 요잉 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이웃 윈드 터빈은 상기 윈드 터빈에 인접하고, 상기 이웃 윈드 터빈에 의해 현재 검출된 환경 풍속은 미리결정된 풍속 임계치보다 큰, 요잉 제어 방법.
윈드 터빈용 요잉 제어 디바이스이며,
상기 윈드 터빈의 풍향 센서 및 풍향 데이터 업로딩 경로 중 적어도 하나가 고장일 때, 상기 윈드 터빈에 인접한 이웃 윈드 터빈의 현재 운전 데이터에 의해 특징화되는 현재 모멘트에서 제1 바람 정보를 획득하도록 구성된 제1 바람 정보 획득 유닛;
모든 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 상기 제1 바람 정보와 매칭되는 제2 바람 정보를 획득하도록 구성된 제2 바람 정보 획득 유닛; 및
상기 제2 바람 정보에 기초하여 상기 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하도록 구성된 요잉 제어 유닛을 포함하는, 요잉 제어 디바이스.
제7항에 있어서, 상기 제2 바람 정보 획득 유닛은,
모든 모멘트에서 상기 이웃 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화되는 바람 정보 중에 상기 제1 바람 정보와 매칭된 제3 바람 정보에 대응하는 제1 이력 모멘트를 획득하도록 구성된 이력 모멘트 획득 서브유닛; 및
상기 제1 이력 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 이력 운전 데이터에 의해 특징화된 바람 정보를 제2 바람 정보로서 결정하도록 구성된 제2 바람 정보 획득 서브유닛을 포함하는, 요잉 제어 디바이스.
제8항에 있어서,
상기 바람 정보는 풍향 및 풍속을 포함하고, 현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 풍향각은 상기 윈드 터빈이 요잉 운전 상태에 있지 않은 경우에 있어서의 캐빈의 초기각, 현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 캐빈의 회전각 및 현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 풍향 센서의 검출각의 합이고,
상기 요잉 제어 유닛은,
현재 모멘트에서 상기 윈드 터빈의 캐빈의 회전각과 초기각을 상기 제2 바람 정보에서의 풍향각으로부터 감산함으로써 얻어진 차이값을 현재 모멘트에서 검출각으로서 결정하도록 구성된 검출각 결정 서브유닛; 및
현재 모멘트에서 검출각을 바람의 요잉 편차각으로서 사용함으로써 상기 윈드 터빈 상에 요잉 제어를 수행하도록 구성된 요잉 제어 서브유닛을 포함하는, 요잉 제어 디바이스.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 바람 정보 획득 유닛에 접속되고, 상기 풍향 센서의 검출각이 설정 시간 임계치보다 큰 연속적인 기간 동안 변화하지 않은 경우에 상기 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하거나; 또는 상기 윈드 터빈의 검출된 풍속이 설정 풍속보다 크고 상기 윈드 터빈의 출력 파워가 설정 파워의 미리설정된 퍼센트보다 작은 경우에 상기 윈드 터빈의 풍향 센서가 고장이라고 판정하도록 구성된 풍향 센서 결함 검출 유닛을 더 포함하는, 요잉 제어 디바이스.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디바이스는 상기 윈드 터빈의 제어기 또는 각각의 윈드 터빈을 중앙 제어하기 위한 풍력 발전 지대 제어기 내에 배열되는, 요잉 제어 디바이스.