KR101789923B1 - 풍력단지 통합제어 모니터링 방법 - Google Patents

풍력단지 통합제어 모니터링 방법 Download PDF

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이정훈
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Abstract

본 발명은 다수의 풍력 단지로부터 획득한 데이터에 근거해 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구 사항 등을 웹으로 공유하여 여러 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고 정비 계획을 수립할 수 있는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법이 개시된다. 개시된 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법은, (a) 사용자 인터페이스(UI)부에서 하나 이상의 사이트 서버의 위치를 지도에 시각화하여 계기판 메뉴와 네비게이션 메뉴 및 알람 이벤트 메뉴를 포함해 표시하는 단계; (b) 데이터 수집부가 하나 이상의 사이트 서버로부터 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터를 수집하는 단계; (c) 이상상태 검출부가 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 이상 상태를 검출하여 경보하는 단계; 및 (d) 통합 제어부가 계기판 메뉴를 통해 각 풍력 발전기의 터빈 운전 현황을 제공하고, 운영 및 유지보수를 관리하고, 상기 검출된 풍력 발전기의 이상 상태에 대한 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 풍력 단지에 대해, 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등의 영향을 최소화 할 수 있으며, 조기에 부품 고장을 감지하여 정비 계획을 수립하고 실시함으로써 중대사고를 예방할 수 있다.

Description

풍력단지 통합제어 모니터링 방법{Wind farm supervision monitoring method}
본 발명은 풍력단지 통합제어 모니터링 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 하나 이상의 풍력 단지를 관리하기 위한 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)의 수행 시, 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등의 영향을 최소화하며, 조기에 부품 고장을 감지하고, 중대사고를 예방하기 위해, 관리제어 데이터획득(SCADA:Supervisory Control And Data Acquisition) 및 상태 감시 시스템(CMS:Condition Monitoring System) 기반으로 다수의 풍력 단지로부터 데이터를 획득하고, 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구 사항 등을 웹으로 공유하여 협업을 통해 여러 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공할 수 있도록 하는, 풍력단지 통합제어 모니터링 방법에 관한 것이다.
최근 화석 에너지의 고갈과 기후 변화 및 온실가스 감축 등 환경문제로 인해 신재생 에너지에 대한 투자가 늘고 있고, 풍력 발전기에 대한 수요도 전 세계적으로 늘고 있다.
이와 같이 에너지의 보급 확산에 따라 2014년 세계 전력 소비량의 3.4%가 풍력 발전기에 의해 생산되었으며, 2019년에는 5.3%에 이를 것으로 예상된다.
그런데 풍력 발전기는 다른 화력이나 원자력 발전 설비와는 달리 발전용량 대비 다수의 설비가 넓게 분포되어 있고, O&M(operation and maintenance) 수행 시 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등에 영향을 받기 때문에 관리가 쉽지 않은 설비이다.
특히, 해상 풍력발전은 고장 발생 시 풍속과 파고에 따른 풍력 발전기 접근 제약이 있어 조기에 부품 고장을 감지하고, 중대사고를 예방하기 위한 정비 계획을 수립하는 것이 O&M 비용 절감을 위해 필수적이다. 적시에 정비 계획을 수립하기 위해서는 SCADA(supervisory control and data acquisition), CMS(condition monitoring system) 데이터 기반의 조기 경보 수행, 장비/부품 현황 공유, 작업이력 관리 및 협업을 통한 신속한 문제 해결, 기상 예보를 통한 풍력 터빈의 접근 가능성 분석 등의 수행이 필요하다.
최근에 ICT(information communication technology) 기술은 협업으로 문제 해결과, 빅데이터(Big Data) 분석을 통한 경향 분석, 디지털 상호 작용과 융합, 사용하기 쉬운 것 선호 등의 방향으로 개발되고 있다.
또한, 해외 선진 풍력 제조사들은 ICT 기술을 적용하여 풍력설비 관리를 수행하고 있으며 풍력단지 가동률 최대화 및 O&M 비용의 최소화를 위해 ICT 시스템을 구축하고 있다.
따라서, ICT 기술을 활용하여 여러 풍력 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고, 정비 계획을 수립하기 위한 정보를 제공하는 차별화 된 모니터링 시스템의 구축이 필요하다.
한국 등록특허공보 제1294343호(등록일 : 2013년07월31일)
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 하나 이상의 풍력 단지를 관리하기 위한 운영 및 유지보수(O&M)의 수행 시, 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등의 영향을 최소화하며, 조기에 부품 고장을 감지하고, 중대사고를 예방하기 위해, 관리제어 데이터획득(SCADA) 및 상태 감시 시스템(CMS) 기반으로 다수의 풍력 단지로부터 데이터를 획득하고, 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구 사항 등을 웹으로 공유하여 협업을 통해 여러 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공할 수 있도록 하는, 풍력단지 통합제어 모니터링 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 풍력단지 통합제어 모니터링 방법은, 하나의 풍력 단지(Wind Farm)에, 하나 이상의 풍력 발전기와, 각 풍력 발전기에 대해 관리 제어를 통해 데이터를 획득(SCADA)하여 상태를 감시(CMS)하는 사이트 서버(Site Server)가 구비되고, 이런 구조의 풍력 단지를 하나 이상으로 통합 제어 및 관리하는 시스템의 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법으로서, (a) 사용자 인터페이스(UI)부에서 하나 이상의 사이트 서버의 위치를 지도에 시각화하여 계기판(dashboard) 메뉴와 네비게이션(Navigation) 메뉴 및 알람 이벤트(Alarm & Event) 메뉴를 포함해 표시하는 단계; (b) 데이터 수집부가 하나 이상의 사이트 서버로부터 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터를 수집하는 단계; (c) 이상 검출부가 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 이상(Abnormality) 상태를 검출하여 경보(Alarm)하는 단계; 및 (d) 통합 제어부(Supervision Unit)가 계기판 메뉴를 통해 각 풍력 발전기의 터빈 운전 현황을 제공하고, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)를 관리하고, 검출된 풍력 발전기의 이상 상태에 대한 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공하는 단계를 포함한다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 하나 이상의 사이트 서버로부터 제공된 SCADA 데이터와 CMS 데이터를 통해 조기경보, 기상예보, 자재 및 공구 현황 정보를 수집하여 정비 계획을 수립하고, 수립된 정비 계획에 따라 작업자가 진행할 수 있는 방향을 제시하는 작업 지시서(Work Ticket)를 자동으로 발행하며, 작업 지시서에 따른 작업 실적을 등록받으며, 업무 지원(Helpdesk)의 고객 요청 및 답변에 대한 협업을 수행할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 정비 계획에 대해, 고장(Major part)이 날 때까지 운전한 이후 정비하는 사후 정비(Run to Failure), 정기적으로 일정 기간에 정비를 수행하는 주기 정비, 설비진단 기술이나 상태감시 기술에 근거해 설비의 상태를 취득하여 결함을 조기에 감지하고 그 경과를 추적하여 이후 진행을 예측해 특정 시기에 정비를 수행하는 상태기반 정비 중 하나를 결정하여 수립할 수 있다.
