KR102590661B1 - System and Method for reducing problems at end region utilizing monitoring sensors - Google Patents

Abstract

발전기/동기 조상기에서 엔드 권선의 진동(End Winding Vibration)을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템이 개시된다. 상기 엔드 영역 문제 경감 시스템은, 다수의 발전 세트로 이루어지는 발전소, 다수의 상기 발전 세트에서 생성되는 전력을 승압 또는 강압하는 전력 변환 블럭, 다수의 상기 발전 세트의 엔드 영역에 설치되며, 다수의 상기 발전 세트의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 감시 센서, 및 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 발전 세트에 설치되는 여자기의 여자 전류를 조절하는 모니터링 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.A system for alleviating end area problems using a monitoring sensor that can improve reliability by preventing end winding vibration in a generator/synchronous generator is disclosed. The end area problem alleviation system is installed in an end area of a power plant consisting of a plurality of power generation sets, a power conversion block that boosts or steps down power generated by the plurality of power generation sets, and a plurality of power generation sets. A monitoring sensor that monitors the status of the set and generates status information, and the excitation current of the exciter installed in the plurality of power generation sets according to whether a signal exceeding a preset operation control standard is generated using the status information. It is characterized by including a monitoring device for controlling.

Description

감시 센서를 통한 동기 조상기 또는 발전기의 엔드 영역 문제 경감 시스템 및 방법{System and Method for reducing problems at end region utilizing monitoring sensors} {System and Method for reducing problems at end region utilizing monitoring sensors}

본 발명은 동기 조상기 또는 발전기의 수명 건전성 확보 기술에 관한 것으로서, 더 상세하게는 동기 조상기 또는 발전기의 엔드 영역(End Region)에 다양한 센서를 활용해 자속 밀도 증가로 인한 문제를 감시할 수 있는 엔드 영역 문제 경감 시스템 및 방법에 대한 것이다.The present invention relates to a technology for securing the lifespan of a synchronous generator or generator. More specifically, the end region of a synchronous generator or generator can be used to monitor problems caused by increased magnetic flux density by using various sensors in the end region. It is about problem mitigation systems and methods.

발전기는 터빈에서 만들어내는 기계 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 터빈과 발전기의 회전축은 기계적으로 결합되어 이 회전축을 통해 터빈의 기계적 에너지를 받는다. 그리고 발전기 내의 자기장을 매개로 에너지가 변환된 후, IPB(Isolated Phase Bus)를 통해 전력계통으로 전기 에너지가 이동한다.The generator converts the mechanical energy produced by the turbine into electrical energy. The rotating shafts of the turbine and the generator are mechanically coupled and receive the mechanical energy of the turbine through this rotating shaft. And after the energy is converted using the magnetic field within the generator, the electrical energy moves to the power system through the IPB (Isolated Phase Bus).

한편, 신재생 에너지(태양광/풍력)전원 확대에 따른 전력 계통 품질 저하에 대비하여 무효 전력 조절과 전력 계통의 관성을 증가시키는 목적으로 동기 조상기(Synchronous Condenser)가 최근많이 사용되고있다. Meanwhile, synchronous condensers have recently been widely used to control reactive power and increase the inertia of the power system in preparation for the decline in power system quality due to the expansion of renewable energy (solar/wind power) power sources.

이러한 동기 조상기는 발전기와 동일한 구조이며, 그 명칭에 나오듯이 거의 진상 운전 영역에서 운전된다. 따라서, 동기 조상기 역시 발전기와 동일하게 엔드 영역(End Region)에서의 높은 자속밀도로 인한 열/진동 문제가 발생한다.This synchronous generator has the same structure as a generator, and as its name suggests, it operates almost in the forward operation region. Therefore, like the generator, the synchronous generator also experiences heat/vibration problems due to the high magnetic flux density in the end region.

일반적으로, 한 발전소에서는 여러대의 터빈 발전기 셋트(Set)가 있으며, 전력 거래소 요청에 따라 유효 전력은 보일러 화력 및 터빈 증기량 제어로 무효 전력은 여자기 전류를 제어하여 조절한다.Generally, there are several turbine generator sets in a power plant, and according to the request of the power exchange, active power is controlled by controlling boiler thermal power and turbine steam amount, and reactive power is adjusted by controlling exciter current.

한편, 동기 조상기의 경우, 터빈은 없으며 동기 조상기만 존재한다. 동기 조상기는 모터의 일종으로 전력계통의 Power로 돌아가며 계통에서 필요한 무효 전력을 공급하기 위해 여자기 전류를 조절한다.Meanwhile, in the case of the synchronous ancestor, there is no turbine and only the synchronous ancestor exists. The synchronous generator is a type of motor that runs on the power of the power system and adjusts the exciter current to supply the reactive power needed in the system.

무효 전력 조절을 위해 여자기로 동기 조상기 또는 발전기 회전자 코일의 전류의 크기를 조절하면 내부 자기장이 변하며 진상/지상 운전의 변환이 이뤄진다. 동기 조상기와 발전기는 에너지 변환을 위해 자기장이란 매체를 이용한다. To control reactive power, if the size of the current in the synchronous generator or generator rotor coil is adjusted with an exciter, the internal magnetic field changes and conversion of lead/ground operation is achieved. Synchronous generators and generators use a medium called a magnetic field to convert energy.

터빈 운전중에 항상 증기가 필요하듯 동기 조상기 발전기 운전 중에는 자기장이 항상 필요하다. 운전 조건에 따라 자기장의 크기가 변하는데, 진상 운전은 엔드 영역(End Region)에서 가장 자기장이 많은 운전 조건이다. 자기장 세기가 높아지면 자속 밀도도 역시 커지게 된다.Just as steam is always needed during turbine operation, a magnetic field is always needed during synchronous generator operation. The size of the magnetic field changes depending on the operating conditions, and leading operation is the operating condition with the largest magnetic field in the end region. As the magnetic field strength increases, the magnetic flux density also increases.

또한, 동기 조상기 또는 발전기의 엔드 영역(End Region)에서는 고정자 권선(Stator Winding)에 의한 누설 자속 성분이 흐른다. 이 누설 자속은 진상 운전 영역에서 가장 커진다. 진상 영역에서 지속적으로 운전될 경우 높아진 자속 밀도로 인해 엔드 콤포넌트(End Component)에는 다음과 같은 문제가 발생된다.Additionally, leakage magnetic flux components due to stator winding flow in the end region of the synchronous generator or generator. This leakage magnetic flux becomes largest in the leading operation region. When continuously operated in the forward region, the following problems occur in the end component due to the increased magnetic flux density.

1) 엔드 권선 진동(End Winding Vibration):1) End Winding Vibration:

- 현상: 엔드 영역(End Region)에서 증가된 자기장이 고정자 권선(Stator Winding)을 강한 힘으로 잡아당겨 진동을 증가시키는 현상이다. 회전자(Rotor)의 회전으로 인해 고정자 권선(Stator Winding)을 끌어당기고 놓음을 반복하며 고정자 권선(Stator Winding)에 진동을 가하는데 자속 밀도 세기가 커지면서 진동폭이 증가된다.- Phenomenon: This is a phenomenon in which the increased magnetic field in the end region pulls the stator winding with strong force, increasing vibration. As the rotor rotates, the stator winding is repeatedly pulled in and released, causing vibration to the stator winding. As the magnetic flux density increases, the vibration amplitude increases.

- 문제점: 엔드(End) 영역은 미들(Middle) 영역과는 다르게 아래 고정자 권선(Stator Winding)이 견고한 슬롯(Slot)안에 위치한 것이 아니라 지지대(Supporting System)의 지지를 받고 있다. 그런데, 이러한 지지대의 지지를 받지만 몇 년 동안 지속적인 충격을 받으면 이 지지대와 고정자 권선(Stator Winding) 사이의 결속력이 약해지며 진동폭이 커지면서 진동이 커지면 고정자 권선(Stator Winding) 겉의 절연층(Insulation Layer)과 구리(Copper)사이에 박리가 생기며 결국 절연 문제로 기기 수명의 저하를 초래한다.- Problem: In the End area, unlike the Middle area, the lower stator winding is not located in a solid slot, but is supported by a supporting system. However, although it is supported by this support, if it receives continuous shock for several years, the bond between this support and the stator winding weakens, and as the vibration amplitude increases, the insulation layer on the outside of the stator winding becomes damaged. Separation occurs between copper and copper, ultimately resulting in a decrease in the lifespan of the device due to insulation problems.

2) 동기 조상기 또는 발전기 엔드 콤포넌트(End Component) 가열:2) Heating the synchronous generator or generator end component:

- 현상: 엔드 영역(End Region)의 자기장으로 인해 와전류 손실(Eddy Current Loss)이 발생한다.- Phenomenon: Eddy current loss occurs due to the magnetic field in the end region.

- 문제점: 손실 증가로 인한 발전기의 효율이 감소한다. 또한, 증가된 손실로 인한 기기 내부 온도 증가 절연체는 온도가 10℃ 높아진 상태로 지속 운전될 경우 절연 수명이 절반으로 감소된다. 또한, 엔드 영역(End Region)에는 코어(Core) 절연 및 고정자 권선(Stator Winding) 절연이 높아진 열로 인해 수명에 악영향을 받는다.- Problem: The efficiency of the generator decreases due to increased losses. In addition, the internal temperature of the device increases due to increased loss. If the insulator is continuously operated with the temperature raised by 10°C, the lifespan of the insulation is reduced by half. Additionally, in the end region, the lifespan of the core insulation and stator winding insulation is adversely affected due to increased heat.

