KR20190063688A - 풍력발전 성능검사용 캡쳐 매트릭스 최적화 방법 - Google Patents

풍력발전 성능검사용 캡쳐 매트릭스 최적화 방법 Download PDF

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Abstract

풍력발전 성능검사용 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에서, 시작 시간(To)을 설정한다. 상기 시작 시간으로부터 10분을 계측 구간(△T)으로 설정한다. 상기 계측 구간에 대하여 풍속 데이터를 계측한다. 상기 계측 구간 동안 계측이 완료되면, 상기 시작 시간에 10분을 추가하여 상기 시작 시간을 재설정한다. 상기 계측 구간 중 비유효 구간(△Te)이 발생하면, 상기 비유효 구간에서의 계측 데이터는 폐기하고, 상기 시작 시간에 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)을 추가하여 상기 시작 시간을 재설정한다.

Description

풍력발전 성능검사용 캡쳐 매트릭스 최적화 방법{METHOD OF OPTIMIZING CAPTURE MATRIX}
본 발명은 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력발전기의 하중 등과 같은 성능검사를 위해 캡쳐 매트릭스를 구성하는 풍속에 관한 데이터를 최적화하여 입력하기 위한 풍력발전 성능검사용 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 관한 것이다.
풍력발전용 기계하중 성능검사 기준인 IEC61400-13에 따르면, 기계하중 성능검사를 위해서는 10분 데이터를 이용해야 하며, 상기 10분 데이터라 함은 10분을 하나의 구간으로(이에 따라, 일반적으로 1시간은 0~10분, 10~20분, 20~30분, 30~40분, 40~50분, 50~60분으로 구획됨) 상기 10분 동안의 평균 풍속에 대한 데이터를 획득하여 이를 캡쳐 매트릭스(capture matrix)에 입력하는 것을 의미한다.
즉, 상기와 같이 10분을 하나의 구간으로 상기 10분 동안의 평균 풍속에 대한 데이터를 획득하여 캡쳐 매트릭스에 입력하면, 상기 입력된 캡쳐 매트릭스의 데이터를 바탕으로 기계하중의 성능을 검사하는 등, 풍속 데이터를 바탕으로 검사할 수 있는 다양한 풍력발전기에 대한 검사 항목의 검사를 수행할 수 있다.
그러나, 종래에는, 10분 동안의 평균 풍속에 대한 데이터를 획득하는 경우, 10분의 구간 중간에 비유효 데이터가 입력되는 경우, 해당 비유효 데이터가 입력된 구간의 전체, 즉 10분 동안의 데이터 전체(0~10분 사이에 비유효 데이터가 입력되면 0~10분 전체 데이터를 무효화처리)를 무효 데이터로 취급하였으며, 이에 따라, 캡쳐 매트릭스를 구성하기 위한 유효 데이터의 개수가 부족하거나, 일부 구간에서 상대적으로 많은 데이터가 축적되는 등, 계측되는 데이터가 불균일해지는 문제가 있었다.
한편, 종래 풍력발전기의 기계적 특성을 검사하기 위한 기술로, 대한민국 등록특허 제10-1706508호에서는 풍력발전기의 피로 해석 및 등가하중 해석 시스템을 개시하고 있으며, 대한민국 등록특허 제10-1599210호에서는 풍력발전기의 이상 진단을 위한 알람 설정 방법을 개시하고 있다. 이상과 같이, 현재까지 풍력발전기의 검사 또는 진단 관련 기술들이 개시되고는 있으나, 캡쳐 매트릭스를 구성하는 데이터 취득과 관련된 기술은 전혀 개발되고 있지 않은 상황이다.
대한민국 등록특허 제10-1706508호 대한민국 등록특허 제10-1599210호
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 비유효 구간을 최소화하여 데이터의 손실이나 부족을 방지하여, 유효 데이터를 충분히 확보하여 보다 충실하게 성능검사를 위해 캡쳐 매트릭스를 구성할 수 있는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 관한 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에서, 시작 시간(To)을 설정한다. 상기 시작 시간으로부터 10분을 계측 구간(△T)으로 설정한다. 상기 계측 구간에 대하여 풍속 데이터를 계측한다. 상기 계측 구간 동안 계측이 완료되면, 상기 시작 시간에 10분을 추가하여 상기 시작 시간을 재설정한다. 상기 계측 구간 중 비유효 구간(△Te)이 발생하면, 상기 비유효 구간에서의 계측 데이터는 폐기하고, 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)을 상기 시작 시간으로 재설정한다.