또한, 계기판(Dashboard) 메뉴는, 추정(Estimation) 기능과, 상태(Status) 기능, 환경설정(Configuration) 기능을 포함하고, 추정 기능은 관리(Management) 기능 및 비용(Cost) 기능을 포함하며, 상태 기능은 네트워크 기능과 저장소 기능을 포함할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대해, 부품 관리Component Management) 메뉴, 모바일 응용(Mobile Application) 메뉴 및 환경설정(Configuration) 메뉴로 제어할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 부품 관리 메뉴에 대해, 부품별 작업이력, 자재현황, 매뉴얼, 성적서 및 보증기간을 조회하고, 부품 위치를 확인하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 모바일 응용 메뉴에 대해, 모바일 단말기에서 상기 풍력 발전기의 운전 현황을 확인하도록 감시(Supervision), 유지보수(O&M), 업무지원(Helpdesk) 기능을 제공할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 환경설정 메뉴에 대해, 권역과 나라, 사이트, 터빈의 정보를 추가하거나 수정 및 삭제하는 로케이션(Location) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 신규 입고와 출고, 터빈 모델, 부품 현황을 관리하되, 재고 관리, 터빈 관리, 데이터베이스(DB) 관리, 설정 관리를 포함할 수 있다.
또한, 업무지원(Helpdesk) 기능은, 각 게시판의 최신 글을 카드, 리스트 형태로 홈 화면에 표시하고 통합 검색이 가능하며, 공지사항 메뉴, 질의응답(FAQ) 메뉴, 고객지원 메뉴, 보고서 메뉴, 설정 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 복수의 사이트를 대상으로 디폴트 주기를 설정하고, 필요 자재의 위치, 가용도, 기상 상태에 따라 설정된 주기를 재조정하며, 각 사이트에서 주로 발생되는 유지 보수 작업을 선정할 수 있다.
또한, (d) 단계에서 통합 제어부는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 모바일 단말기를 통해 제공되는 작업 지시서를 발행하는 인터페이스를 제공하거나, 모바일 단말기를 통해 발행된 작업 지시서를 작성하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
그리고, (d) 단계에서 통합 제어부는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 각 자재 또는 부품의 보증기간을 식별이 용이하도록 시각화하여 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등의 영향을 최소화하고, 조기에 부품 고장을 감지하며, 중대사고를 예방할 수 있다.
또한, 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구 사항 등을 웹으로 공유하여 협업을 통해 여러 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고 정비 계획을 수립할 수 있다.
또한, 풍력 단지에서 발전기 터빈의 상태 데이터 등을 자동 진단(Automatic Diagnosis)을 통하여 수집할 수 있다.
또한, 풍력 단지 내에서 특수한 상황에 적합한 범위를 설정하고, 그 설정에 해당하는 데이터만을 수집할 수 있다.
또한, 다수의 풍력 단지를 관리하면서 CPU의 부하를 절감하기 위하여, 풍력 단지 현장에 설치된 서버의 프로세스를 실시간으로 감시할 수 있다.
또한, 통합 제어 시스템에서 관리하는 각 풍력단지 별 발전기 터빈의 발전량, 진동, 오류 정도, 풍향, 풍속 등 다양한 데이터를 디스플레이 할 수 있다.
또한, 관리자 또는 관계자 등이 온라인(Onlinea) 풍력발전 업무지원(Wind Helpdesk)을 통하여 각 풍력 단지에 대한 공지사항이나 질의응답(FAQ) 등을 확인할 수 있다.
또한, 관리자 또는 관계자 등이 자신이 휴대하는 스마트 단말기를 이용하여 업무지원(Helpdesk) 현황을 지원받거나 조회할 수 있다.
또한, 관계자 등은 시리얼 번호 검색 또는 접속자 신원을 확인받은 후 각 풍력 단지 내 풍력 발전기에 대한 문의 내용을 조회할 수 있다.
또한, 관리자 또는 관계자 등은 각 풍력 단지의 풍력 발전기 상태에 대해 정기 보고서나 예측 보고서를 등록하거나 수정 및 조회할 수 있으며, 예측 보고서의 경우에 입력된 상태 데이터를 통해 자동으로 생성할 수 있다.
또한, 장비를 운영할 수 있는 기간을 선택하여 조회가 가능하고, 장비의 운영이 가능한 시간은 통합 제어 모니터링 서버에서 수집한 데이터를 기반으로 산출할 수 있다.
또한, 풍력 발전 장비의 정비에 대한 업무 지시서(Work Ticket)를 자동으로 발행하고, 업무 지시서를 통해 작업자가 가장 효율적으로 진행할 수 있는 방향을 제시할 수 있다.
또한, 풍력 발전 장비의 정비에 대해, 고장 후 사후 정비나, 부품별로 일정 주기마다 정비, 수집된 데이터를 기반으로 정비 일자를 예측하는 등 과거, 현재, 미래에 따른 정비를 수행할 수 있다.
또한, 풍력 발전기의 고장을 감지할 때 다양한 도메인(시간, 시간을 FFT로 변환, enveloped FFT로 변환)을 사용하여 각 요소 값을 산출할 수 있다.
그리고, 현장의 부품 및 설비의 기본 스펙과, 현재 상태를 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)화 하여 확인할 수 있으며, 자재 현황과 공구 현황 등을 실시간으로 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템이 적용된 풍력 사이트의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 O&M 관리를 포탈 시스템과 연동하여 수행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스부를 통해 각 사이트 위치를 지도에 시각화하여 표시하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 풍력 통합제어(Supervision)와 운영 및 유지보수(O&M)를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스 화면에 표시된 계기판(dashboard) 메뉴의 기능 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 운영 및 유지보수 메뉴에 대한 세부 메뉴 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부품 관리의 기능을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 통합 제어에서 업무지원 기능의 구성을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 자동 진단을 위한 사용자 인터페이스 메뉴 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 관리 기능을 통해 제공하는 정보 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 내 터빈 운전 현황을 모바일 디바이스로 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템이 적용된 풍력 사이트의 기본적인 구성을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템은, 하나의 사이트(Site)에 복수의 풍력단지(Wind Farm A, B)가 위치하고, 각 풍력단지에는 하나 이상의 풍력 발전기(Wind Turbine)와, 기상탑(Met. Mast), 하나 이상의 풍력 발전기로부터 관리 제어를 통해 데이터를 획득(SCADA)하여 각 발전기의 상태를 감시(CMS)하는 사이트 서버(Site Server)가 구비되어 있다.
각 풍력단지를 감시하는 사이트 서버들은 VPN(Virtual Private Network)의 공중 인터넷(Public Internet)을 통해 클라우드 서버(Cloud Server PC) 및 데스크탑(Desktop) PC 등과 연결되어 있다.
클라우드 서버에는 다중 모니터(Multiple Monitor)가 연결되어 있어, O&M 관리자(Manager)가 다중 모니터를 통해 각 풍력 발전기의 운전 상태를 감시하고, 프로젝트/생산(Project/Product) 관리자(Manager)와 기술적 전문가(Technical Expert)들은 데스크탑 PC를 통해 풍력 발전기의 운전을 관리하도록 하고 있다.