현재 우리나라에서는 20년 이상 운전된 노후화된 발전기가 많으며 이는 해외도 마찬가지이다. 그리고, 노후화된 발전기를 동기 조상기로 활용하는 사례가 늘어나고 있다. 오랜 운전으로 인해 고정자 권선(Stator Winding)이 노후화되어 있으며 이에 대한 감시도 필요하다.Currently, there are many old generators in Korea that have been in operation for more than 20 years, and this is also true overseas. And, the number of cases of using old generators as synchronous generators is increasing. The stator winding is deteriorating due to long-term operation, and this needs to be monitored.

또한, 동기 조상기와 발전기의 Stator Winding은 전류가 흐르는 즉, 실질적인 전기 에너지가 통하는 부분으로 기기에서 고장이 많이 나는 부품이다. 발전기 교체 공사를 할 때도 자주 교체되는 부분이 Stator Winding 이다. 오래된 Stator Winding의 건전성을 확인하고 신규 Stator Winding의 수명을 확장하기 위한 기술이 요구되고 있다.In addition, the stator winding of a synchronous generator and generator is a part where current flows, that is, actual electrical energy, and is a part that frequently breaks down in the device. The stator winding is a frequently replaced part during generator replacement work. Technology is required to check the soundness of old stator windings and extend the lifespan of new stator windings.

또한, 엔드 영역(End Region) 문제시, 출력을 줄이거나 트립(Trip) 정지하는 방식으로 End Region 에서 발생하는 문제에 대응하여 발전사에서 발전량을 줄이거나 발전 자체를 못했다. 이에 발전사의 수익이 줄어드는 문제점이 있다.In addition, in the event of an end region problem, power generation companies were unable to reduce power generation or stop power generation in response to problems occurring in the end region by reducing output or stopping the trip. This has the problem of reducing the profits of power generation companies.

1. 한국등록특허번호 제10-1035496호(등록일자: 2011년05월12일)1. Korean Patent No. 10-1035496 (registration date: May 12, 2011)

본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하고자 제안된 것으로서, 발전기/동기 조상기에서 엔드 권선의 진동(End Winding Vibration)을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was proposed to solve the problems caused by the above background technology, and is a system and method for alleviating end area problems through a monitoring sensor that can improve reliability by preventing end winding vibration in a generator/synchronous generator. The purpose is to provide.

또한, 본 발명은 동기 조상기 또는 발전기에서 엔드 콤포넌트(End Component)의 가열을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a system and method for alleviating end area problems through a monitoring sensor that can improve reliability by preventing heating of end components in a synchronous generator or generator.

본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 발전기/동기 조상기에서 엔드 권선의 진동(End Winding Vibration)을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있는 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템을 제공한다.In order to achieve the problems presented above, the present invention provides an end area problem alleviation system through a monitoring sensor that can improve reliability by preventing end winding vibration in a generator/synchronous generator.

상기 엔드 영역 문제 경감 시스템은,The end zone problem mitigation system,

다수의 발전 세트로 이루어지는 발전소;A power plant consisting of multiple generating sets;

다수의 상기 발전 세트에서 생성되는 전력을 승압 또는 강압하는 전력 변환 블럭; A power conversion block that boosts or steps down power generated from a plurality of the power generation sets;

다수의 상기 발전 세트의 엔드 영역에 설치되며, 다수의 상기 발전 세트의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 감시 센서; 및 A monitoring sensor installed in the end area of the plurality of power generation sets and generating status information by monitoring the status of the plurality of power generation sets; and

상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 발전 세트에 설치되는 여자기의 여자 전류를 조절하는 모니터링 장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A monitoring device that uses the status information to adjust the excitation current of the exciters installed in the plurality of power generation sets according to whether a signal exceeding a preset operation control standard is generated.

이때, 상기 감시 센서는, 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 다수의 상기 발전 세트의 고정자 권선의 진동을 감시하는 진동 센서; 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 자속 밀도를 측정하는 자기장 센서; 및 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 온도를 측정하는 온도 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.At this time, the monitoring sensor includes: a vibration sensor that monitors vibration of stator windings of the plurality of power generation sets occurring in the end area among the status information; A magnetic field sensor that measures magnetic flux density occurring in the end area among the state information; and a temperature sensor that measures the temperature occurring in the end area among the state information.

또한, 상기 모니터링 장치는, 상기 감시 센서에 생성되는 상기 상태 정보를 수집하는 수집부; 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 분석부; 및 상기 여자 전류 조절 신호에 따라 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트의 무효 출력을 조절하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the monitoring device includes a collection unit that collects the status information generated by the monitoring sensor; an analysis unit that analyzes whether a signal exceeding the preset operation control standard is generated using the status information and generates an excitation current control signal that adjusts the excitation current according to the analysis result; And a control unit that adjusts the excitation current according to the excitation current control signal to adjust the reactive output of the plurality of power generation sets.

또한, 상기 분석부는 상기 여자 전류의 조절후 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 알람 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 무효 출력 또는 유효 출력을 조정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the analysis unit analyzes whether a signal exceeding a preset alarm standard is generated using the status information after adjusting the excitation current, and adjusts the invalid output or valid output according to the analysis result. do.

또한, 상기 운전 조절 기준은 상기 알람 기준의 50%인 것을 특징으로 한다.In addition, the operation control standard is characterized in that it is 50% of the alarm standard.

또한, 상기 분석부는 상기 유효 출력의 조정후, 미리 설정되는 트립 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 다수의 상기 발전 세트의 출력단에 설치되는 차단기를 온오프하는 것을 특징으로 한다.In addition, the analysis unit analyzes whether a signal exceeding a preset trip standard is generated after adjusting the effective output, and turns on and off circuit breakers installed at the output terminals of the plurality of power generation sets according to the analysis results. do.

또한, 상기 분석부는 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 없으면, 다시 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.In addition, if no signal exceeding the alarm standard is generated, the analysis unit analyzes again whether a signal exceeding the operation control standard is generated, and generates an excitation current control signal to adjust the excitation current according to the analysis result. It is characterized by

또한, 상기 분석부는 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 있거나 상기 운전 조절 기준을 초과하는 진동 및 온도가 나타나면, 초과시 초과 위치를 기록하는 것을 특징으로 한다.In addition, the analysis unit is characterized in that when a signal exceeding the alarm standard is generated or vibration and temperature exceeding the operation control standard appear, the exceeding position is recorded.

또한, 상기 무효 출력의 조정은 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트 중 하나의 무효 출력을 감소시키고 나머지의 무효 출력을 증가시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the adjustment of the reactive output is characterized by adjusting the excitation current to reduce the reactive output of one of the plurality of power generation sets and increase the reactive output of the remaining power generation sets.

또한, 상기 자기장 센서는 상기 진동 센서 및 상기 온도 센서가 동작된 상태에서 상기 자속 밀도를 측정하는 것을 특징으로 한다.Additionally, the magnetic field sensor is characterized in that it measures the magnetic flux density while the vibration sensor and the temperature sensor are in operation.

다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, (a) 발전소를 이루는 다수의 발전 세트에서 전력을 생성하는 단계; (b) 다수의 상기 발전 세트의 엔드 영역에 설치되는 감시 센서가 다수의 상기 발전 세트의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 단계; (c) 모니터링 장치가 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 발전 세트에 설치되는 여자기의 여자 전류를 조절하는 단계; 및 (d) 전력 변환 블럭이 상기 전력을 승압 또는 강압하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 방법을 제공한다.On the other hand, another embodiment of the present invention includes the steps of (a) generating power from a plurality of power generation sets forming a power plant; (b) a monitoring sensor installed in an end area of the plurality of power generation sets monitors the status of the plurality of power generation sets and generates status information; (c) a monitoring device adjusting the excitation current of exciters installed in a plurality of power generation sets according to whether a signal exceeding a preset operation control standard is generated using the status information; and (d) a step of having a power conversion block boost or step down the power.

또한, 상기 (b) 단계는, 진동 센서가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 다수의 상기 발전 세트의 고정자 권선의 진동을 감시하는 단계; 자기장 센서가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 자속 밀도를 측정하는 단계; 및 온도 센서가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역에서 발생하는 온도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, step (b) includes monitoring, by a vibration sensor, vibrations of stator windings of the plurality of power generation sets occurring in the end area among the state information; A magnetic field sensor measuring magnetic flux density generated in the end area among the state information; and measuring, by a temperature sensor, a temperature occurring in the end area among the state information.

또한, 상기 (c) 단계는, 수집부가 상기 감시 센서에 생성되는 상기 상태 정보를 수집하는 단계; 분석부가 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 단계; 및 제어부가 상기 여자 전류 조절 신호에 따라 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트의 무효 출력을 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, step (c) includes collecting the status information generated in the monitoring sensor by a collection unit; Analyzing whether a signal exceeding the preset operation control standard is generated by an analysis unit using the status information, and generating an excitation current control signal that adjusts the excitation current according to the analysis result; And a step where the control unit adjusts the excitation current according to the excitation current control signal to adjust the reactive output of the plurality of power generation sets.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 분석부가 상기 여자 전류의 조절후 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 알람 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 무효 출력 또는 유효 출력을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (c), the analysis unit analyzes whether a signal exceeding a preset alarm standard is generated using the status information after adjusting the excitation current, and according to the analysis result, the invalid output or valid output is generated. Characterized in that it includes a step of adjusting the output.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 분석부가 상기 유효 출력의 조정후, 미리 설정되는 트립 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 다수의 상기 발전 세트의 출력단에 설치되는 차단기를 온오프하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (c), the analysis unit analyzes whether a signal exceeding a preset trip standard is generated after adjusting the effective output, and according to the analysis result, a circuit breaker installed at the output terminal of the plurality of power generation sets It is characterized in that it includes a step of turning on and off.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 분석부가 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 없으면, 다시 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in step (c), if the analysis unit does not generate a signal exceeding the alarm standard, it analyzes again whether a signal exceeding the operation control standard is generated, and adjusts the excitation current according to the analysis result. Characterized in that it includes; generating an excitation current control signal.