일 실시예에서, 상기 비유효 구간(△Te)은, 상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)으로부터 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)의 사이로 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비유효 구간은, 상기 계측되는 풍속 데이터가 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위를 벗어나거나, 신호 송수신의 이상이 발생되는 구간일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 시작 시간(To)의 최초 설정값은 0분일 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비유효 구간이 발생하는 경우, 상기 계측 구간(△T)은의 시작 시간은, 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)으로 설정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 계측된 풍속 데이터는 10분 단위로 캡쳐 매트릭스로 입력되며, 상기 비유효 구간이 발생하지 않은 경우, 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 10분 단위의 풍속 데이터의 시작 시간(To)이 재설정될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비유효 구간이 발생한 경우, 상기 시작 시간(To)으로부터 상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)까지의 계측 데이터는 이전 10분 동안의 계측 데이터와 비교하여 10분 단위가 선택되어 상기 캡쳐 매트릭스로 입력될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 이전 10분 동안의 계측 데이터와 상기 시작 시간(To)으로부터 상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)까지의 계측 데이터 전체에서, 유효 풍향 및 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 10분 단위의 풍속 데이터를 선정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 10분 단위로 설정된 구간에서 계측된 풍속 데이터의 평균값이 캡쳐 매트릭스로 입력될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 10분단위로만 계측 구간을 설정하여, 중간에 비유효 구간이 발생하는 경우, 10분 단위의 계측 구간의 계측 결과를 사용할 수 없는 문제를 해결하여, 비유효 구간이 발생하는 경우 비유효 구간의 종료시부터 다시 10분 단위의 계측 구간을 설정하여 계측 결과를 사용할 수 있어, 비유효 구간 이후의 모든 결과를 사용할 수 있다.
또한, 비유효 구간의 발생 전의 계측 결과에 대하여도, 이전 10분 단위의 계측 결과와 함께 결과를 고려하여, 기 설정된 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록 10분 단위를 재설정할 수 있으므로, 10분 단위의 종료 후 비유효 구간이 발생하기 전까지의 계측 결과도 사용할 수 있다.
상기와 같이, 비유효 구간에 해당되는 계측 결과를 제외하고, 비유효 구간 외의 모든 계측 결과를 사용하여, 캡쳐 매트릭스로 입력할 수 있으므로, 비유효 구간이 발생하는 경우 이를 포함하는 10분 단위 결과를 모두 사용하지 못함으로써 캡쳐 매트릭스로 입력되는 데이터가 부족한 문제를 해결하고, 유효 데이터를 충분히 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡쳐 매트릭스 최적화 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 IEC61400-13: 2015에서 발췌한 캡쳐 매트릭스의 조건의 예를 도시한 테이블이다.
도 3a는 종래 기술에서의 10분 데이터 할당 방법을 도시한 모식도이고, 도 3b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의한 10분 데이터 할당 방법을 도시한 모식도이다.
도 4a는 유효 풍향과 비유효 풍향이 섞인 실제 데이터의 예를 도시한 모식도이고, 도 4b는 도 4a의 데이터에 대하여 종래 기술에서의 유효 항목 추출의 예를 도시한 모식도이고, 도 4c는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의한 유효 항목 추출의 예를 도시한 모식도이다.
도 5a는 종래 기술에서 각 풍속마다 계측되는 데이터 개수의 예를 도시한 모식도이고, 도 5b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의해 계측되는 데이터 개수의 예를 도시한 모식도이다.
도 6a는 종래 기술에서 생성되는 캡쳐 매트릭스의 예이고, 도 6b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의해 생성되는 캡쳐 매트릭스의 예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 캡쳐 매트릭스 최적화 방법을 도시한 흐름도이다. 도 2는 IEC61400-13: 2015에서 발췌한 캡쳐 매트릭스의 조건의 예를 도시한 테이블이다. 도 3a는 종래 기술에서의 10분 데이터 할당 방법을 도시한 모식도이고, 도 3b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의한 10분 데이터 할당 방법을 도시한 모식도이다. 도 4a는 유효 풍향과 비유효 풍향이 섞인 실제 데이터의 예를 도시한 모식도이고, 도 4b는 도 4a의 데이터에 대하여 종래 기술에서의 유효 항목 추출의 예를 도시한 모식도이고, 도 4c는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의한 유효 항목 추출의 예를 도시한 모식도이다. 도 5a는 종래 기술에서 각 풍속마다 계측되는 데이터 개수의 예를 도시한 모식도이고, 도 5b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의해 계측되는 데이터 개수의 예를 도시한 모식도이다.