즉, 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템은 다수의 풍력단지에서 풍력 발전기, 기상탑, O&M 엔지니어(Engineer)로부터 데이터를 취득하여 사이트 서버와 클라우드 서버에 데이터를 저장한다. O&M 엔지니어, O&M 관리자, 프로젝트/생산 관리자, 기술 전문가는 사이트 서버의 SCADA, CMS를 통해 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구사항 등을 웹으로 공유하여 협업을 통해 발전기의 이상 상태를 해결하고 정비 계획을 수립하게 되는 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템(200)은, 데이터 수집부(Data Collection Unit)(210), 이상상태 검출부(220), 풍력데이터 관리부(230), 통합 제어부(Supervision Unit)(240) 및 사용자 인터페이스(User Interface: UI)부(250)를 포함한다.
데이터 수집부(210)는 하나 이상의 사이트 서버(260~264)로부터 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터를 수집한다. 여기서, 데이터 수집부(210)는 특수한 상황에 적합한 범위, 예컨대, 풍속이 얼마 이상이고, 풍향이 어느 방향이며, 외부 상황이 어느 조건인 경우를 설정하고, 그 설정에 해당하는 데이터만을 수집할 수 있다.
이상상태 검출부(220)는 수집된 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 이상(Abnormality) 상태를 검출하여 경보(Alarm)한다.
풍력데이터 관리부(230)는 하나 이상의 사이트 서버(260~264)로부터 제공된 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터 또는 이상상태 검출부(220)에서 검출된 각 풍력 발전기의 이상 상태에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 결함(Fault)을 조기(Early)에 검출하거나, 각 풍력 발전기의 성능(Performance)을 감시하게 된다.
통합 제어부(240)는 각 풍력 발전기의 터빈 운전 현황, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)를 관리하고, 검출된 풍력 발전기의 이상 상태에 대한 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공한다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Wind O&M)에 대해, 도 3에 도시된 바와 같이 문서 관리 시스템(DMS:Document Management System)과 전사적 자원계획(ERP:Enterprise Resource Planning) 시스템, 공구 관리 시스템(TTMS:Tool Total Management System)을 포함하는 포탈 시스템(Portal System)과 연동하여, 자재 관리와 작업계획 및 실적, 현장업무 문제점 협업, 공구 관리를 수행할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 O&M 관리를 포탈 시스템과 연동하여 수행하는 예를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 통합 제어부(240)는 웹 서비스(Web Service)를 통해 위성 맵(Satellite Map)을 제공하거나, 날씨 예측(Wether Forecast) 정보를 제공할 수 있다. 또한, 도 3에서, 통합 제어부(240)는 업무지원(Helpdesk) 메뉴를 통해 주로 고객의 문의 및 답변 기능을 제공할 수 있다.
사용자 인터페이스부(250)는 도 4에 도시된 바와 같이 하나 이상의 풍력 단지에 대한 각 사이트 위치를 지도에 시각화하여 표시하고, 각 풍력 발전기의 실시간 터빈 운전 현황, 가동율, 이용률을 계기판(dashboard) 메뉴로 표시할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스부를 통해 각 사이트 위치를 지도에 시각화하여 표시하는 예를 나타낸 도면이다. 도 4에서, 사용자 인터페이스부(250)는 각 풍력단지의 정보를 네비게이션(Navigation) 메뉴로 표시할 수 있다. 도 4에서 사용자 인터페이스부(250)는 각 풍력 발전기의 터빈 에러, 조기 경보, 작업 이력, 업무지원(Helpdesk) 기능을 알람 및 이벤트(Alarm & Event) 메뉴로 표시할 수 있다.
또한, 사용자 인터페이스부(250)는 도 4의 인터페이스 화면을 통해 디폴트(Dafault)로 노출되는 정보의 종류를 표시할 수 있으며, 디폴트로 노출되는 정보를 복수 개의 독립된 창(Window)으로 표시할 수 있다.
한편, 통합 제어부(240)는, 풍력 통합제어(Wind Supervision)와, 운영 및 유지보수(Wind O&M)에 대해, 도 5에 도시된 바와 같이 하나 이상의 사이트 서버(260~264)로부터 제공된 SCADA 데이터와 CMS 데이터를 수집하여 데이터 관리(Data Management)를 통해 이상 상태를 조기에 검출(Early Detection)할 수 있다. 도 5는 본 발명에 따른 풍력 통합제어(Supervision)와 운영 및 유지보수(O&M)를 나타낸 도면이다. 도 5에서, 통합 제어부(240)는 기상예보(Weather Forecast)와 자재 현황(Components Status) 및 공구 현황(Tool Status) 정보를 수집하여 정비 계획/실시(O&M Plan/Actual)를 수립하고, 수립된 정비 계획/실시에 따라 작업자가 진행할 수 있는 방향을 제시하는 작업 지시서(Work Ticket)를 엔지니어 및 기술자(Technician)에 대해 자동으로 발행하며, 작업 지시서에 따른 작업 실적을 등록받으며, 업무 지원(Helpdesk)의 고객 요청(Inquire) 및 답변에 대한 협업(Cooperation Work)을 수행하게 된다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Wind O&M)에 대해, 각 풍력 발전기의 부품 및 예비품 관리(Component/Spare Management), 작업 계획 및 실시(Work Plan/Actual), 협업(Cooperative Work), 매뉴얼 및 보증서 상태(Manual/Guarnatee Status) 관리, 도구 및 장비 관리(Tool/Equipment Management), 업무지원 응답(Helpdesk Reply)에 관한 기능을 수행하게 된다.
또한, 통합 제어부(240)는, 정비 계획에 대해, 고장(Major part)이 날 때까지 운전한 이후 정비하는 사후 정비(Run to Failure), 정기적으로 일정 기간에 정비를 수행하는 주기 정비, 설비진단 기술이나 상태감시 기술에 근거해 설비의 상태를 취득하여 결함을 조기에 감지하고 그 경과를 추적하여 이후 진행을 예측해 특정 시기에 정비를 수행하는 상태기반 정비 중 하나를 결정하여 정비 계획을 수립할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 계기판(Dashboard) 메뉴는, 사이트 및 터빈에 대한 종합적인 대시보드를 제공하는 것으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 추정(Estimation) 기능과, 상태(Status) 기능, 환경설정(Configuration) 기능을 포함할 수 있다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 사용자 인터페이스 화면에 표시된 계기판(dashboard) 메뉴의 기능 구성을 나타낸 도면이다. 도 6에서, 추정 기능은 관리(Management) 기능 및 비용(Cost) 기능을 포함하며, 상태 기능은 네트워크(Networks) 기능과 저장소(Site PC) 기능을 포함하며, 환경설정 기능은 풍속(Wind Speed)과 파고(Wave Height), 그리고 네트워크(Network)와 하드 디스크(Hard Disk)를 포함하는 구성으로, 장비의 우선순위 및 한계치를 설정할 수 있다.
또한, 계기판 메뉴는 네비게이션 및 알람, 오버뷰(Overview) 패널(Pannel)과 지도의 줌 레벨(Zoom Level)에 따라 나라, 사이트, 터빈 별 정보를 제공할 수 있다.
그리고, 도 6의 계기판 메뉴에서, 관리 기능은 터빈 수, 풍력단지 수, 국가 수, 고장 수(Number of Failure), MTTR(Mean Time To Repair), MTBF(Mean Time Between Failure)에 관한 현황, 사이트 별 접근 가능성(Accessibility)과 사이트 별 보유 수량(Spares), 터빈 별 정기 보수 계획(Maintenance)을 포함한다.