또한, 상기 (c) 단계는, 상기 분석부가 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 있거나 상기 운전 조절 기준을 초과하는 진동 및 온도가 나타나면, 초과시 초과 위치를 기록하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, step (c) is characterized in that it includes the step of recording the excess position when the analysis unit generates a signal exceeding the alarm standard or vibration and temperature exceeding the operation control standard appear. .

본 발명에 따르면, 오랜 운전으로 인해 노후화된 고정자 권선(Stator Winding)에 대한 감시가 가능하며, 신규 제작된 동기 조상기 및 발전기도 기기 수명의 건전성 및 확장성을 확보할 수 있다.According to the present invention, it is possible to monitor stator windings that are worn out due to long-term operation, and the soundness and expandability of the equipment lifespan can be ensured for newly manufactured synchronous generators and generators.

또한, 본 발명의 다른 효과로서는 제시된 장비를 노후화된 Stator End Winding에 쓰다가 문제가 생길 경우, 교체된 신규 Stator Winding에 적용하여 사용이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is that if a problem occurs while using the presented equipment on an old stator end winding, it can be used by applying it to a new, replaced stator winding.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 보일러 터빈의 출력을 유지하고 가급적 무효 출력을 조정하는 방식으로 발전사의 수익을 유지시켜주며, 부품의 신규 교체나 큰 사고로 번지기 전에 부분 보수나 기기에 부담이 적게 운전함으로써 비용 부담 절감이 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is to maintain the profits of power generation companies by maintaining the output of the boiler turbine and adjusting the invalid output as much as possible, and to reduce the burden on partial repairs or equipment before new parts are replaced or major accidents occur. It is possible to reduce the cost burden by driving.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 자기장 센서(Magnetic Sensor), 진동/온도(Vibration/Temperature) 센서 Data와 조합해 엔드 영역(End Region)의 감시 신뢰성을 향상시키며, 위 Data를 이용하여 발전기 상태 진단 후, 여자기 전류 조절하여 무효전력을 제어하여 진상 영역 운전에 따른 End Region의 문제를 해결할 수 있다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is to improve the monitoring reliability of the end region by combining it with magnetic field sensor and vibration/temperature sensor data, and to diagnose the status of the generator using the above data. Afterwards, the problem of the end region due to the leading region operation can be solved by controlling the reactive power by adjusting the exciter current.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 기존에 있는 감시 설비를 활용하며, 필요시 추가 센서를 설치하여, 기계의 주요 부품들을 분해해서 세밀하게 점검하고 교체하는 작업인 오버홀(Overhaul)때 실시하는 발전기의 엔드 플레이트(End Plate) 분리만 진행하면 설치 가능하다는 점을 들 수 있다.In addition, another effect of the present invention is to use existing monitoring equipment and, if necessary, install additional sensors to inspect the generator during overhaul, which is a task of disassembling and carefully inspecting and replacing the main parts of the machine. For example, installation is possible by simply removing the end plate.

또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 지속적인 엔드 영역(End Region)의 높은 자속밀도로 인해 큰 사고로 커지기 전에 작은 부담을 줘서 동기 조상기와 발전기를 운전하고, 신규 교체전에 부분 정비등으로 문제를 해결하여 발전소의 유지 보수 측면에서 경쟁력이 있다는 점을 들 수 있다. In addition, another effect of the present invention is to operate the synchronous generator and generator by applying a small burden before it becomes a major accident due to the continuous high magnetic flux density of the end region, and to solve the problem through partial maintenance before new replacement. It is competitive in terms of maintenance of power plants.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 발전 세트와 전력 변환기간의 결합, 발전 세트를 모니터링하는 모니터링 장치의 구성 개념도이다.
도 3은 일반적인 동기 조상기 또는 발전기의 엔드 영역의 구조를 보여주는 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 고정자 권선의 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 모니터링 장치의 세부 구성 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 여자기 전류 조절을 통해 엔드 영역(End Region) 감시 신호의 이상 상태때 대처하는 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.Figure 1 is a conceptual diagram of an end zone problem alleviation system through a monitoring sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a monitoring device that combines the power generation set and power conversion unit shown in FIG. 1 and monitors the power generation set.
Figure 3 is a perspective view showing the structure of the end area of a general synchronous generator or generator.
Figure 4 is a cross-sectional view of the stator winding shown in Figure 3.
FIG. 5 is a detailed block diagram of the monitoring device shown in FIG. 2.
Figure 6 is a flowchart showing a control process for responding to an abnormal state of an end region monitoring signal through exciter current control according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Since the present invention can be modified in various ways and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.When describing each drawing, similar reference numerals are used for similar components. Terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component without departing from the scope of the present invention. The term “and/or” includes any of a plurality of related stated items or a combination of a plurality of related stated items.

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 의미가 있다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. It shouldn't be.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.A system and method for mitigating end zone problems using a monitoring sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 감시 센서를 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템(100)의 개념도이다. 도 1을 참조하면, 엔드 영역 문제 경감 시스템(100)은 발전소(110), 발전소(110)에서 생성되는 전력을 승압 또는 강압하는 전력 변환 블럭(120), 승압 전력을 배송하는 전력 계통(130)을 포함하여 구성될 수 있다.Figure 1 is a conceptual diagram of an end zone problem alleviation system 100 using a monitoring sensor according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the end zone problem alleviation system 100 includes a power plant 110, a power conversion block 120 that boosts or steps down the power generated by the power plant 110, and a power system 130 that delivers the boosted power. It may be configured to include.

발전소(110)는 제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)로 구성된다. 제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)는 터빈과 발전기로 구성된다. 제 1 발전 세트(111)의 출력은 100MW/40MVAR이고, 제 2 발전 세트(112)의 출력은 100MW/40MVAR이고, 제 3 발전 세트(113)의 출력은 50MW/20MVAR이다. 여기서, MW는 유효전력이고, MVAR은 무효전력이다.The power plant 110 consists of first to third power generation sets 111, 112, and 113. The first to third power generation sets 111, 112, and 113 are composed of turbines and generators. The output of the first power generation set 111 is 100MW/40MVAR, the output of the second power generation set 112 is 100MW/40MVAR, and the output of the third power generation set 113 is 50MW/20MVAR. Here, MW is active power and MVAR is reactive power.

물론, 동기 조상기만으로 구성될 수도 있다. 또한, 도 1에서는 3개의 발전 세트를 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 3개 이상 또는 3개 이하가 될 수 있다.Of course, it may also consist of motivated ancestral deception. In addition, although three power generation sets are shown in FIG. 1, the number is not limited thereto and may be three or more or three or fewer.

전력 변환 블럭(120)은 발전소(110)에서 생성된 전력을 승압 또는 강압하는 기능을 수행한다. 이를 위해 전력 변환 블럭(120)은 제 1 발전 세트(111)에 연결되는 제 1 전력 변환기(121), 제 2 발전 세트(112)에 연결되는 제 2 전력 변환기(122), 제 3 발전 세트(113)에 연결되는 제 3 전력 변환기(123) 등을 포함하여 구성될 수 있다. The power conversion block 120 performs the function of boosting or stepping down the power generated in the power plant 110. For this purpose, the power conversion block 120 includes a first power converter 121 connected to the first power generation set 111, a second power converter 122 connected to the second power generation set 112, and a third power generation set ( It may be configured to include a third power converter 123 connected to 113).

제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)의 진상/지상 운전 여부를 결정하는 것은 전력계통(130)의 부하 상황(R: 저항, L: 인덕터, C: 커패시터)에 따른 전력계통의 수요에 의해 정해진다. 전력 계통(130)에 R 부하만 있을 때는 역률 1, L 부하가 많을 때는 지상운전, C 부하가 많을 때는 진상운전으로 제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)가 운전된다. Determining whether to operate the first to third power generation sets 111, 112, and 113 is determined by the demand of the power system according to the load situation (R: resistance, L: inductor, C: capacitor) of the power system 130. all. When there is only R load in the power system 130, the first to third power generation sets (111, 112, and 113) are operated at a power factor of 1, when there is a large L load, in ground operation, and when there is a large C load, in lead operation.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 거래소(미도시)에서 전력계통 상황을 확인하며 발전소(110)에게 유효/무효전력의 출력 조정을 요청한다. 이에 맞춰 발전소(110)에서는 유효/무효 전력을 출력한다. 예를 들면, 전력 거래소(미도시)에서 250MW/100MVAR(진상 역률)를 요청하면, 발전소(110)에서는 이 요청에 따라 250MW/100MVAR(진상 역률)을 전력 계통(130)에 출력한다.As shown in FIG. 1, the power exchange (not shown) checks the power system situation and requests the power plant 110 to adjust the output of active/reactive power. Accordingly, the power plant 110 outputs active/reactive power. For example, when a power exchange (not shown) requests 250MW/100MVAR (leading power factor), the power plant 110 outputs 250MW/100MVAR (leading power factor) to the power system 130 in accordance with this request.

도 2는 도 1에 도시된 발전 세트(111,112,113)와 전력 변환기(121,122,123)간의 결합, 발전 세트(111,112,113)를 모니터링하는 모니터링 장치(200)의 구성 개념도이다. 특히, 도 2는 제 1 발전 세트(111)와 제 1 전력 변환기(221)간의 결합 관계를 보여주는 도면이다. FIG. 2 is a conceptual diagram of a monitoring device 200 that monitors the combination between the power generation sets 111, 112, and 113 shown in FIG. 1 and the power converters 121, 122, and 123, and the power generation sets 111, 112, and 113. In particular, FIG. 2 is a diagram showing the coupling relationship between the first power generation set 111 and the first power converter 221.