우선, 도 1을 참조하면, 본 실시예에서의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법은, 도 2에 예시된 캡쳐 매트릭스의 조건을 만족시키는 유효 데이터를 보다 효과적으로 생성하여 캡쳐 매트릭스로 입력하기 위한 방법으로서, 궁극적으로는 후술되는 소위, 비유효 구간에서의 계측 데이터만을 제외하고 유효 구간에서의 계측 데이터를 모두 캡쳐 매트릭스로 입력할 수 있는 방법을 구현하기 위한 것이다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, IEC61400-13에서 발췌된 캡쳐 매트릭스의 조건을 검토하건대, 10분을 기본 단위로 설정하여, 10분 동안 계측되는 풍속에 관한 계측 정보가, 테이블의 좌측에 기재된 풍속의 분류 범위(구간) 각각에 충분히 입력되는 것이 필요함을 확인할 수 있다. 예를 들어, 각 풍속 구간 마다 적어도 20개 이상의 계측 데이터가 축적되는 것이 필요할 수 있다.
즉, 풍력발전기에서의 기계하중 성능 검사를 위한 캡쳐 매트릭스에 입력되는 풍속에 관한 정보는, 10분의 기본 단위 동안, 다양한 범위에 속하는 풍속 데이터들이 포함되는 것이 필요하며, 이에 따라 예를 들어, 특정 풍속 구간에서 20개 미만의 계측 데이터가 축적된다면 데이터 부족의 문제로 캡쳐 매트릭스에 입력되지 못하는 상황이 발생하게 된다.
따라서, 가능한 많은 계측 데이터의 확보가 필요하지만, 종래 기술에서는, 10분의 기본 단위에 대하여 풍속 데이터를 계측하되, 10분 단위 내에서 소위 비유효 구간이 발생하게 되면, 해당 10분 단위의 계측 데이터를 모두 폐기하였다. 따라서, 비유효 구간이 10분 미만인 경우에도, 10분 전체에 대한 계측 데이터를 폐기함에 따라, 결과적으로 유효 데이터가 부족한 문제가 있었다.
이에, 본 실시예에서의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법은 상기 유효 데이터가 부족한 문제를 해결하기 위해, 10분 단위에서 비유효 구간이 발생하는 경우, 10분 단위의 계측 데이터를 모두 폐기 하지 않고, 비유효 구간의 계측 데이터만 폐기하고, 나머지 계측 데이터를 사용할 수 있는 방법을 특징으로 한다.
보다 구체적으로, 도 1을 다시 참조하면, 본 실시예에 의한 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에서는, 우선, 풍속의 계측을 시작하는 시작 시간(To)을 설정한다(단계 S10).
상기 시작 시간(To)의 최초 설정값은, 0분일 수 있으며, 중간에 비유효 구간이 전혀 발생하지 않는다면, 본 실시예를 통해, 상기 시작 시간(To)은 매 시간마다, 0분, 10분, 20분, 30분, 40분 및 50분으로 설정될 수 있다. 그러나, 비유효 구간이 발생하는 경우 상기 시작 시간(To)은 변경되며, 이에 대하여는 후술한다.
한편, 후술하겠으나, 상기 시작 시간(To)은 중간에 비유효 구간이 발생하지 않는 경우라도, 상기 초기 설정된 10분의 간격에서 필요로 하는 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하지 않는다면, 변경이 가능하며 이에 대하여는 후술되는 단계에서 상세히 설명한다.
이 후, 상기 시작 시간으로부터 10분을 계측 구간(△T)으로 설정한다(단계 S20). 이는 앞서 설명한 바와 같이, IEC61400-13에서 발췌한 바와 같이 캡쳐 매트릭스의 조건으로 10분을 계측 시간으로 설정해야 하므로 이를 따른 것이며, 이에 따라, 시작 시간(To)의 최초 설정값이 0분인 경우, 최초 계측 구간(△T)은 0~10분으로 설정될 수 있다.
또한, 비유효 구간이 발생하지 않는 경우라면, 매 시간마다, 계측 구간(△T)은 0~10분, 10~20분, 20~30분, 30~40분, 40~50분, 및 50~60분으로 설정되며, 비유효 구간이 발생하는 경우는 후술한다.
