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KR102372203B1 - 동력제어유닛 및 이를 포함하는 조속장치 - Google Patents

동력제어유닛 및 이를 포함하는 조속장치 Download PDF

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KR102372203B1
KR102372203B1 KR1020200067108A KR20200067108A KR102372203B1 KR 102372203 B1 KR102372203 B1 KR 102372203B1 KR 1020200067108 A KR1020200067108 A KR 1020200067108A KR 20200067108 A KR20200067108 A KR 20200067108A KR 102372203 B1 KR102372203 B1 KR 102372203B1
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KR
South Korea
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rotation speed
unit
transmission signal
measured
governor
Prior art date
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김윤수
김준혁
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광주과학기술원
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Publication date
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Abstract

본 발명은 터빈의 회전수를 제어하는 조속기의 제어 과정 중, 측정회전수에 포함될 수 있는 오차를 최초설정회전수와 연산한 결과를 생성하는 동력보상유닛 및 이를 포함하는 조속기에 관한 것으로서, 조속기로부터 터빈의 회전수인 측정회전수를 전달받아 최초설정회전수에서 측정회전수를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단하여 제1전달신호를 생성하는 제1감지부, 터빈의 회전에 의해 생산된 측정발전량의 증감정보를 포함하는 제2전달신호를 생성하는 제2감지부 및 측정회전수의 변화율을 포함하는 제3전달신호를 생성하는 제3감지부를 포함하는, 감지부; 및 제1전달신호, 제2전달신호 및 제3전달신호가 연산된 결과를 전달받고, 연산된 결과와 제1전달신호에 포함된 회전수값인 보상회전수를 연산하여 도출하는 설정회전수를 조속기로 전달하는, 재설정부;를 포함하는 동력제어유닛이 제공된다.