한편, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대해, 도 7에 도시된 바와 같이 부품 관리Component Management) 메뉴, 모바일 응용(Mobile Application) 메뉴 및 환경설정(Configuration) 메뉴로 제어할 수 있다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 운영 및 유지보수 메뉴에 대한 세부 메뉴 예를 나타낸 도면이다.
도 7에서, 통합 제어부(240)는, 부품 관리 메뉴에 대해, 부품별 작업이력, 자재현황, 매뉴얼, 성적서 및 보증기간을 조회하고, 부품 위치를 확인하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 모바일 응용 메뉴에 대해, 모바일 단말기에서 풍력 발전기의 운전 현황을 확인할 수 있도록 감시(Supervision), 유지보수(O&M), 업무지원(Helpdesk) 기능을 제공하며, 환경설정 메뉴에 대해, 권역과 나라, 사이트, 터빈의 정보를 추가하거나 수정 및 삭제하는 로케이션(Location) 기능을 제공할 수 있다.
여기서, 작업이력은, 계획 정비, 사후 정비, 예측 정비에 대해 작업 계획을 조회하고 등록하는 작업 계획 기능과, 발행된 작업 지시서(Work Ticket)에 대해 입력된 작업 실적을 조회하는 작업 실적 기능, 작업에 사용된 장비 및 공구에 대해 조회하는 장비 공구 기능을 포함할 수 있다.
또한, 자재현황은 사이트 별 여분(Spare Part)의 재고 현황을 조회하고, 자재에 대해 구매 및 배송을 요청할 수 있으며, 매뉴얼은 DDMS 문서를 등록 및 조회하는 DDMS 기능과, EIM 문서를 등록 및 조회하는 EIM 기능을 포함하며, 성적서 및 보증기간은 부품의 성적서와 보증기간을 조회하는 기능을 포함할 수 있다.
또한, 모바일 응용 메뉴는, 감시 기능을 통해 모바일 단말기에서 풍력 발전기의 운전 현황을 확인할 수 있으며, 유지보수(O&M) 기능을 통해 작업 지시서(Work Ticket)의 발행 시 사내직원 또는 협력업체 작업자가 모바일 단말기를 통해 작업실적을 등록할 수 있으며, 업무지원(Helpdesk) 기능을 통해 터빈의 질문 또는 이슈사항을 모바일 단말기를 이용해 등록 및 이력관리를 작성할 수 있다.
한편, 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 신규 입고와 출고, 터빈 모델, 부품 현황을 관리하는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 재고 관리, 터빈 관리, 데이터베이스(DB) 관리, QR 코드 관리 및 설정 관리를 포함할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부품 관리의 기능을 나타낸 도면이다.
도 8에서, 재고 관리는, 기계 부품의 입출고 내역을 조회하는 기계부품 입출고 기능과, 전자 부품의 입출고 내역을 조회하는 전자부품 입출고 기능을 포함할 수 있다.
또한, 터빈 관리는, 모델 관리 메뉴를 통해 터빈의 분류 체계를 조회하는 터빈분류체계 기능과, 터빈 모델을 추가, 수정, 조회하는 터빈 모델 기능과, 컴포넌트 모델을 추가, 수정, 조회하는 컴포넌트 모델 기능을 실행하며, 터빈현황 메뉴를 통해 터빈 현황을 조회할 수 있다.
또한, DB 관리는, 장비 DB 메뉴를 통해 장비 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 창고(Warehouse) DB 메뉴를 통해 자재 창고 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공급자(Supplier) DB 메뉴를 통해 공급자 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공구(Tool) DB 메뉴를 통해 공구 정보를 추가, 수정, 조회할 수 있다.
또한, 설정 관리는, 모델 설정을 관리하는 모델 설정 메뉴와, 담당자에게 이메일, SMS를 통해 알림을 하기 위한 항목을 설정하는 알림 설정 메뉴, 자재 관리 사용자의 계정을 관리하는 계정 설정 메뉴, 자재 관리 사용자에 대한 권한을 설정하는 권한 설정 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 도 8에 도시된 바와 같이 협력사로부터 입력된 QR 코드 정보를 관리하고, QR 코드를 발행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)를 제공하는 QR 코드 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 모바일 응용 메뉴는, 협력사로부터 자재 입고 시 입고 정보를 인식하여 모바일 단말기를 통해 데이터베이스에 입력하고, 터빈 조립 시에 기 입력된 자재 정보가 해당 사이트의 터빈과 연결되도록 할 수 있다.
한편, 도 3의 업무지원(Helpdesk) 기능은, 각 게시판의 최신 글을 카드, 리스트 형태로 홈 화면에 표시하고 통합 검색이 가능한 것으로서, 도 9에 도시된 바와 같이 공지사항 메뉴, 질의응답(FAQ) 메뉴, 고객지원 메뉴, 보고서 메뉴, 설정 메뉴를 포함할 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 풍력 통합 제어에서 업무지원 기능의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9에서, 공지사항 메뉴는 관리자가 공지글을 등록하고 관리자가 게재한 공지사항을 조회하거나 확인하며, 질의응답 메뉴는 관리자가 게재한 질의를 조회하거나 확인하며, 고잭지원 메뉴는 고객 관련 내용을 게재하거나 확인할 수 있다.
또한, 보고서 메뉴는 정기 보고서를 등록, 수정, 조회하는 정기 보고서 기능과, 예측 보고서를 등록, 수정, 조회하는 예측 보고서 기능을 포함하며, 설정 메뉴는 업무지원(Help Desk) 사용자를 추가, 수정, 조회하거나, 사용자 별 권한을 설정하는 사용자 설정 기능을 포함할 수 있다.
한편, 사용자 인터페이스부(250)는, 자동 진단(Auto Diagnosis) 기능을 위해 도 10에 도시된 바와 같이 개요(Overview) 메뉴와 설정(Setting) 메뉴를 포함할 수 있다. 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기의 자동 진단을 위한 사용자 인터페이스 메뉴 예를 나타낸 도면이다.
도 10에서, 개요 메뉴는 터빈 상태(Turbine Status) 기능을 통해 등록된 터빈들의 SCADA 및 CMS 데이터의 수집 상태를 나타내거나, 진단(Diagnosis) 기능을 통해 실시간 시스템 상태를 나타내거나, 획득 시작(Acquisition Start) 기능을 통해 시스템 감시 및 통합 제어부와 데이터 연동을 시작할 수 있다.
도 10에서, 설정 메뉴는, 터빈 목록(Turbine List) 기능을 통해 현재 등록된 터빈들의 정보를 보여줄 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 진단 설정(Diagnois Setting) 기능을 통해 통합 제어부에 시스템 감시 항목 데이터를 전송해 주는 시간 주기(Interval Time)를 설정할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 하드 디스크(HDD) 사용량을 체크할 하드 디스크를 선택 변경하도록 설정(Detecting HDD) 할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 프로세스 검출 설정(Process Detect Setting) 기능을 통해 프로세스 동작 상태를 감시할 프로세스 이름(Process Name)을 설정하거나, 프로세스 강제 및 자동 재시작을 위한 프로세스 절대 경로(Process Path)를 설정하거나, 프로세스 감시 중 작동 중이 아닐 때 재시작(Auto Start)을 설정할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 데이터베이스 설정(Database Setting) 기능을 통해 데이터베이스 접속 IP 주소(Address), 데이터베이스 접속 포트번호(Port Number), 데이터베이스 접속 SID 또는 데이터 소스(Data Source), 데이터베이스 접속 ID, 데이터베이스 접속 패스워드(Password)를 설정할 수 있다.