즉, 비유효 구간이 발생하는 경우라면, 종래기술에서나 본 실시예에서나 도 3a에 도시된 바와 같이, 계측 구간(△T)이 설정될 수 있다.
이 후, 상기 설정된 계측 구간(△T)에 대하여 풍속 데이터를 계측한다(단계 S30).
이 경우, 상기 설정된 계측 구간(△T)은, 최초 계측 구간(△T)이 0~10분으로 설정되므로, 해당 구간에 대하여 풍속 데이터를 계측하며, 상기 계측 구간(△T)이 변경되면 해당 구간에 대하여 풍속 데이터를 계측한다.
다만, 상기 설정된 계측 구간(△T)에 대하여 풍속 데이터를 계측하는 경우, 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위 내에 있는지의 여부를 판단하고(단계 S41), 나아가 계측되는 풍속 데이터의 신호 이상이 있는지의 여부를 판단한다(단계 S42).
이 경우, 유효 풍향의 범위란, 캡쳐 매트릭스 조건으로 제시되는 유효 풍향의 범위를 의미하며, 유효 풍속의 범위란 도 2에 도시된 바와 같이, 캡쳐 매트릭스 조건으로 제시되는 유효 풍속의 범위를 의미한다(예를 들어, 풍속이 5m/s 이상일 것). 한편, 이러한 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위는 다양하게 설정될 수 있다. 또한, 신호 이상이란 계측되는 데이터의 오류 등을 의미한다.
그리하여, 상기 설정된 계측 구간(△T)에 대하여 계측된 풍속 데이터가 유효 풍향 및 유효 풍속의 범위에 있으며, 데이터의 신호 이상이 없는 경우라면, 상기 설정된 계측 구간(△T) 동안 풍속 데이터를 계측하여 계측을 완료한다(단계 S50).
이 경우, 모든 계측 구간에 대한 계측이 완료된 것은 아니므로(단계 S60), 상기 설정된 계측 구간(△T)에 대하여 계측된 결과를 별도의 저장부에 저장하고, 시작 시간(To)을 재설정한다(단계 S70).
만약, 상기 설정된 계측 구간(△T)이 최초 계측 구간(△T)인 경우라면, 상기 시작 시간(To)은 10분(<-0분+10분)으로 재설정되며, 시작 시간으로 설정된 시간에 10분을 추가하여 시작 시간이 재설정된다.
그리하여, 상기 재설정된 시작 시간(To)에 대하여, 계측 구간(△T)을 다시 설정하고(단계 S20), 상기 설명한 단계를 반복한다.
이러한 반복을 통해, 모든 계측 구간에 대한 계측이 완료되면(단계 S60), 상기 계측 결과를 바탕으로 캡쳐 매트릭스 입력 데이터를 선정하고(단계 S100), 이를 통해 본 실시예에 의한 캡쳐 매트릭스 최적화는 종료된다.
이 경우, 캡쳐 매트릭스 입력 데이터의 선정시에는, 후술되는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 상기 각각의 계측 구간(△T)에서 계측된 풍속 데이터의 평균값을 도출하여 해당 평균값을 입력 데이터로 선정할 수 있다.
한편, 상기 비유효 구간이 없이, 모든 계측 구간에 대한 계측이 완료된 후, 결과에 대한 캡쳐 매트릭스 입력 데이터의 선정시(단계 S100)에는, 상기 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 풍속 데이터가 존재하도록, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 10분 단위의 계측 구간에서의 시작 시간(To)는 재설정될 수 있다.
즉, 비유효 구간이 없는 경우라면, 상기 계측 구간(△T)의 시작 시점은 예를 들어, 0분, 10분, 20분, ... 등으로 설정되어 계측이 진행되지만, 계측된 결과에서 상기 유효 풍향 및 유효 풍속의 소정의 범위 중 풍속 데이터가 존재하지 않는 구간이 존재한다면, 시작 시간(To)을 재설정할 수 있다. 그리하여, 시작 시간의 재설정에 따라, 상기 계측 구간(△T)은 예를 들어, 0~10분, 13~23분, 29~39분 등으로 설정될 수 있다.