도 2를 참조하면, 제 1 발전 세트(111)는 터빈(210)과 발전기(220)로 구성된다. 터빈(210)은 가스 터빈, 증기 터빈 등이 될 수 있다. 발전기(220)는 주로 교류 동기 발전기가 사용되나 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 발전기(220)는 회전자(미도시), 회전자(미도시)를 내부에 삽입하는 고정자(미도시)로 구성된다. 이러한 발전기(220)의 구조는 도 3에 도시되어 있다.Referring to FIG. 2, the first power generation set 111 consists of a turbine 210 and a generator 220. Turbine 210 may be a gas turbine, steam turbine, etc. The generator 220 is mainly an AC synchronous generator, but is not limited thereto. Accordingly, the generator 220 is composed of a rotor (not shown) and a stator (not shown) into which the rotor (not shown) is inserted. The structure of this generator 220 is shown in FIG. 3.

도 2를 계속 참조하면, 터빈(210)과 발전기(220)는 회전축(230)으로 연결되며, 터빈(210)이 회전함에 따라 발전기(220)의 회전자도 회전된다. 부연하면, 터빈(210)과 발전기(220)의 회전축(230)은 기계적으로 결합되어 이 회전축(230)을 통해 터빈(210)의 기계적 에너지를 받는다. 회전축(230)에는 여자기 전류를 조절하기 위한 여자기(250)가 구성된다.Continuing to refer to FIG. 2, the turbine 210 and the generator 220 are connected by a rotation shaft 230, and as the turbine 210 rotates, the rotor of the generator 220 also rotates. To elaborate, the rotation shaft 230 of the turbine 210 and the generator 220 is mechanically coupled and receives mechanical energy of the turbine 210 through the rotation shaft 230. An exciter 250 is configured on the rotating shaft 230 to control the exciter current.

그리고, 발전기(220) 내의 자기장을 매개로 에너지가 변환된 후, IPB(Isolated Phases)를 통해 전력 변환기(221)에 연결되며, 전기 에너지가 전력계통(130)으로 이동한다. 발전기(220)에서 나오는 출력은 전력계통(130)에 공급되어 부하에서 소비되는 전력인 유효 전력과 계통 전압을 유지시켜주는 무효 전력으로 구분된다. 따라서, 요청에 따라 유효 전력은 보일러 화력 및 터빈 증기량 제어로 무효 전력은 여자기 전류를 제어하여 조절한다.Then, after the energy is converted using the magnetic field in the generator 220, it is connected to the power converter 221 through IPB (Isolated Phases), and the electric energy moves to the power system 130. The output from the generator 220 is divided into active power, which is the power supplied to the power system 130 and consumed by the load, and reactive power, which maintains the grid voltage. Therefore, upon request, active power is adjusted by controlling the boiler thermal power and turbine steam amount, and reactive power is adjusted by controlling the exciter current.

한편, 발전기(220) 대신에 동기 조상기(240)가 구성될 수 있다. 동기 조상기(240)의 경우, 터빈(210)이 구성되지 않을 수 있다. 동기 조상기(240)는 모터의 일종으로 전력계통의 파워(Power)로 돌아가며 계통에서 필요한 무효 전력을 공급하기 위해 여자기(250)를 통해 여자기 전류를 조절한다. 도 2에서는 발전기(220)와 동기 조상기(240)를 동시에 도시하였으나, 이는 이해를 위한 것으로 각각 별도로 존재한다. 부연하면, 동기 조상기와 발전기는 다른 용도로 사용되는 기기이다. 발전기는 ‘터빈-발전기-여자기’로 구성되며, 동기 조상기는 ‘동기 조상기-여자기’로 구성된다.Meanwhile, a synchronous generator 240 may be configured instead of the generator 220. In the case of the synchronous generator 240, the turbine 210 may not be configured. The synchronous generator 240 is a type of motor that runs on the power of the power system and adjusts the exciter current through the exciter 250 to supply the reactive power needed in the system. In Figure 2, the generator 220 and the synchronous generator 240 are shown simultaneously, but this is for understanding purposes and exist separately. To elaborate, synchronous generators and generators are devices used for different purposes. The generator consists of ‘turbine-generator-exciter’, and the synchronous generator consists of ‘synchronous generator-exciter’.

무효전력 조절을 위해 여자기(250)로 동기 조상기(240)/발전기(220)의 회전자 코일의 전류의 크기를 조절하면 내부 자기장이 변하며 진상/지상 운전의 변환이 이뤄진다.To control reactive power, when the magnitude of the current in the rotor coil of the synchronous generator 240/generator 220 is adjusted using the exciter 250, the internal magnetic field changes and conversion of advance/ground operation is achieved.

동기 조상기(240)와 발전기(220)는 에너지 변환을 위해 자기장이란 매체를 이용한다. 터빈(210)의 운전 중에 항상 증기가 필요하듯 동기 조상기(240)/발전기 (220)의 운전중에는 자기장이 항상 필요하다. 운전 조건에 따라 자기장의 크기가 변하는데, 진상 운전은 엔드 영역(End Region)에서 가장 자기장이 많은 운전 조건이다. 자기장 세기가 높아지면 자속 밀도 역시 커지게 된다. The synchronous generator 240 and the generator 220 use a medium called a magnetic field to convert energy. Just as steam is always needed during the operation of the turbine 210, a magnetic field is always needed during the operation of the synchronous generator 240/generator 220. The size of the magnetic field changes depending on the operating conditions, and leading operation is the operating condition with the largest magnetic field in the end region. As the magnetic field strength increases, the magnetic flux density also increases.

자기장과 자속 밀도의 관계는 다음식과 같다.The relationship between magnetic field and magnetic flux density is as follows:

여기서, B : 자속 밀도, u : 투자율(자기장이 통과하는 매질 특성), H : 자기장이다. Here, B: magnetic flux density, u: permeability (characteristic of the medium through which the magnetic field passes), H: magnetic field.

또한, 엔드 영역의 자기장으로 인해 와전류 손실 전력(P)이 발생한다. 이를 수학식으로 나타내면 다음과 같다.Additionally, eddy current loss power (P) occurs due to the magnetic field in the end area. This can be expressed mathematically as follows:

여기서, P : 와전류 손실 전력, B : 자속 밀도 자기장 세기에 비례, d : 자기장이 통과하는 도체의 입사 면적, f : 주파수, k : 와전류 계수, p : 도체의 저항이다. Here, P: eddy current loss power, B: magnetic flux density proportional to the magnetic field strength, d: incident area of the conductor through which the magnetic field passes, f: frequency, k: eddy current coefficient, p: resistance of the conductor.

따라서, 이러한 증가한 자속밀도 자체를 감시하기 위해 자기장 센서(202)가 구성된다. 또한, 고정자 권선의 진동을 감시하는 진동 센서(201), 와전류 손실로 인한 열 상승을 감시하는 온도 센서(203)가 구성된다. 진동 센서(201), 자기장 센서(202), 온도 센서(203)는 감시 센서로서, 발전 세트(111,112,113)의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 기능을 수행한다. 상태 정보로서는 엔드 영역에서 발생하는 자속 밀도, 고정자 권선의 진동값, 와전류 손실로 인한 온도값 등이 된다.Accordingly, the magnetic field sensor 202 is configured to monitor this increased magnetic flux density itself. In addition, a vibration sensor 201 that monitors the vibration of the stator winding and a temperature sensor 203 that monitors heat rise due to eddy current loss are configured. The vibration sensor 201, the magnetic field sensor 202, and the temperature sensor 203 are monitoring sensors that monitor the status of the power generation sets 111, 112, and 113 and generate status information. State information includes the magnetic flux density generated in the end area, the vibration value of the stator winding, and the temperature value due to eddy current loss.

모니터링 장치(200)는 센서(201,202,203)를 이용하여 획득된 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 여자기(250)의 전류를 조절하는 기능을 수행한다.The monitoring device 200 uses state information obtained using the sensors 201, 202, and 203 to adjust the current of the exciter 250 depending on whether a signal exceeds a preset operation control standard is generated.

제 1 전력 변환기(221)는 1차측 코일(261)과 2차측 코일(262)로 구성된다.The first power converter 221 consists of a primary coil 261 and a secondary coil 262.

물론, 도 2는 도 1에서 제 1 발전 세트(111)만을 도시하였으나, 나머지 발전 세트(112,113)도 유사하게 구성된다.Of course, FIG. 2 shows only the first power generation set 111 in FIG. 1, but the remaining power generation sets 112 and 113 are similarly configured.

도 3은 일반적인 동기 조상기(240)/발전기(220)의 엔드 영역(352)의 구조를 보여주는 사시도이다. 도 3을 참조하면, 엔드 영역(352)은 회전축(230)이 삽입되는 코어(310)가 있는 미들 영역(middle region)(351)과는 다르게 아래 고정자 권선(Stator Winding)(320)이 견고한 슬롯(slot) 안에 위치한 것이 아니라 지지대(support part)(330)의 지지를 받고 있다. Figure 3 is a perspective view showing the structure of the end area 352 of a general synchronous generator 240/generator 220. Referring to FIG. 3, the end region 352 is a slot in which the lower stator winding 320 is sturdy, unlike the middle region 351 where the core 310 into which the rotating shaft 230 is inserted is located. It is not located in a slot, but is supported by a support part (330).

따라서, 본 발명의 일실시예에서는 다양한 센서(201,202,203)를 이러한 엔드 영역(352)에 배치하여 자속 밀도 증가, 진동, 열 상승 등을 감지한다. 즉, 엔드 영역(End Region((352)에 다양한 센서를 활용해 자속 밀도 증가로 인한 문제를 감시할 수 있다. 고정자 권선(Stator Winding)(320)의 진동을 감시하는 Vibration Sensor(진동 센서)와 와전류 손실(Eddy Current Loss)로 인한 열 상승을 감시하는 Temperature Sensor(온도 센서), 증가한 자속 밀도 자체를 읽을 수 있는 Magnetic Sensor(자기장 센서)를 활용할 수 있다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, various sensors 201, 202, and 203 are placed in the end area 352 to detect an increase in magnetic flux density, vibration, heat rise, etc. In other words, problems caused by increased magnetic flux density can be monitored by using various sensors in the end region (352). A Vibration Sensor that monitors the vibration of the stator winding (320) You can use a Temperature Sensor that monitors heat rise due to Eddy Current Loss, and a Magnetic Sensor that can read the increased magnetic flux density itself.