한편, 도 2의 풍력데이터 관리부(230)는, 실시간 데이터(Live Data) 메뉴, 기록된 데이터(Recorded Data) 메뉴, 분석(Analysis) 메뉴, 통계(Statistics) 메뉴, 성능(Performance) 메뉴를 관리할 수 있다.
여기서, 실시간 데이터 메뉴는 터빈의 실시간 데이터를 디스플레이하며, 기록된 데이터 메뉴는 오류 사진(Error Photo)과 오류 흔적(Error Trace)에 해당하는 정보를 디스플레이하며, 날짜 계수 데이터(Day Counter Data)를 디스플레이하며, 날짜 계수 상태 데이터(Day Counter Status Data)를 디스플레이하며, 토탈 계수 데이터(Total Counter Data)를 디스플레이하며, 토탈 계수 상태 데이터(Total Counter Status Data)를 디스플레이하며, PLC 상태 변화에 대한 데이터(Status Message)를 디스플레이 할 수 있다.
또한, 분석 메뉴는 트렌드 분석(Trend Analysis) 기능을 통해 일반적인 분석을 하거나, 시간 FFT 분석(Time-FFT Analysis) 기능을 통해 로 데이터(Raw Data) 분석을 하거나, 조기 검출(Early Detect) 기능을 통해 스마트 차폐(Smart Shield) 데이터를 분석할 수 있다.
또한, 통계 메뉴는 누적 차트(Accumulated Chart) 기능을 통해 특정 태그(Tag)에 대한 풍력단지 내 터빈들의 발생 빈도를 분석하거나, 풍력 차트(Wind Chart) 기능을 통해 풍향과 네셀 위치에 따른 데이터의 변화량을 분석할 수 있다.
또한, 통계 메뉴는 터빈 히트맵 차트(Turbine Heatmap Chart) 기능을 통해 풍력단지 내 터빈에 대한 주간 평균 데이터를 확인하기 위한 히트맵 차트를 디스플레이하거나, 오류 차트(Error Chart) 기능을 통해 터빈의 각 오류 발생 빈도를 분석할 수 있다.
또한, 성능 메뉴는 전력 커브(Power Curve) 기능을 통해 터빈의 풍속에 따른 발전량의 데이터를 디스플레이하거나, 바이브레이션(Vibration) 기능을 통해 터빈의 진동에 대한 데이터를 디스플레이할 수 있다.
한편, 도 2의 데이터 수집부(210)는, 개요(Overview) 메뉴와 설정(Setting) 메뉴를 포함할 수 있다.
개요 메뉴는 터빈 상태(Turbine Status) 기능을 통해 현재 PLC에 연결된 터빈 상태를 디스플레이하거나, 취득 시작(Acquisition Start) 기능을 통해 설정 정보를 바탕으로 PLC에 연결 및 데이터의 취득을 시작할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는 터빈 정보(Turbine Information) 기능을 통해, PLC의 모드버스(Modbus) 연결 정보를 담은 터빈 리스트(Turbine List)를 보여주거나 수정할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는 모드버스(Modbus)에 연결할 터빈을 추가(Add Turbine)하거나, 현재 리스트 중 선택한 터빈에 대한 연결 정보를 삭제(Delete Turbine) 할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는 TCP 설정(Setting) 기능을 통해 데이터 관리자(Data Manager)로부터 로데이터(Raw Data) 수집을 위한 명령을 받는 TCP 리스너(Listener)의 IP를 설정하거나(Listen IP), 데이터 관리자로부터 로데이터 수집을 위한 명령을 받는 TCP 리스너의 IP 포트(Port)를 설정(Listen Port) 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템(200)은, UI부(250)에서 하나 이상의 사이트 서버(260~264)의 위치를 지도에 시각화하여 계기판(dashboard) 메뉴와 네비게이션(Navigation) 메뉴 및 알람 이벤트(Alarm & Event) 메뉴를 포함해 표시한다(S1110).
이어, 데이터 수집부(210)가 하나 이상의 사이트 서버로부터 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터를 수집한다(S1120).
이어, 이상상태 검출부(220)가 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 이상(Abnormality) 상태를 검출하여 경보(Alarm)한다(S1130).
이어, 통합 제어부(240)가 계기판 메뉴를 통해 각 풍력 발전기의 터빈 운전 현황을 제공하고, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)를 관리하며, 검출된 풍력 발전기의 이상 상태에 대한 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공한다(S1140).
이때, 통합 제어부(240)는, 하나 이상의 사이트 서버로부터 제공된 SCADA 데이터와 CMS 데이터를 통해 조기경보, 기상예보, 자재 및 공구 현황 정보를 수집하여 정비 계획을 수립하고, 수립된 정비 계획에 따라 작업자가 진행할 수 있는 방향을 제시하는 작업 지시서(Work Ticket)를 자동으로 발행하며, 작업 지시서에 따른 작업 실적을 등록받으며, 업무 지원(Helpdesk)의 고객 요청 및 답변에 대한 협업을 수행할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 복수의 사이트를 대상으로 디폴트 주기를 설정하고, 필요 자재의 위치, 가용도, 기상 상태에 따라 설정된 주기를 재조정하며, 각 사이트에서 주로 발생되는 유지 보수 작업을 선정할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 유지 보수 인력에 대한 계획, 실시, 이력 관리를 통해 차후 계획 시에 이전 정보를 검색하고, 사이트 별로 인력의 이동 경로를 정보로 저장하여 관리할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 각 사이트 별 자재에 대한 계획, 실시, 이력 관리를 통해서 차후 계획 시에 이전 정보를 검색하고, 자주 발생되는 작업 별로 소요되는 자재의 종류 및 수량을 저장하며, 각 사이트 별로 산재한 자재의 이동 경로를 정보로 저장하여 관리할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 모바일 단말기를 통해 제공되는 작업 지시서를 발행하는 인터페이스를 제공하거나, 모바일 단말기를 통해 발행된 작업 지시서를 작성하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대하여, 각 자재 또는 부품의 보증기간을 식별이 용이하도록 시각화하여 제공할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 정비 계획에 대해, 고장(Major part)이 날 때까지 운전한 이후 정비하는 사후 정비(Run to Failure), 정기적으로 일정 기간에 정비를 수행하는 주기 정비, 설비진단 기술이나 상태감시 기술에 근거해 설비의 상태를 취득하여 결함을 조기에 감지하고 그 경과를 추적하여 이후 진행을 예측해 특정 시기에 정비를 수행하는 상태기반 정비 중 하나를 결정하여 수립할 수 있다.
또한, 계기판(Dashboard) 메뉴는, 도 6에 도시된 바와 같이 추정(Estimation) 기능과, 상태(Status) 기능, 환경설정(Configuration) 기능을 포함하고, 추정 기능은 관리(Management) 기능 및 비용(Cost) 기능을 포함하며, 상태 기능은 네트워크 기능과 저장소 기능을 포함할 수 있다.