한편, 상기 계측된 풍속 데이터가 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위 내에 속하지 않거나(단계 S41) 또는, 상기 계측된 풍속 데이터의 신호 이상이 존재하는 경우(단계 S42)에는, 이를 비유효 구간(△Te)으로 설정하게 되며, 이렇게 설정된 비유효 구간(△Te)의 계측 데이터는 폐기하게 된다(단계 S80).
예를 들어, 상기 계측 구간(△T)으로 설정된 10분 동안 풍속 데이터를 계측하는 중에, 기 설정된 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위를 벗어나는 풍속 데이터가 계측되거나, 계측되는 신호의 이상이 존재하는 경우, 해당 풍속 데이터가 계측된 구간은 비유효 구간(△Te)으로 설정되며, 상기 비유효 구간의 계측 데이터는 폐기한다.
즉, 계측 구간(△T)이 0~10분으로 설정된 경우, 3~4분 동안 비유효 구간(△Te)이 발생하게 되면, 3~4분 동안의 계측 데이터는 폐기된다.
한편, 이러한 비유효 구간(△Te, X)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 유효 구간의 중간 중간에 임의로 발생할 수 있게 된다.
종래 기술에서는, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 비유효 구간(△Te)이 발생하게 되면, 해당 비유효 구간이 속하는 10분 동안의 계측 구간 전체의 계측 데이터를 폐기시키며, 비유효 항목(F)으로 할당하게 된다. 즉, 계측 구간(△T)이 0~10분으로 설정된 경우, 3~4분 동안 비유효 구간이 발생하는 경우라도, 0~10분 동안의 모든 계측 데이터가 폐기된다.
반면, 본 실시예에서는, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 비유효 구간(△Te)이 발생하게 되면, 해당 비유효 구간이 속하는 10분 동안의 계측 구간 중, 비유효 구간(△Te)이 발생한 구간에 대하여만 비유효 항목(F)으로 할당하고, 나머지 구간에 대하여는 모두 유효 항목(E)으로 할당한다. 즉, 계측 구간(△T)이 0~10분으로 설정된 경우, 3~4분 동안 비유효 구간이 발생한다면, 0~2분, 5~10분을 모두 유효 항목(E)으로 할당하게 된다.
다만, 상기 유효 항목(E)으로 할당하는 경우에도 10분 단위의 계측 구간(△T)은 유지되어야 하므로, 5~10분이 아닌, 5~15분을 다음 계측 구간(△T)으로 설정하게 된다.
즉, 본 실시예에서는, 상기 비유효 구간의 계측 데이터를 폐기한 이후(단계 S80), 시작 시간(To)을, 비유효 구간(△Te)의 종료 시점(T2)으로 재설정하게 된다(단계 S90). 이 경우, 비유효 구간(△Te)은 시작 시점(T1)으로부터 종료 시점(T2) 사이의 구간으로 정의된다.
이와 같이, 시작 시간(To)이 재설정되면, 상기 재설정된 시작 시간(To)으로부터 10분을 새로운 계측 구간(△T)으로 설정하여(단계 S20), 앞서 설명한 풍속 데이터 계측의 일련의 과정을 반복하게 된다.
이 경우, 상기 계측 구간(△T)의 시작 시간은, 비유효 구간(△Te)이 발생하였으므로, 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)으로 설정된다.
그리하여, 도 3b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 계측 구간(△T)은 0~10분, 10~20분, 20~30분 등 무조건 시작 시간과 동일한 패턴을 가지며 10분 단위로만 설정되었던 것이, 본 실시예에서는 비유효 구간(△Te)의 존재에 따라, 5~15분, 23~33분 등과 같이 10분 단위에서의 시작 시간이 다양하게 변경될 수 있다.
이에 따라, 비유효 구간(△Te)이 발생하더라도, 해당 비유효 구간의 계측 데이터만 폐기하고, 해당 비유효 구간 범위 외의 계측 데이터는 그대로 활용할 수 있으므로, 필요로하는 유효 풍속 구간에 대한 계측 데이터를 충분히 확보할 수 있다.
즉, 도 5a 및 도 5b에 비교하여 도시한 바와 같이, 종래기술의 경우, 풍속 범위 5~6m/s 구간 또는 13~14m/s 구간에서 풍속 데이터의 개수가 20개 미만으로 부족한 문제가 있었으나, 본 실시예를 통해 필요로 하는 모든 풍속 범위에 대하여 20개 이상의 풍속 데이터 개수를 획득할 수 있어, 유효 풍속 구간에 대한 계측 데이터를 충분히 확보할 수 있다.