특히, 진동 센서(201)는 고정자 권선(320)의 앞단 표면에 설치될 수 있고, 자기장 센서(202) 및 온도 센서(203)는 고장자 권선(320)의 측면 표면에 설치될 수 있다. In particular, the vibration sensor 201 may be installed on the front end surface of the stator winding 320, and the magnetic field sensor 202 and temperature sensor 203 may be installed on the side surface of the stator winding 320.

현재 운전 중인 발전소에서는 엔드 영역(End Region)에 감시 센서를 하나도 적용하지 않았거나, 부분 적용했거나 최근에 만들어진 발전소에서는 위에 언급한 감시 센서를 모두 적용하는 등 발전소에 따라 다양하게 적용할 수 있다. It can be applied in various ways depending on the power plant, such as currently operating power plants not applying any monitoring sensors to the end region, or partially applying them, or all of the above-mentioned monitoring sensors being applied in recently built power plants.

실제 운전에서는 센서 신호가 정상 범위를 넘어가면 운전원이 기억하고 있다가 교체 기간에 보강작업을 하고, 정상 수준에서 많이 벗어나면 동기 조상기 또는 발전기를 정지한 후, 문제 상황을 파악하고 보강하는 정도로 센서들을 활용하고 있다.In actual operation, if the sensor signal exceeds the normal range, the operator remembers it and performs reinforcement work during the replacement period. If it deviates significantly from the normal level, the synchronizer or generator is stopped, and the sensor is used to identify the problem situation and reinforce it. It is being utilized.

도 4는 도 3에 도시된 고정자 권선(320)의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 고정자 권선(320)의 단면을 보면, 구리(410)를 절연층(420)이 감싸는 형태이다. 일반적으로 진동이 증가되면서, 고정자 권선(320) 겉의 절연층(420)과 구리(410)사이에 박리가 발생한다. 따라서, 절연 문제로 기기 수명의 저하가 초래된다.FIG. 4 is a cross-sectional view of the stator winding 320 shown in FIG. 3. Referring to FIG. 4, when looking at the cross section of the stator winding 320, the insulating layer 420 surrounds the copper 410. Generally, as vibration increases, delamination occurs between the insulating layer 420 and the copper 410 on the outside of the stator winding 320. Therefore, insulation problems result in a decrease in device lifespan.

도 5는 도 2에 도시된 모니터링 장치(200)의 세부 구성 블럭도이다. 도 5를 참조하면, 모니터링 장치((200)는, 각 센서(201 내지 203), 발전 세트(111 내지 113), 전력 변환기(120) 등과 신호를 주고받는 통신부(510), 각 센서(201 내지 203)에 의해 생성된 상태 정보를 수집하는 수집부(520), 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하는 분석부(530), 신호 발생의 여부에 따라 발전 세트(111 내지 113)를 제어하는 제어부(540), 다양한 정보를 출력하는 출력부(550) 등을 포함하여 구성될 수 있다.FIG. 5 is a detailed block diagram of the monitoring device 200 shown in FIG. 2. Referring to FIG. 5, the monitoring device (200) includes a communication unit 510 that exchanges signals with each sensor 201 to 203, power generation sets 111 to 113, power converter 120, etc., and each sensor 201 to 203. A collection unit 520 that collects the status information generated by 203), an analysis unit 530 that analyzes whether a signal exceeding a preset operation control standard is generated using the status information, depending on whether a signal is generated. It may be configured to include a control unit 540 that controls the power generation sets 111 to 113, an output unit 550 that outputs various information, etc.

통신부(510)는 각 센서(201 내지 203), 발전 세트(111 내지 113), 전력 변환기(120) 등과 신호를 주고받는 기능을 수행한다. 이를 위해, 통신부(510)는 통신 모뎀, 마이크로프로세서 등을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 통신부(510)는 유선 또는 무선 통신을 이용할 수 있다. 물론, 이를 위해, 각 센서(201 내지 203), 발전 세트(111 내지 113)에도 통신 모뎀, 마이크로프로세서 등이 구성될 수 있다.The communication unit 510 performs a function of exchanging signals with each sensor 201 to 203, power generation sets 111 to 113, and power converter 120. To this end, the communication unit 510 may be configured to include a communication modem, a microprocessor, etc. Additionally, the communication unit 510 may use wired or wireless communication. Of course, for this purpose, each of the sensors 201 to 203 and the power generation sets 111 to 113 may be equipped with a communication modem, microprocessor, etc.

수집부(520)는 각 센서(201 내지 203)에 의해 생성된 상태 정보를 수집하고 저장하는 기능을 수행한다. 이를 위해, 수집부(520)에는 메모리(미도시)가 구성될 수 있다.The collection unit 520 performs a function of collecting and storing state information generated by each sensor 201 to 203. For this purpose, a memory (not shown) may be configured in the collection unit 520.

메모리는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD(Secure Digital) 또는 XD(eXtreme Digital) 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage), 클라우드 서버와 관련되어 동작할 수도 있다.Memory is a flash memory type, hard disk type, multimedia card micro type, or card type memory (for example, SD (Secure Digital) or XD (eXtreme Digital). Memory, etc.), RAM (Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only Memory), magnetic memory , may include at least one type of storage medium among a magnetic disk and an optical disk. Additionally, it may operate in connection with web storage and cloud servers that perform storage functions on the Internet.

분석부(530)는 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 또한, 알람 정보를 생성하는 기능을 수행한다.The analysis unit 530 uses state information to analyze whether a signal exceeds a preset operation control standard is generated and performs a function of generating an excitation current control signal that adjusts the excitation current. Additionally, it performs the function of generating alarm information.

부연하면, 분석부(530)는 발전소(110)에 제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)가 존재할 경우, 진상 운전을 하는 가운데 제 1 발전 세트(111)의 엔드 영역(End Region)에 설치된 센서로부터 상태 정보가 설정 수치를 넘으면, 제 2 및 제 3 발전 세트(112,113)의 무효 출력을 증가시키고 제 1 발전 세트(111)의 무효 출력을 감소시킨다.In detail, when the first to third power generation sets 111, 112, and 113 exist in the power plant 110, the analysis unit 530 is a sensor installed in the end region of the first power generation set 111 during forward operation. When the status information exceeds the set value, the reactive output of the second and third power generation sets 112 and 113 is increased and the reactive output of the first power generation set 111 is decreased.

이로써 제 1 발전 세트(111)의 End Region에 가해지는 부담을 제 2 및 제 3 발전 세트(112,113)로 분배하여 제 1 발전 세트(111)의 수명을 증가시키고, 제 2 및 제 3 발전 세트(112,113)도 감당이 가능한 부하를 담당하여 결과적으로는 발전소(110)의 동기 조상기(240)/발전기(220)의 건전성을 증가시킨다.As a result, the burden on the end region of the first power generation set 111 is distributed to the second and third power generation sets 112 and 113, thereby increasing the lifespan of the first power generation set 111, and the second and third power generation sets ( 112,113) also takes on a load that can be handled, ultimately increasing the soundness of the synchronous generator 240/generator 220 of the power plant 110.

제어부(540)는 분석부(530)에 의해 생성된 분석 정보를 통해 제 1 내지 제 3 발전 세트(111,112,113)를 제어하고, 알람 정보를 실행하는 기능을 수행한다.The control unit 540 controls the first to third power generation sets 111, 112, and 113 through the analysis information generated by the analysis unit 530 and performs the function of executing alarm information.

출력부(550)는 제어부(540)에 의해 생성된 알람 정보 등의 데이터를 사용자가 볼 수 있도록 디스플레이하는 기능을 수행한다. 알람 정보는 그래픽, 문자, 및 음성의 조합이 될 수 있다. 이를 위해, 출력부(850)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode) 디스플레이, PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic LED) 디스플레이, 터치 스크린, CRT(Cathode Ray Tube), 플렉시블 디스플레이, 마이크로 LED, 미니 LED 등이 될 수 있다. 출력부(550)가 터치 스크린으로 구성되는 경우, 입력 수단으로도 사용될 수 있다. 또한, 마이크, 스피커를 갖는 사운드 시스템을 포함할 수 있다.The output unit 550 performs a function of displaying data such as alarm information generated by the control unit 540 so that the user can view it. Alarm information can be a combination of graphics, text, and voice. For this purpose, the output unit 850 includes a liquid crystal display (LCD), a light emitting diode (LED) display, a plasma display panel (PDP), an organic LED (OLED) display, a touch screen, a cathode ray tube (CRT), and a flexible display. , micro LED, mini LED, etc. If the output unit 550 is configured as a touch screen, it can also be used as an input means. It may also include a sound system with a microphone and speakers.