또한, 환경설정 기능은 풍속(Wind Speed)과 파고(Wave Height), 그리고 네트워크(Network)와 하드 디스크(Hard Disk)를 포함하는 장비의 우선순위 및 한계치를 설정할 수 있다.
또한, 관리 기능은 터빈 수(Number of Turbine), 풍력단지 수(Nunber of Farm), 국가 수(Number of Country), 고장 수(Number of Failure), MTTR(Mean Time To Repair), MTBF(Mean Time Between Failure)에 관한 현황, 사이트 별 접근 가능성(Accessibility)과 사이트 별 보유 수량(Spares), 터빈 별 정기 보수 계획(Maintenance)을 포함할 수 있다.
한편, 통합 제어부(240)는, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대해, 도 7에 도시된 바와 같이 부품 관리Component Management) 메뉴, 모바일 응용(Mobile Application) 메뉴 및 환경설정(Configuration) 메뉴로 제어할 수 있다.
통합 제어부(240)는, 부품 관리 메뉴에 대해, 부품별 작업이력, 자재현황, 매뉴얼, 성적서 및 보증기간을 조회하고, 부품 위치를 확인하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 모바일 응용 메뉴에 대해, 모바일 단말기에서 풍력 발전기의 운전 현황을 확인할 수 있도록 감시(Supervision), 유지보수(O&M), 업무지원(Helpdesk) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 환경설정 메뉴에 대해, 권역과 나라, 사이트, 터빈의 정보를 추가하거나 수정 및 삭제하는 로케이션(Location) 기능을 제공할 수 있다.
또한, 부품별 작업이력은, 계획 정비, 사후 정비, 예측 정비에 대해 작업 계획을 조회하고 등록하는 작업 계획 기능과, 발행된 작업 지시서(Work Ticket)에 대해 입력된 작업 실적을 조회하는 작업 실적 기능, 작업에 사용된 장비 및 공구에 대해 조회하는 장비 공구 기능을 포함할 수 있다.
또한, 자재현황은 사이트 별 여분(Spare Part)의 재고 현황을 조회하고, 자재에 대해 구매 및 배송을 요청할 수 있으며, 매뉴얼은 DDMS 문서를 등록 및 조회하는 DDMS 기능과, EIM 문서를 등록 및 조회하는 EIM 기능을 포함하며, 성적서 및 보증기간은 부품의 성적서와 보증기간을 조회하는 기능을 포함할 수 있다.
또한, 모바일 응용 메뉴는, 감시 기능을 통해 모바일 단말기에서 풍력 발전기의 운전 현황을 확인할 수 있으며, 유지보수(O&M) 기능을 통해 작업 지시서(Work Ticket)의 발행 시 사내직원 또는 협력업체 작업자가 모바일 단말기를 통해 작업실적을 등록할 수 있으며, 업무지원(Helpdesk) 기능을 통해 터빈의 질문 또는 이슈사항을 모바일 단말기를 이용해 등록 및 이력관리를 작성할 수 있다.
또한, 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 신규 입고와 출고, 터빈 모델, 부품 현황을 관리하는 것으로서, 도 8에 도시된 바와 같이 재고 관리, 터빈 관리, 데이터베이스(DB) 관리, 설정 관리를 포함할 수 있다.
또한, 재고 관리는, 기계 부품의 입출고 내역을 조회하는 기계부품 입출고 기능과, 전자 부품의 입출고 내역을 조회하는 전자부품 입출고 기능을 포함할 수 있다.
또한, 터빈 관리는, 모델 관리 메뉴를 통해 터빈의 분류 체계를 조회하는 터빈분류체계 기능과, 터빈 모델을 추가, 수정, 조회하는 터빈 모델 기능과, 컴포넌트 모델을 추가, 수정, 조회하는 컴포넌트 모델 기능을 실행하며, 터빈현황 메뉴를 통해 터빈 현황을 조회할 수 있다.
또한, DB 관리는, 장비 DB 메뉴를 통해 장비 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 창고(Warehouse) DB 메뉴를 통해 자재 창고 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공급자(Supplier) DB 메뉴를 통해 공급자 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공구(Tool) DB 메뉴를 통해 공구 정보를 추가, 수정, 조회할 수 있다.
또한, 설정 관리는, 모델 설정을 관리하는 모델 설정 메뉴와, 담당자에게 이메일, SMS를 통해 알림을 하기 위한 항목을 설정하는 알림 설정 메뉴, 자재 관리 사용자의 계정을 관리하는 계정 설정 메뉴, 자재 관리 사용자에 대한 권한을 설정하는 권한 설정 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 협력사로부터 입력된 QR 코드 정보를 관리하고, QR 코드를 발행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)를 제공하는 QR 코드 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 모바일 응용 메뉴는, 협력사로부터 자재 입고 시 입고 정보를 인식하여 모바일 단말기를 통해 데이터베이스에 입력하고, 터빈 조립 시에 기 입력된 자재 정보가 해당 사이트의 터빈과 연결되도록 할 수 있다.
또한, 업무지원(Helpdesk) 기능은, 각 게시판의 최신 글을 카드, 리스트 형태로 홈 화면에 표시하고 통합 검색이 가능하며, 도 9에 도시된 바와 같이 공지사항 메뉴, 질의응답(FAQ) 메뉴, 고객지원 메뉴, 보고서 메뉴, 설정 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 공지사항 메뉴는 관리자가 공지글을 등록하고 관리자가 게재한 공지사항을 조회하거나 확인하며, 질의응답 메뉴는 관리자가 게재한 질의를 조회하거나 확인할 수 있다.
또한, 고객지원 메뉴는 고객 관련 내용을 게재하거나 확인하며, 보고서 메뉴는 정기 보고서를 등록, 수정, 조회하는 정기 보고서 기능과, 예측 보고서를 등록, 수정, 조회하는 예측 보고서 기능을 포함할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는 업무지원(Help Desk) 사용자를 추가, 수정, 조회하거나, 사용자 별 권한을 설정하는 사용자 설정 기능을 포함할 수 있다.
한편, 풍력 발전기의 자동 진단(Automatic Diagnosis)을 위한 계기판(dashboard) 메뉴는, 도 10에 도시된 바와 같이 개요(Overview) 메뉴와 설정(Setting) 메뉴를 포함할 수 있다.
또한, 개요 메뉴는, 터빈 상태 기능을 통해 등록된 터빈들의 SCADA 및 CMS 데이터의 수집 상태를 나타내거나, 진단(Diagnosis) 기능을 통해 실시간 시스템 상태를 나타내거나, 취득 시작(Acquisition Start) 기능을 통해 시스템 감시 및 통합 제어부와 데이터 연동을 시작할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 터빈 목록(Turbine List) 기능을 통해 현재 등록된 터빈들의 정보를 보여주거나, 진단 설정(Diagnois Setting) 기능을 통해 통합 제어부에 시스템 감시 항목 데이터를 전송해 주는 시간 주기(Interval Time)를 설정하거나, 하드 디스크(HDD) 사용량을 체크할 하드 디스크를 선택 변경하도록 설정(Detecting HDD)할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 프로세스 검출 설정(Process Detect Setting) 기능을 통해 프로세스 동작 상태를 감시할 프로세스 이름(Process Name)을 설정하거나, 프로세스 강제 및 자동 재시작을 위한 프로세스 절대 경로(Process Path)를 설정하거나, 프로세스 감시 중 작동 중이 아닐 때 재시작(Auto Start)을 설정할 수 있다.