한편, 모든 계측 구간(△T)에 대하여, 모든 풍속 데이터의 계측이 완료되면(단계 S60), 계측된 풍속 데이터들 중 캡쳐 매트릭스에 입력되는 데이터를 선정한다(단계 S100).
이 경우, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 데이터는, 설정된 계측 구간(△T) 동안의 계측된 풍속 데이터의 평균값을 입력할 수 있다.
도 6a는 종래 기술에서 생성되는 캡쳐 매트릭스의 예이고, 도 6b는 도 1의 캡쳐 매트릭스 최적화 방법에 의해 생성되는 캡쳐 매트릭스의 예이다.
즉, 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 할당된 특정 시간(hour)의 특정 분(min)의 항목에 상기 계측된 풍속 데이터의 평균값(예를 들어, 풍속값, 3~14 m/s)을 할당하여 입력할 수 있다.
그리하여, 본 실시예에서의 캡쳐 매트릭스 최적화는 종료된다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이, 종래 기술에서는 상기 계측 구간(△T)에 비유효 구간(△Te)이 존재하는 경우, 해당 10분의 모든 계측 구간을 비유효 항목(F)으로 할당하므로, 도 6a에 도시된 바와 같이, 비유효 항목(F)으로 할당된 구간은 10분 단위로 설정된다.
다만, 본 실시예에서는 상기 계측 구간(△T)에 비유효 구간(△Te)이 존재하는 경우라도, 비유효 구간(△Te)에 대하여만 비유효 항목(F)으로 할당하므로, 도 6b에 도시된 바와 같이, 비유효 항목(F)으로 할당된 구간은 10분 단위가 아닌, 적게는 1분 단위로도 설정되는 것을 확인할 수 있다.
도 6a 및 도 6b에서는 10분 단위의 평균값을 계산하여 매 1분의 할당값을 동일한 평균값으로 입력(그리하여, 10분 동안의 풍속 데이터는 모두 동일함)한 것을 예를 들었으나, 매 1분 단위로 평균값을 계산하여 매 1분의 할당값으로 입력할 수도 있다.
나아가, 본 실시예에서와 같이, 비유효 구간(△Te)이 존재하는 경우, 새로 설정되는 계측 구간(△T)은 상기 식 (1)에 의해 정의되므로, 비유효 구간의 종료 시점(T2) 바로 다음 시점부터 유효한 데이터로 계측될 수 있으나, 상기 비유효 구간의 시작시점(T1) 이전의 계측 데이터에 대한 취급이 문제된다.
즉, 계측 구간(△T)이 10~20분으로 설정된 상태에서, 비유효 구간(△Te)이 2~3분인 경우, 새로 설정되는 계측 구간(△T)은 3~13분으로 설정되어 3분 이후의 데이터를 유효 데이터로 취급하는 것은 문제가 없으나, 10~12분 사이의 데이터에 대한 취급이, 이전의 계측 구간(△T)인 0~10분 사이의 데이터에 대한 취급과 함께 문제가될 수 있다.
그리하여, 본 실시예에서는, 상기 0~12분 사이의 데이터에 대한 취급과 관련하여, 상기 0~12분 사이의 계측 데이터 전체에서, 기 설정된 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록, 즉, 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에 대하여 최소 20개 이상의 계측 데이터(이는, 도 2에 도시된 IEC61400-13의 필요 조건임)가 존재하는 범위를 10분 간격으로 설정하고, 어떤 범위라도 최소 20개의 계측 데이터가 존재한다면, 보다 많은 수의 풍속 데이터가 존재하는 범위를 선정한다.
즉, 4~5m/s의 유효 풍속에 대한 데이터 개수가 20개 미만으로 계측되었고, 5~6m/s의 유효 풍속에 대한 데이터 개수는 20개 이상으로 계측되었는데, 0~10분 사이의 데이터에서는 추가된 데이터의 평균 풍속이 5~6m/s 사이이고, 1~11분 사이의 데이터에서는 추가된 데이터의 평균 풍속이 4~5m/s 사이라면, 1~11분 사이의 데이터를 선정하는 것이 바람직하다.