도 5에 도시된 수집부(520), 분석부(530), 및 제어부(540) 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다. 하드웨어 구현에 있어, 상술한 기능을 수행하기 위해 디자인된 ASIC(application specific integrated circuit), DSP(digital signal processing), PLD(programmable logic device), FPGA(field programmable gate array), 프로세서, 마이크로프로세서, 다른 전자 유닛 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어 구현에 있어, 소프트웨어 구성 컴포넌트(요소), 객체 지향 소프트웨어 구성 컴포넌트, 클래스 구성 컴포넌트 및 작업 구성 컴포넌트, 프로세스, 기능, 속성, 절차, 서브 루틴, 프로그램 코드의 세그먼트, 드라이버, 펌웨어, 마이크로 코드, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조, 테이블, 배열 및 변수를 포함할 수 있다. 소프트웨어, 데이터 등은 메모리에 저장될 수 있고, 프로세서에 의해 실행된다. 메모리나 프로세서는 당업자에게 잘 알려진 다양한 수단을 채용할 수 있다.Terms such as the collection unit 520, analysis unit 530, and control unit 540 shown in FIG. 5 refer to a unit that processes at least one function or operation, which can be implemented in software and/or hardware. there is. In hardware implementation, an application specific integrated circuit (ASIC), digital signal processing (DSP), programmable logic device (PLD), field programmable gate array (FPGA), processor, microprocessor, and other devices designed to perform the above-described functions. It may be implemented as an electronic unit or a combination thereof. In software implementation, software composition components (elements), object-oriented software composition components, class composition components and task composition components, processes, functions, properties, procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, data. , databases, data structures, tables, arrays, and variables. Software, data, etc. can be stored in memory and executed by a processor. The memory or processor may employ various means well known to those skilled in the art.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 여자기 전류 조절을 통해 엔드 영역(End Region) 감시 신호의 이상 상태때 대처하는 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 도 6을 설명하기에 앞서, 진동 센서(201), 자기장 센서(202), 온도 센서(203)별 관리 기준 및 운전 제한 수치를 설명하면 다음과 같다.Figure 6 is a flowchart showing a control process for responding to an abnormal state of an end region monitoring signal through exciter current control according to an embodiment of the present invention. Before explaining FIG. 6, the management standards and operation limit values for each vibration sensor 201, magnetic field sensor 202, and temperature sensor 203 are explained as follows.

관리기준Management standards Phase1.운전 조절 기준Phase 1. Operation control standard Phase2.알람 기준Phase 2. Alarm standard 진동 센서(201)Vibration sensor(201) Stator Winding의 건전성 확보 차원에서 제작사 별 기준 존재In order to ensure the soundness of stator winding, standards exist for each manufacturer. 알람(alarm)값의 50%
(수정 가능)50% of alarm value
(can be modified) 설계 기준 초과시When design standards are exceeded 자기장 센서(202)Magnetic field sensor (202) -자속 밀도 제한 기준은 없음.
-자속 밀도를 원천으로 진동과 온도 상승하므로, 자속 밀도를 지속적으로 측정하여 진동 및 온도 센서들과 연관성 확보 및 동기 조상기 또는 발전기 운전에 활용 가능-There is no magnetic flux density limitation standard.
- Vibration and temperature rise based on magnetic flux density, so magnetic flux density can be continuously measured to ensure correlation with vibration and temperature sensors and used for synchronization or generator operation. -진동센서/ 온도센서 동작 시 자속밀도( 센서 값)을 취득
-자속 센서값이 해당 수치 도달시
자속 수치는 운전 조절 기준만 적용-Acquire magnetic flux density (sensor value) when the vibration sensor/temperature sensor operates
-When the magnetic flux sensor value reaches the corresponding value
Magnetic flux values apply only to operation control standards. 온도 센서(203)Temperature Sensor(203) 국제 규격에서 발전기 및 회전기기 설계 및 제작 기준인 Class B/F/H 별로 온도 상승 제한치 있음In international standards, there are temperature rise limits for each Class B/F/H, which is the design and manufacturing standard for generators and rotating equipment. 알람값보다 10℃낮을 때
(수정 가능)When it is 10℃ lower than the alarm value
(can be modified) 온도 클래스(class)별 국제 기준 초과시When international standards for each temperature class are exceeded

표1에서 각 Class 별로 온도 상승에 제한을 두는 값이 다르다. B/F/H는 각기 130℃/155℃/180℃ 으로 온도 상승값에 제한이 있다. In Table 1, the limits on temperature rise are different for each class. B/F/H has a limit to the temperature rise value of 130℃/155℃/180℃ respectively.

도 6을 참조하면, 모니터링 장치(200)는 센서(201 내지 203)를 통해 동기 조상기(240)/발전기(220)의 엔드 영역내 상태 정보를 검출하여 데이터로 기록하고 모니터링 화면을 표시한다(단계 S610).Referring to FIG. 6, the monitoring device 200 detects status information in the end area of the synchronous generator 240/generator 220 through sensors 201 to 203, records it as data, and displays a monitoring screen (step S610).

이후, 모니터링 장치(200)는 상태 정보로부터 운전 조절 기준을 초과하는 신호가 발생하였는지를 판단한다(단계 S620). 이를 "페이즈1(Phase1)"이라 한다. Thereafter, the monitoring device 200 determines whether a signal exceeding the driving control standard has occurred from the status information (step S620). This is called “Phase 1”.

Phase 1에서 열은 알람(Alarm) 치수보다 10℃ 낮은 값을 제안한다. 온도 10℃ 상승에 절연 물질의 온도가 2배 상승하므로, 국제 규격보다 10℃ 낮은 값으로 운전이 유지되도록 하면 기기 수명 상승에 도움이 된다.In Phase 1, the heat is suggested to be 10°C lower than the alarm dimension. Since the temperature of the insulating material doubles when the temperature rises by 10℃, maintaining operation at a temperature 10℃ lower than the international standard will help increase the lifespan of the device.

진동 수치는 권선 단부(End Winding)의 진동에 대한 국제 규격은 없다. 제작사에서 제시한 값과 실 운전에서 역률 1에서 운전된 값을 비교하여 설정한다. 실제 진동이 큰 수냉각 발전기의 경우, 제작사에서 제시한 수치의 약 20~30%의 진동 값에서 운전되므로, Phase 1의 운전 기준(제한) 수치는 알람(Alarm) 값(Phase 2 기준)의 50%로 설정한다.There is no international standard for vibration levels at the end winding. It is set by comparing the value presented by the manufacturer with the value operated at a power factor of 1 in actual operation. In the case of water-cooled generators with large actual vibrations, they are operated at a vibration value of about 20 to 30% of the value suggested by the manufacturer, so the operation standard (limit) value for Phase 1 is 50% of the alarm value (based on Phase 2). Set as %.

Phase 1의 설정(Setting)값은 설비의 건전성을 목적으로 셋팅(Setting)이 된 값으로 발전소(110)의 운전 조건(냉각수 온도, 대기 온도 및 터빈 진동)에 따라 변동 가능하며, 안전 마진을 확보하는 목적에서 Phase 2의 Alarm 값보다 작은 수준에서 설정한다.The setting value of Phase 1 is a value set for the purpose of soundness of the facility and can be changed depending on the operating conditions (coolant temperature, ambient temperature, and turbine vibration) of the power plant 110 and ensures a safety margin. For this purpose, set it at a level lower than the Alarm value of Phase 2.

도 6을 계속 참조하면, 판단 결과, 단계S620에서 운전 조절 기준 초과 신호가 발생하지 않으면, 단계 S610으로 진행한다.Continuing to refer to FIG. 6 , as a result of the determination, if a signal exceeding the driving control standard is not generated in step S620, the process proceeds to step S610.

이와 달리, 단계S620에서 운전 조절 기준 초과 신호가 발생하면, 모니터링 장치(200)는 여자기(250)를 통해 여자기 전류를 조절한다(단계 S630). 여자기 전류의 조절은 발전기 운전 영역 내에서 이루어진다.In contrast, when a signal exceeding the operation control standard occurs in step S620, the monitoring device 200 adjusts the exciter current through the exciter 250 (step S630). Regulation of the exciter current takes place within the generator operating area.

여자기 전류의 조절이 이루어지면, 모니터링 장치(200)는 알람 기준 초과 신호가 발생하는 지를 판단한다(단계 S640). When the exciter current is adjusted, the monitoring device 200 determines whether a signal exceeding the alarm standard is generated (step S640).

판단 결과, 단계 S640에서, 알람 기준 초과 신호가 발생하지 않으면, 모니터링 장치(200)는 다시 운전 조절 기준 초과 신호가 발생하는 지를 판단한다(단계 S650).As a result of the determination, if a signal exceeding the alarm standard does not occur in step S640, the monitoring device 200 again determines whether a signal exceeding the operation control standard is generated (step S650).

판단 결과, 단계 S650에서, 운전 조절 기준 초과 신호가 발생하지 않으면, 모니터링 장치(200)는 프로세스를 종료한다. 이와 달리, 단계 S650에서 운전 조절 기준 초과 신호가 발생하면, 동기 조상기(240)/발전기(220)의 여자기(250)로 이동하여 여자기 전류를 조절하고, 단계 S620으로 진행한다(단계 S651). 즉, 무효 출력 범위를 허용된 범위내에서 분배하여 엔드 영역의 운전 상태를 정상으로 진행시킨다.As a result of the determination, if a signal exceeding the operation control standard is not generated in step S650, the monitoring device 200 ends the process. On the other hand, if a signal exceeding the operation control standard occurs in step S650, it moves to the exciter 250 of the synchronous generator 240/generator 220 to adjust the exciter current, and proceeds to step S620 (step S651) . In other words, the invalid output range is distributed within the allowed range and the operation state of the end area progresses to normal.

한편, 단계 S640에서, 알람 기준 초과 신호가 발생하면, 모니터링 장치(200)는 유효 출력을 조정하고, 트립 기준 초과 신호가 발생하는 지를 판단한다(단계 S641,S643). 부연하면, 발전 세트(111 내지 113)의 출력단과 전력 변환기(121 내지 123)의 입력단 사이에 설치되는 차단기(미도시)의 온/오프를 수행하기 위한 트립 신호가 발생되는지를 판단하는 과정이다. 물론, 차단기는 전력 변환기(121 내지 123)의 출력단과 전력 계통(130)의 입력단 사이에 설치될 수도 있다. Meanwhile, in step S640, when a signal exceeding the alarm standard occurs, the monitoring device 200 adjusts the effective output and determines whether a signal exceeding the trip standard occurs (steps S641 and S643). To elaborate, this is a process of determining whether a trip signal is generated to turn on/off a circuit breaker (not shown) installed between the output terminals of the power generation sets (111 to 113) and the input terminals of the power converters (121 to 123). Of course, the circuit breaker may be installed between the output terminal of the power converters 121 to 123 and the input terminal of the power system 130.