또한, 설정 메뉴는, 데이터베이스 설정(Database Setting) 기능을 통해 데이터베이스 접속 IP 주소(Address), 데이터베이스 접속 포트번호(Port Number), 데이터베이스 접속 SID 또는 데이터 소스(Data Source), 데이터베이스 접속 ID, 데이터베이스 접속 패스워드(Password)를 설정할 수 있다.
또한, 통합 제어부(240)는, 각 사이트 서버(260~264)로부터 데이터 수집부(210)를 통해 수집된 데이터에 근거해 데이터 관리(Data Management) 기능을 통해 도 12에 도시된 바와 같이 터빈의 성능을 나타낸 전력 곡선(Power Curve), 데이터 이력을 확인하는 SCADA, CMS Trend, 터빈 간의 정상 데이터 및 에러 데이터의 비교를 위한 축적된 히스토그램(Accumulated Histogram), 에러 발생 번호(Error Occurred Number), 조기경보를 위한 이상 검출(Abnormality Detection) 등의 정보를 제공할 수 있다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 관리 기능을 통해 제공하는 정보 예를 나타낸 도면이다.
그리고, 통합 제어부(240)는, 풍력 운영 및 유지보수(O&M)에 대해 터빈 작업 계획/실적, 자재 현황, 정비 매뉴얼, 보증기간 등의 정보를 제공할 수 있다.
한편, 통합 제어부(240)는 각 풍력 단지를 관리하는 O&M 관리자 또는 관계자 등이 휴대하는 모바일 디바이스(Mobile Device)와 연동하여 도 13에 도시된 바와 같이 모바일 디바이스의 화면 상에 풍력 단지 내 각 풍력 발전기의 운전 현황이나 작업이력, 자재입고, 게시글 등록 현황을 제공할 수 있다. 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 풍력단지 내 터빈 운전 현황을 모바일 디바이스로 제공하는 예를 나타낸 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 통합 제어부(240)는 풍력단지 내 발전기 터빈의 운전 현황, O&M의 작업이력 및 자재입고 현황, 헬프 데스크(Helpdesk)의 고객 게시글 등록 및 확인에 관한 정보를 모바일 디바이스로 제공할 수 있다.
따라서, 풍력발전 관리자 또는 관계자 등은 자신이 휴대하는 모바일 디바이스를 통해 작업 현장이나 관리 사무소에 가지 않고도 발전기의 운전과 정비 등에 관련된 업무를 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하나 이상의 풍력 단지를 관리하기 위한 운영 및 유지보수(O&M)의 수행 시, 기상 상태에 따른 접근성, 부품 및 장비 수급, 작업인원 등의 영향을 최소화하며, 조기에 부품 고장을 감지하고, 중대사고를 예방하기 위해, 관리제어 데이터획득(SCADA) 및 상태 감시 시스템(CMS) 기반으로 다수의 풍력 단지로부터 데이터를 획득하고, 터빈 운전 현황, 정비 계획 및 실적, 고객의 요구 사항 등을 웹으로 공유하여 협업을 통해 여러 발전기의 알람 및 이벤트를 관리하고 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공할 수 있도록 하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
200 : 풍력단지 통합 제어 모니터링 시스템
210 : 데이터 수집부
220 : 이상상태 검출부
230 : 풍력데이터 관리부
240 : 통합 제어부
250 : 사용자 인터페이스(UI)부

Claims (11)

  1. 하나의 풍력 단지(Wind Farm)에, 하나 이상의 풍력 발전기와, 각 풍력 발전기에 대해 관리 제어를 통해 데이터를 획득(SCADA)하여 상태를 감시(CMS)하는 사이트 서버(Site Server)가 구비되고, 이런 구조의 풍력 단지를 하나 이상으로 통합 제어 및 관리하는 시스템의 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법으로서,
    (a) 사용자 인터페이스(UI)부에서 상기 하나 이상의 사이트 서버의 위치를 지도에 시각화하여 계기판(dashboard) 메뉴와 네비게이션(Navigation) 메뉴 및 알람 이벤트(Alarm & Event) 메뉴를 포함해 표시하는 단계;
    (b) 데이터 수집부가 상기 하나 이상의 사이트 서버로부터 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터를 수집하는 단계;
    (c) 이상 검출부가 상기 각 풍력 발전기의 상태 감시에 관한 데이터에 근거해 각 풍력 발전기의 이상(Abnormality) 상태를 검출하여 경보(Alarm)하는 단계; 및
    (d) 통합 제어부(Supervision Unit)가 상기 계기판 메뉴를 통해 각 풍력 발전기의 터빈 운전 현황을 제공하고, 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)를 관리하고, 상기 검출된 풍력 발전기의 이상 상태에 대한 정비 계획 수립을 위한 정보를 제공하는 단계;를 포함하고,
    상기 통합 제어부는, 상기 운영 및 유지보수(Operation and Maintenance)에 대해, 부품 관리Component Management) 메뉴, 모바일 응용(Mobile Application) 메뉴 및 환경설정(Configuration) 메뉴로 제어하되,
    상기 부품 관리 메뉴에 대해, 부품별 작업이력, 자재현황, 매뉴얼, 성적서 및 보증기간을 조회하고, 부품 위치를 확인하는 기능을 수행하고,
    상기 모바일 응용 메뉴에 대해, 모바일 단말기에서 상기 풍력 발전기의 운전 현황을 확인하도록 감시(Supervision), 유지보수(O&M), 업무지원(Helpdesk) 기능을 제공하며,
    상기 환경설정 메뉴에 대해, 권역과 나라, 사이트, 터빈의 정보를 추가하거나 수정 및 삭제하는 로케이션(Location) 기능을 제공하는,
    풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 통합 제어부는, 상기 하나 이상의 사이트 서버로부터 제공된 SCADA 데이터와 CMS 데이터를 통해 조기경보, 기상예보, 자재 및 공구 현황 정보를 수집하여 정비 계획을 수립하고, 수립된 정비 계획에 따라 작업자가 진행할 수 있는 방향을 제시하는 작업 지시서(Work Ticket)를 자동으로 발행하며, 상기 작업 지시서에 따른 작업 실적을 등록받으며, 업무 지원(Helpdesk)의 고객 요청 및 답변에 대한 협업을 수행하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서 상기 통합 제어부는, 상기 정비 계획에 대해, 고장(Major part)이 날 때까지 운전한 이후 정비하는 사후 정비(Run to Failure), 정기적으로 일정 기간에 정비를 수행하는 주기 정비, 설비진단 기술이나 상태감시 기술에 근거해 설비의 상태를 취득하여 결함을 조기에 감지하고 그 경과를 추적하여 이후 진행을 예측해 특정 시기에 정비를 수행하는 상태기반 정비 중 하나를 결정하여 수립하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기판(Dashboard) 메뉴는, 추정(Estimation) 기능과, 상태(Status) 기능, 환경설정(Configuration) 기능을 포함하고,