그리하여, 본 실시예에서는, 비유효 구간(△Te)을 제외한 모든 구간에서의 계측된 풍속 데이터를 캡쳐 매트릭스 입력 데이터로 활용할 수 있으므로, 계측 데이터를 폐기하는 문제를 최소화하여, 캡쳐 매트릭스에 사용되는 데이터를 보다 충분히 제공할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 예를 들어 10분 단위로 0~10분, 10~20분 등으로 설명하였으나, 보다 정확하게는 10분 단위는 0~9분, 10~19분 등이거나, 0분~9분 59초, 10분~19분 59초 등을 의미하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에서의 설명에서, 10분 단위의 시작과 끝이 서로 중첩되어 실제 시간이 11분으로 증가하여 해석될 수는 있으나, 이는 바람직한 해석은 아니며, 실제는 중첩되는 시간(예를 들어, 10분)은 앞단의 구간(0~10분) 또는 뒷단의 구간(10~20분) 중 어느 하나의 구간에만 포함되는 것으로 한정하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 종래 10분단위로만 계측 구간을 설정하여, 중간에 비유효 구간이 발생하는 경우, 10분 단위의 계측 구간의 계측 결과를 사용할 수 없는 문제를 해결하여, 비유효 구간이 발생하는 경우 비유효 구간의 종료시부터 다시 10분 단위의 계측 구간을 설정하여 계측 결과를 사용할 수 있어, 비유효 구간 이후의 모든 결과를 사용할 수 있다.
또한, 비유효 구간의 발생 전의 계측 결과에 대하여도, 이전 10분 단위의 계측 결과와 함께 결과를 고려하여, 기 설정된 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록 10분 단위를 재설정할 수 있으므로, 10분 단위의 종료 후 비유효 구간이 발생하기 전까지의 계측 결과도 사용할 수 있다.
상기와 같이, 비유효 구간에 해당되는 계측 결과를 제외하고, 비유효 구간 외의 모든 계측 결과를 사용하여, 캡쳐 매트릭스로 입력할 수 있으므로, 비유효 구간이 발생하는 경우 이를 포함하는 10분 단위 결과를 모두 사용하지 못함으로써 캡쳐 매트릭스로 입력되는 데이터가 부족한 문제를 해결하고, 유효 데이터를 충분히 확보할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 캡쳐 매트릭스 최적화 방법은 풍력발전기의 기계하중 성능검사를 위한 캡쳐 매트릭스 생성에 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

Claims (9)

  1. 시작 시간(To)을 설정하는 단계;
    상기 시작 시간으로부터 10분을 계측 구간(△T)으로 설정하는 단계;
    상기 계측 구간에 대하여 풍속 데이터를 계측하는 단계; 및
    상기 계측 구간 동안 계측이 완료되면, 상기 시작 시간에 10분을 추가하여 상기 시작 시간을 재설정하는 단계를 포함하고,
    상기 계측 구간 중 비유효 구간(△Te)이 발생하면, 상기 비유효 구간에서의 계측 데이터는 폐기하고, 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)을 상기 시작 시간으로 재설정하는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비유효 구간(△Te)은,
    상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)으로부터 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)의 사이로 정의되는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 비유효 구간은,
    상기 계측되는 풍속 데이터가 유효 풍향 또는 유효 풍속의 범위를 벗어나거나, 신호 송수신의 이상이 발생되는 구간인 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 시작 시간(To)의 최초 설정값은 0분인 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비유효 구간이 발생하는 경우, 상기 계측 구간(△T)의 시작 시간은, 상기 비유효 구간의 종료 시점(T2)으로 설정되는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계측된 풍속 데이터는 10분 단위로 캡쳐 매트릭스로 입력되며,
    상기 비유효 구간이 발생하지 않은 경우, 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 10분 단위의 풍속 데이터의 시작 시간(To)이 재설정되는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 비유효 구간이 발생한 경우, 상기 시작 시간(To)으로부터 상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)까지의 계측 데이터는 이전 10분 동안의 계측 데이터와 비교하여 10분 단위가 선택되어 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이전 10분 동안의 계측 데이터와 상기 시작 시간(To)으로부터 상기 비유효 구간의 시작 시점(T1)까지의 계측 데이터 전체에서, 유효 풍향 및 유효 풍속의 모든 범위에서 계측된 풍속 데이터가 존재하도록, 상기 캡쳐 매트릭스로 입력되는 10분 단위의 풍속 데이터를 선정하는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 10분 단위로 설정된 구간에서 계측된 풍속 데이터의 평균값이 캡쳐 매트릭스로 입력되는 것을 특징으로 하는 캡쳐 매트릭스 최적화 방법.

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