발전기의 출력은 유효 출력과 무효 출력이 있다. 유효 출력을 조정하기 위해선 보일러에서 더 많은 연료를 가해야 출력을 상승시켜야 한다. 따라서 출력 조정 시간도 길어지며, 비용도 많이 들어한다. 무효 전력 조정을 발전기에 붙어 있는 여자기의 전류만 조절하면 되므로 간편하며 비용문제도 무시 가능하다.The output of the generator includes effective output and invalid output. In order to adjust the effective output, more fuel must be added to the boiler to increase the output. Therefore, the output adjustment time becomes longer and the cost is high. Reactive power adjustment is simple because it only requires adjusting the current of the exciter attached to the generator, and cost issues can be ignored.

판단 결과, 단계 S643에서, 트립 기준 초과 신호가 발생하면 모니터링 장치(200)는 트립 신호를 생성하여 차단기를 오프(즉 개방)한다(단계 S645). 부연하면, 천둥 번개 및/또는 지진으로 인한 단락 사고 등으로 인해서 무효 전력 조절로 해결이 안될 경우, 유효전력 조절 및 Trip(운전 정지)으로 대응한다.As a result of the determination, if a signal exceeding the trip standard occurs in step S643, the monitoring device 200 generates a trip signal and turns off (i.e., opens) the circuit breaker (step S645). To elaborate, if the problem cannot be resolved by adjusting reactive power due to a short-circuit accident caused by thunderstorms and/or earthquakes, the response is adjusted by adjusting active power and tripping (stopping operation).

이와 달리, 단계 S643에서, 트립 기준 초과 신호가 발생하지 않으면, 단계 S650으로 진행한다. In contrast, if the trip criterion exceeding signal does not occur in step S643, the process proceeds to step S650.

운전 중에 알람(Alarm)이나 운전 조절 기준을 초과한 진동 및 온도가 나타난 위치에서는 해당 데이터(Data) 값과 초과 위치를 기록하고 있다가 차기 오버홀(Overhaul)하는 시기에 해당 부위를 점검하고 필요하면 보강 공사를 한다. At locations where vibration or temperature that exceeds the alarm or operation control standards occurs during operation, record the relevant data value and location where it exceeds, and then inspect the relevant area during the next overhaul and reinforce it if necessary. Do construction work.

엔드 영역(End Region)에 있는 센서들의 위치는 제작사에서 센서별로 위치를 파악해놓고 감시장치에 그 위치가 표시된다. 문제가 있는 센서들의 번호를 알아두면, 제작사 공급정보에서 찾을 수 있으며, 현장의 모니터링 화면에서도 센서들의 위치가 표기되어 있다. 이 경우, 센서들의 고유번호를 이용할 수 있다. 물론, 이를 위해서는 고유번호를 등록하는 과정이 있을 수 있다.The location of the sensors in the end region is determined by the manufacturer and displayed on the monitoring device. If you know the numbers of problematic sensors, you can find them in the manufacturer's supply information, and the locations of the sensors are also indicated on the field monitoring screen. In this case, the unique numbers of the sensors can be used. Of course, for this, there may be a process of registering a unique number.

권선 단부(End Winding)는 수작업으로 조립된다. 따라서 같은 동기 조상기 또는 발전기 모델이라 하더라도 같은 운전 조건에서 어느 기기의 권선(Winding)의 진동은 정상인데, 다른 기기는 진동 값이 기준치를 초과할 수 있다. End windings are assembled by hand. Therefore, even if it is the same synchronous generator or generator model, the vibration of the winding of one device is normal under the same operating conditions, but the vibration value of another device may exceed the standard value.

따라서 본 발명의 일실시예에서 진동이 작은 기기에 좀 더 많은 무효 전력을 부담시키고, 이후 Overhaul할 때, 기준치를 초과한 기기의 취약 위치를 점검 및 보수하는 방식으로 동기 조상기 및 발전기를 운영하면 발전소의 건전한 운전에 도움을 줄 수 있다.Therefore, in one embodiment of the present invention, when the synchronous generator and generator are operated by imposing more reactive power on devices with small vibration and then inspecting and repairing vulnerable positions of devices that exceed the standard during subsequent overhaul, the power plant It can help with healthy driving.

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또한, 여기에 개시된 실시형태들과 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은, 마이크로프로세서, 프로세서, CPU(Central Processing Unit) 등과 같은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 (명령) 코드, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Additionally, the steps of the method or algorithm described in relation to the embodiments disclosed herein are implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means such as a microprocessor, processor, CPU (Central Processing Unit), etc., and are computer readable. Can be recorded on any available medium. The computer-readable medium may include program (instruction) codes, data files, data structures, etc., singly or in combination.

상기 매체에 기록되는 프로그램 (명령) 코드는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프 등과 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD, 블루레이 등과 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 (명령) 코드를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 반도체 기억 소자가 포함될 수 있다. The program (instruction) code recorded on the medium may be specially designed and constructed for the present invention, or may be known and usable by those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROM, DVD, and Blu-ray, and ROM and RAM. Semiconductor memory elements specially configured to store and execute program (instruction) code, such as RAM), flash memory, etc., may be included.

여기서, 프로그램 (명령) 코드의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Here, examples of program (instruction) code include not only machine language code such as that created by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

100: 통한 엔드 영역 문제 경감 시스템
110: 발전소
111 ~ 113: 제 1 내지 제 3 발전 세트
120: 전력 변환 블럭
121 ~ 123: 제 1 내지 제 3 전력 변환기
130: 전력 계통
200: 모니터링 장치
201: 진동 센서 202: 자기장 센서
203: 온도 센서
210: 터빈 220: 발전기
230: 회전축 240: 동기 조상기
261: 1차측 코일 262: 2차측 코일
310: 코어 320: 고정자 권선
330: 지지대
351: 미들 영역 352: 엔드 영역
510: 통신부 520: 수집부
530: 분석부 540: 제어부
550: 출력부100: End Zone Problem Mitigation System
110: power plant
111 to 113: first to third power generation sets
120: Power conversion block
121 to 123: first to third power converters
130: power system
200: monitoring device
201: Vibration sensor 202: Magnetic field sensor
203: Temperature sensor
210: turbine 220: generator
230: Rotation axis 240: Synchronous ancestor
261: primary coil 262: secondary coil
310: core 320: stator winding
330: support
351: Middle area 352: End area
510: Communication Department 520: Collection Department
530: analysis unit 540: control unit
550: output unit

Claims (21)