    상기 추정 기능은 관리(Management) 기능 및 비용(Cost) 기능을 포함하며, 상기 상태 기능은 네트워크 기능과 저장소 기능을 포함하며,
    상기 환경설정 기능은 풍속(Wind Speed)과 파고(Wave Height), 그리고 네트워크(Network)와 하드 디스크(Hard Disk)를 포함하는 장비의 우선순위 및 한계치를 설정하며,
    상기 관리 기능은 터빈 수, 풍력단지 수, 국가 수, 고장 수(Number of Failure), MTTR(Mean Time To Repair), MTBF(Mean Time Between Failure)에 관한 현황, 사이트 별 접근 가능성(Accessibility)과 사이트 별 보유 수량(Spares), 터빈 별 정기 보수 계획(Maintenance)을 포함하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품별 작업이력은, 계획 정비, 사후 정비, 예측 정비에 대해 작업 계획을 조회하고 등록하는 작업 계획 기능과, 발행된 작업 지시서(Work Ticket)에 대해 입력된 작업 실적을 조회하는 작업 실적 기능, 작업에 사용된 장비 및 공구에 대해 조회하는 장비 공구 기능을 포함하고,
    상기 자재현황은 사이트 별 여분(Spare Part)의 재고 현황을 조회하고, 자재에 대해 구매 및 배송을 요청할 수 있으며,
    상기 매뉴얼은 DDMS 문서를 등록 및 조회하는 DDMS 기능과, EIM 문서를 등록 및 조회하는 EIM 기능을 포함하며,
    상기 성적서 및 보증기간은 부품의 성적서와 보증기간을 조회하는 기능을 포함하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모바일 응용 메뉴는, 상기 감시 기능을 통해 모바일 단말기에서 상기 풍력 발전기의 운전 현황을 확인할 수 있으며, 상기 유지보수(O&M) 기능을 통해 작업 지시서(Work Ticket)의 발행 시 사내직원 또는 협력업체 작업자가 모바일 단말기를 통해 작업실적을 등록할 수 있으며, 상기 업무지원(Helpdesk) 기능을 통해 터빈의 질문 또는 이슈사항을 모바일 단말기를 이용해 등록 및 이력관리를 작성할 수 있도록 하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 신규 입고와 출고, 터빈 모델, 부품 현황을 관리하되, 재고 관리, 터빈 관리, 데이터베이스(DB) 관리, 설정 관리를 포함하고,
    상기 재고 관리는, 기계 부품의 입출고 내역을 조회하는 기계부품 입출고 기능과, 전자 부품의 입출고 내역을 조회하는 전자부품 입출고 기능을 포함하며,
    상기 터빈 관리는, 모델 관리 메뉴를 통해 터빈의 분류 체계를 조회하는 터빈분류체계 기능과, 터빈 모델을 추가, 수정, 조회하는 터빈 모델 기능과, 컴포넌트 모델을 추가, 수정, 조회하는 컴포넌트 모델 기능을 실행하며, 터빈현황 메뉴를 통해 터빈 현황을 조회하며,
    상기 DB 관리는, 장비 DB 메뉴를 통해 장비 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 창고(Warehouse) DB 메뉴를 통해 자재 창고 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공급자(Supplier) DB 메뉴를 통해 공급자 정보를 추가, 수정, 조회하거나, 공구(Tool) DB 메뉴를 통해 공구 정보를 추가, 수정, 조회하며,
    상기 설정 관리는, 모델 설정을 관리하는 모델 설정 메뉴와, 담당자에게 이메일, SMS를 통해 알림을 하기 위한 항목을 설정하는 알림 설정 메뉴, 자재 관리 사용자의 계정을 관리하는 계정 설정 메뉴, 자재 관리 사용자에 대한 권한을 설정하는 권한 설정 메뉴를 포함하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 부품 관리(Component Management) 메뉴는, 협력사로부터 입력된 QR 코드 정보를 관리하고, QR 코드를 발행할 수 있는 사용자 인터페이스(UI)를 제공하는 QR 코드 메뉴를 포함하고,
    상기 모바일 응용 메뉴는, 협력사로부터 자재 입고 시 입고 정보를 인식하여 모바일 단말기를 통해 데이터베이스에 입력하고, 터빈 조립 시에 기 입력된 자재 정보가 해당 사이트의 터빈과 연결되도록 하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 업무지원(Helpdesk) 기능은, 각 게시판의 최신 글을 카드, 리스트 형태로 홈 화면에 표시하고 통합 검색이 가능하며, 공지사항 메뉴, 질의응답(FAQ) 메뉴, 고객지원 메뉴, 보고서 메뉴, 설정 메뉴를 포함하고,
    상기 공지사항 메뉴는 관리자가 공지글을 등록하고 관리자가 게재한 공지사항을 조회하거나 확인하며,
    상기 질의응답 메뉴는 관리자가 게재한 질의를 조회하거나 확인하며,
    상기 고객지원 메뉴는 고객 관련 내용을 게재하거나 확인하며,
    상기 보고서 메뉴는 정기 보고서를 등록, 수정, 조회하는 정기 보고서 기능과, 예측 보고서를 등록, 수정, 조회하는 예측 보고서 기능을 포함하며,
    상기 설정 메뉴는 업무지원(Help Desk) 사용자를 추가, 수정, 조회하거나, 사용자 별 권한을 설정하는 사용자 설정 기능을 포함하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 계기판(dashboard) 메뉴는, 개요(Overview) 메뉴와 설정(Setting) 메뉴를 포함하고,
    상기 개요 메뉴는, 터빈 상태 기능을 통해 등록된 터빈들의 SCADA 및 CMS 데이터의 수집 상태를 나타내거나, 진단(Diagnosis) 기능을 통해 실시간 시스템 상태를 나타내거나, 취득 시작(Acquisition Start) 기능을 통해 시스템 감시 및 통합 제어부와 데이터 연동을 시작하거나,
    상기 설정 메뉴는, 터빈 목록(Turbine List) 기능을 통해 현재 등록된 터빈들의 정보를 보여주거나, 진단 설정(Diagnois Setting) 기능을 통해 상기 통합 제어부에 시스템 감시 항목 데이터를 전송해 주는 시간 주기(Interval Time)를 설정하거나, 하드 디스크(HDD) 사용량을 체크할 하드 디스크를 선택 변경하도록 설정(Detecting HDD)하거나, 프로세스 검출 설정(Process Detect Setting) 기능을 통해 프로세스 동작 상태를 감시할 프로세스 이름(Process Name)을 설정하거나, 프로세스 강제 및 자동 재시작을 위한 프로세스 절대 경로(Process Path)를 설정하거나, 프로세스 감시 중 작동 중이 아닐 때 재시작(Auto Start)을 설정하며, 데이터베이스 설정(Database Setting) 기능을 통해 데이터베이스 접속 IP 주소(Address), 데이터베이스 접속 포트번호(Port Number), 데이터베이스 접속 SID 또는 데이터 소스(Data Source), 데이터베이스 접속 ID, 데이터베이스 접속 패스워드(Password)를 설정하는, 풍력단지 통합 제어 모니터링 방법.
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