다수의 발전 세트(111,112,113)로 이루어지는 발전소(110);
다수의 상기 발전 세트(111,112,113)에서 생성되는 전력을 승압 또는 강압하는 전력 변환 블럭(120);
다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 엔드 영역(352)에 설치되며, 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 감시 센서(201,202,203); 및
상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)에 설치되는 여자기(250)의 여자 전류를 조절하는 모니터링 장치(200);를 포함하며,
상기 모니터링 장치(200)는,
상기 감시 센서(201,202,203)에 생성되는 상기 상태 정보를 수집하는 수집부(520);
상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 분석부(530); 및
상기 여자 전류 조절 신호에 따라 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113)의 무효 출력을 조절하는 제어부(540);를 포함하고,
상기 무효 출력의 조정은 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113) 중 하나의 무효 출력을 감소시키고 나머지의 무효 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
A power plant (110) consisting of a plurality of power generation sets (111, 112, 113);
A power conversion block 120 that boosts or steps down the power generated from the plurality of power generation sets 111, 112, and 113;
Monitoring sensors (201, 202, 203) installed in the end area 352 of the plurality of power generation sets (111, 112, 113) and generating status information by monitoring the status of the plurality of power generation sets (111, 112, 113); and
A monitoring device 200 that uses the status information to adjust the excitation current of the exciter 250 installed in the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 according to whether a signal exceeds a preset operation control standard is generated. Includes,
The monitoring device 200,
a collection unit 520 that collects the status information generated by the monitoring sensors 201, 202, and 203;
an analysis unit 530 that analyzes whether a signal exceeding the preset operation control standard is generated using the status information and generates an excitation current control signal that adjusts the excitation current according to the analysis result; and
It includes a control unit 540 that adjusts the reactive output of a plurality of power generation sets 111 to 113 by adjusting the excitation current according to the excitation current control signal,
The end area problem of the power generation set through a monitoring sensor, characterized in that the adjustment of the reactive output reduces the reactive output of one of the plurality of power generation sets (111 to 113) and increases the reactive output of the remaining power generation sets by adjusting the excitation current. Mitigation system.
제 1 항에 있어서,
상기 감시 센서(201,202,203)는,
상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 고정자 권선(320)의 진동을 감시하는 진동 센서(201);
상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 자속 밀도를 측정하는 자기장 센서(202); 및
상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 온도를 측정하는 온도 센서(203);를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 1,
The monitoring sensors (201, 202, 203) are,
Among the state information, a vibration sensor 201 that monitors vibration of the stator winding 320 of the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 occurring in the end area 352;
A magnetic field sensor 202 that measures magnetic flux density generated in the end area 352 among the state information; and
A system for alleviating problems in the end area of a power generation set through a monitoring sensor, comprising: a temperature sensor 203 that measures the temperature occurring in the end area 352 among the status information.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 분석부(530)는 상기 여자 전류의 조절후 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 알람 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 무효 출력 또는 유효 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 1,
The analysis unit 530 analyzes whether a signal exceeding a preset alarm standard is generated using the status information after adjusting the excitation current, and adjusts the invalid output or valid output according to the analysis result. Features a system for mitigating end zone problems in power generation sets through monitoring sensors.
제 4 항에 있어서,
상기 운전 조절 기준은 상기 알람 기준의 50%인 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 4,
A system for alleviating end zone problems of a power generation set through a monitoring sensor, wherein the operation control standard is 50% of the alarm standard.
제 4 항에 있어서,
상기 분석부(530)는 상기 유효 출력의 조정후, 미리 설정되는 트립 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 출력단에 설치되는 차단기를 온오프하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 4,
After adjusting the effective output, the analysis unit 530 analyzes whether a signal exceeding a preset trip standard is generated, and turns on the circuit breaker installed at the output terminal of the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 according to the analysis result. A system for mitigating end zone problems in a power generation set through a monitoring sensor, characterized in that the power source is turned off.
제 4 항에 있어서,
상기 분석부(530)는 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 없으면, 다시 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 4,
If no signal exceeding the alarm standard is generated, the analysis unit 530 analyzes again whether a signal exceeding the operation control standard is generated, and generates an excitation current control signal to adjust the excitation current according to the analysis result. A system for mitigating end zone problems in a power generation set through a monitoring sensor, characterized in that it generates.
제 4 항에 있어서,
상기 분석부(530)는 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 있거나 상기 운전 조절 기준을 초과하는 진동 및 온도가 나타나면, 초과시 초과 위치를 기록하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 4,
The analysis unit 530 records an end area problem of a power generation set through a monitoring sensor, characterized in that when a signal exceeding the alarm standard is generated or vibration and temperature exceeding the operation control standard appear, the exceeding position is recorded. Mitigation system.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 자기장 센서(202)는 상기 진동 센서(201) 및 상기 온도 센서(203)가 동작된 상태에서 상기 자속 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 시스템.
According to claim 2,
The magnetic field sensor 202 measures the magnetic flux density while the vibration sensor 201 and the temperature sensor 203 are in operation. A system for alleviating end area problems of a power generation set through a monitoring sensor.
(a) 발전소(110)를 이루는 다수의 발전 세트(111,112,113)에서 전력을 생성하는 단계;
(b) 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 엔드 영역(352)에 설치되는 감시 센서(201,202,203)가 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 단계;
(c) 모니터링 장치(200)가 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)에 설치되는 여자기(250)의 여자 전류를 조절하는 단계; 및
(d) 전력 변환 블럭(120)이 상기 전력을 승압 또는 강압하는 단계;를 포함하며,
상기 (c) 단계는,
수집부(520)가 상기 감시 센서(201,202,203)에 생성되는 상기 상태 정보를 수집하는 단계;
분석부(530)가 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 단계; 및
제어부(540)가 상기 여자 전류 조절 신호에 따라 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113)의 무효 출력을 조절하는 단계;를 포함하고,
상기 무효 출력의 조정은 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113) 중 하나의 무효 출력을 감소시키고 나머지의 무효 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.(a) generating power from a plurality of power generation sets (111, 112, 113) forming the power plant (110);
(b) a monitoring sensor (201, 202, 203) installed in the end area 352 of the plurality of power generation sets (111, 112, 113) monitors the status of the plurality of power generation sets (111, 112, 113) and generates status information;
(c) The monitoring device 200 uses the status information to determine the excitation current of the exciter 250 installed in the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 according to whether a signal exceeds a preset operation control standard is generated. adjusting step; and
(d) the power conversion block 120 steps up or down the power,
In step (c),
Collecting, by the collection unit 520, the status information generated in the monitoring sensors 201, 202, and 203;
Analyzing by the analysis unit 530 whether a signal exceeding the preset operation control standard is generated using the status information, and generating an excitation current control signal that adjusts the excitation current according to the analysis result; and
A step of the control unit 540 adjusting the excitation current according to the excitation current control signal to adjust the reactive output of the plurality of power generation sets (111 to 113),
The end area problem of the power generation set through a monitoring sensor, characterized in that the adjustment of the reactive output reduces the reactive output of one of the plurality of power generation sets (111 to 113) and increases the reactive output of the remaining power generation sets by adjusting the excitation current. Mitigation methods. 제 11 항에 있어서,
상기 (b) 단계는,
진동 센서(201)가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 고정자 권선(320)의 진동을 감시하는 단계;
자기장 센서(202)가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 자속 밀도를 측정하는 단계; 및
온도 센서(203)가 상기 상태 정보 중 상기 엔드 영역(352)에서 발생하는 온도를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 11,
In step (b),
Monitoring, by a vibration sensor 201, vibration of the stator windings 320 of the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 occurring in the end area 352 among the state information;
A magnetic field sensor 202 measuring magnetic flux density generated in the end area 352 among the state information; and
A method for alleviating problems in the end area of a power generation set using a monitoring sensor, comprising: a temperature sensor (203) measuring the temperature occurring in the end area (352) among the state information.
삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 분석부(530)가 상기 여자 전류의 조절후 상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 알람 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 무효 출력 또는 유효 출력을 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 11,
In step (c),
The analysis unit 530 analyzes whether a signal exceeding a preset alarm standard is generated using the status information after adjusting the excitation current, and adjusts the invalid output or valid output according to the analysis result. A method for alleviating end zone problems of a power generation set through a monitoring sensor, comprising:
제 14 항에 있어서,
상기 운전 조절 기준은 상기 알람 기준의 50%인 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 14,
A method of alleviating end zone problems of a power generation set through a monitoring sensor, wherein the operation control standard is 50% of the alarm standard.
제 14 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 분석부(530)가 상기 유효 출력의 조정후, 미리 설정되는 트립 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 다수의 상기 발전 세트(111,112,113)의 출력단에 설치되는 차단기를 온오프하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 14,
In step (c),
After adjusting the effective output, the analysis unit 530 analyzes whether a signal exceeding a preset trip standard is generated, and turns on the circuit breaker installed at the output terminal of the plurality of power generation sets 111, 112, and 113 according to the analysis result. A method of mitigating end zone problems of a power generation set through a monitoring sensor, comprising: turning off the power generation set.
제 14 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 분석부(530)가 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 없으면, 다시 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 14,
In step (c),
If no signal exceeding the alarm standard is generated, the analysis unit 530 analyzes again whether a signal exceeding the operation control standard is generated, and generates an excitation current control signal to adjust the excitation current according to the analysis result. A method of alleviating end zone problems of a power generation set through a monitoring sensor, comprising: generating.
제 14 항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 분석부(530)가 상기 알람 기준을 초과하는 신호 발생이 있거나 상기 운전 조절 기준을 초과하는 진동 및 온도가 나타나면, 초과시 초과 위치를 기록하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 14,
In step (c),
If the analysis unit 530 generates a signal that exceeds the alarm standard or if vibration and temperature exceed the operation control standard, recording the exceeded position; generating power through a monitoring sensor comprising a. How to mitigate end zone problems in sets.
삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 자기장 센서(202)는 상기 진동 센서(201) 및 상기 온도 센서(203)가 동작된 상태에서 상기 자속 밀도를 측정하는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 발전 세트의 엔드 영역 문제 경감 방법.
According to claim 12,
The magnetic field sensor 202 measures the magnetic flux density while the vibration sensor 201 and the temperature sensor 203 are in operation. A method for alleviating end area problems of a power generation set through a monitoring sensor.
다수의 동기 조상기(240)로 이루어지는 발전소(110);
다수의 상기 동기 조상기(240)에서 생성되는 전력을 승압 또는 강압하는 전력 변환 블럭(120);
다수의 상기 동기 조상기(240)의 엔드 영역(352)에 설치되며, 다수의 상기 동기 조상기(240)의 상태를 모니터링하여 상태 정보를 생성하는 감시 센서(201,202,203); 및
상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부에 따라 다수의 상기 동기 조상기(240)에 설치되는 여자기(250)의 여자 전류를 조절하는 모니터링 장치(200);를 포함하며,
상기 모니터링 장치(200)는,
상기 감시 센서(201,202,203)에 생성되는 상기 상태 정보를 수집하는 수집부(520);
상기 상태 정보를 이용하여 미리 설정되는 상기 운전 조절 기준을 초과하는 신호 발생의 여부를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 여자 전류를 조절하는 여자 전류 조절 신호를 생성하는 분석부(530); 및
상기 여자 전류 조절 신호에 따라 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113)의 무효 출력을 조절하는 제어부(540);를 포함하고,
상기 무효 출력의 조정은 상기 여자 전류를 조절하여 다수의 발전 세트(111 내지 113) 중 하나의 무효 출력을 감소시키고 나머지의 무효 출력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 감시 센서를 통한 동기 조상기의 엔드 영역 문제 경감 시스템.A power plant (110) consisting of a plurality of synchronous generators (240);
A power conversion block 120 that boosts or steps down the power generated by the plurality of synchronous generators 240;
Monitoring sensors 201, 202, 203 installed in the end area 352 of the plurality of synchronization ancestors 240 and generating status information by monitoring the status of the plurality of synchronization ancestors 240; and
A monitoring device 200 that uses the status information to adjust the excitation current of the exciters 250 installed in the plurality of synchronous generators 240 according to whether a signal exceeding a preset operation control standard is generated. Includes,
The monitoring device 200,
a collection unit 520 that collects the status information generated by the monitoring sensors 201, 202, and 203;
an analysis unit 530 that analyzes whether a signal exceeding the preset operation control standard is generated using the status information and generates an excitation current control signal that adjusts the excitation current according to the analysis result; and
It includes a control unit 540 that adjusts the reactive output of a plurality of power generation sets 111 to 113 by adjusting the excitation current according to the excitation current control signal,
The end area problem of the synchronous generator through a monitoring sensor, characterized in that the adjustment of the reactive output reduces the reactive output of one of the plurality of power generation sets (111 to 113) and increases the reactive output of the remaining power generation sets (111 to 113) by adjusting the excitation current. Mitigation system.