Description

동력제어유닛 및 이를 포함하는 조속장치{UNIT CONTROLLING POWER AND GOVERNOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 터빈의 회전수를 제어하는 조속기의 제어 과정 중, 측정회전수에 포함될 수 있는 오차를 최초설정회전수와 연산한 결과를 생성하는 동력보상유닛 및 이를 포함하는 조속기에 관한 것이다.
일반적으로 조속기는 원동기의 출력측의 동력을 조절하기 위해 동력원의 동력을 증감시킬 수 있는 장치이다. 예를 들어, 발전소에 적용되어 에너지 수급을 균일하게 유지하거나 엘리베이터에 적용이 되어 엘리베이터 이동 속도를 균일하게 유지하는 등의 역할을 한다. 따라서, 원동기에 적용되는 회전체의 회전수는 일정 회전주파수를 유지하는 것이 중요하다. 특히, 발전소에서는 이상적으로 회전주파수의 유지를 통해 균일한 전력공급을 할 수 있으나, 부하 등의 요인으로 터빈의 회전수를 일정하게 유지하는 것이 어렵다. 따라서, 회전수를 유지하기 위해 조속기와 같은 별도의 구성이 마련되어야 한다. 다만, 조속기가 감지하는 회전수 등의 회전정보에 오차가 발생하면 조속기는 오차가 반영된 회전수 기준으로 발전기를 구동하게 된다. 이러한 문제에 대하여 기존에는 드룹제어를 적용하여 통신을 사용한 자동발전제어를 통해 이 문제를 해결하였지만, 통신을 사용할 수 없는 환경에서 등시성 조속기가 적용된 발전기로 운영하는 경우에, 어느 하나의 발전기가 과부하 또는 미동작되는 것을 촉진시킬 수 있고 과부하 후에는 나머지 발전기도 과부하 또는 미동작에 노출될 수 있다. 이러한 조속기의 감지 부작용을 방지하기 위해 조속기의 감지정보에 오차가 발생하는 현상을 감지하여 이를 보정하도록 하는 별도의 구성이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제 1994-0011781 호 (1994. 06. 22)
본 발명의 일 실시예는 조속기가 감지한 회전수, 회전수 차이, 발전량 등을 포함한 회전정보를 기초로 회전을 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예는 조속기의 오차를 반영한 연산을 수행하여 설정회전수를 생성 및 지령함으로써 터빈의 회전수를 제어하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 터빈의 회전수를 제어하는 조속기의 제어 과정 중, 측정회전수에 포함될 수 있는 오차를 최초설정회전수와 연산한 결과를 생성하는 동력보상유닛 및 이를 포함하는 조속기에 관한 것으로서, 조속기로부터 터빈의 회전수인 측정회전수를 전달받아 최초설정회전수에서 측정회전수를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단하여 제1전달신호를 생성하는 제1감지부, 터빈의 회전에 의해 생산된 측정발전량의 증감정보를 포함하는 제2전달신호를 생성하는 제2감지부 및 측정회전수의 변화율을 포함하는 제3전달신호를 생성하는 제3감지부를 포함하는, 감지부; 및 제1전달신호, 제2전달신호 및 제3전달신호가 연산된 결과를 전달받고, 연산된 결과와 제1전달신호에 포함된 회전수값인 보상회전수를 연산하여 도출하는 설정회전수를 조속기로 전달하는, 재설정부;를 포함하는 동력제어유닛이 제공된다.
그리고, 설정회전수는, 최초설정회전수와 측정회전수의 차이를 기 결정된 연산을 통해 최초설정회전수에 가산 또는 감산하여 생성되되, 측정회전수와의 비교를 반복하며 지속적으로 재설정될 수 있다.
또한, 재설정부는 제1감지부로부터 제1전달신호를 전달받고 감가산을 결정하는 제1재설정부 및 제2재설정부를 포함하고, 제2재설정부는 감가산 결과를 전환하는 전환부를 더 포함할 수 있다.
또한, 감지부는, 제1전달신호와 제2전달신호를 연산하여 제1연산값을 도출하는 제1연산부 및 제1연산값과 제3전달신호를 연산하여 제2연산값을 도출하는 제2연산부를 더 포함할 수 있다.
또한, 제3감지부에서 감지하는 측정회전수의 변화율이 데드 밴드(Dead Band) 구간 외에 포함되면, 제1연산값과 관계없이 제2연산값은 재설정부가 미구동되도록 하는 신호가 될 수 있다.
또한, 제3감지부에 의해 측정회전수의 변화율이 데드 밴드(Dead Band) 구간 내에 위치되는 것으로 감지될 때, 재설정부에 구동신호가 전달될 수 있다.
또한, 감지부 및 재설정부 사이에 위치되는 로우패스필터를 더 포함할 수 있다.
또한, 최초설정회전수는
Figure 112020057220169-pat00001
, 상기 측정회전수는
Figure 112020057220169-pat00002
, 상기 보상회전수는
Figure 112020057220169-pat00003
, 상기 설정회전수는
Figure 112020057220169-pat00004
이고, 상기 최초설정회전수는 상기 설정회전수가 도출된 이후에 상기 설정회전수로 치환되고, 상기 설정회전수는 반복적으로 재생성(
Figure 112020057220169-pat00005
,
Figure 112020057220169-pat00006
....
Figure 112020057220169-pat00007
)될 때,
Figure 112020057220169-pat00008
을 만족할 수 있다.
터빈과 연결되어 터빈의 회전수를 보정하는 조속기; 조속기를 통해 터빈으로 최초설정회전수를 전달하고 조속기를 통해 터빈의 회전수인 측정회전수를 전달받아 최초설정회전수에서 측정회전수를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단하여 제1전달신호를 생성하는 제1감지부, 터빈의 회전에 의해 생산된 측정발전량의 증감정보를 포함하는 제2전달신호를 생성하는 제2감지부 및 측정회전수의 변화율을 포함하는 제3전달신호를 생성하는 제3감지부를 포함하는, 감지부; 및 제1전달신호, 제2전달신호 및 제3전달신호가 연산된 결과를 전달받고, 조속기로 전달되는 설정회전수 또는 설정회전수의 전달여부가 결정되는, 재설정부;를 포함하는, 조속장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 조속기가 감지한 회전수, 회전수 차이, 발전량 등을 포함한 회전정보를 기초로 회전을 제어함으로써, 목표회전수에 터빈의 원동기의 회전수가 수렴될 수 있는 동력제어유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 조속기의 오차를 반영한 연산을 수행하여 설정회전수를 생성 및 지령함으로써 터빈의 회전수를 제어할 수 있는 동력제어유닛을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기에 적용된 조속기를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력제어유닛이 동작되는 흐름을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력제어유닛의 개념을 도시화한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재설정부를 나타낸 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
본 발명의 동력제어유닛 및 이를 포함하는 조속장치를 설명하기 위한 일 실시예로써 동력제어유닛과 연결된 조속기가 발전기 구성에 연결된 구조를 통해 후술하도록 한다. 본 발명의 일 실시예의 조속기는 회전되는 터빈의 회전수(회전주파수)를 최초에 설정한 회전수인 최초회전수(예를 들면, 60Hz에 해당하는 회전수)에 도달시키는 것이다. 바람직하게는 터빈은 최초설정회전수에 만족되도록 회전되어야 하지만, 회전저항이나 회전수 감지 오차 등의 이유로 조속기에 입력된 최초설정회전수와 조속기를 통해 터빈으로부터 측정된 측정회전수는 다를 수 있다. 이를 비교하여 오차를 포함한 연산을 함으로써 조속기를 통해 전달하는 설정회전수를 조정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기에 적용된 조속기를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 조정부(2)에 제공되는 제공동력(P)에 의해 터빈(1)이 회전되고, 터빈(1)의 회전력은 전기에너지로 변환될 수 있다. 제공동력(P)은 발전소의 형태마다 달라질 수 있으며, 예를 들어 화력발전소는 화석연료일 수 있고 수력발전소는 낙차가 형성된 물이 될 수 있다. 때에 따라 화석연료나 물과 같은 에너지원의 투입량을 증감시켜 터빈(1)을 회전시킬 수 있는데 이를 조절하는 기능을 조정부(2)가 수행한다. 예를 들어, 수력발전소의 경우 상기 조정부(2)는 일종의 밸브역할을 하며 개폐정도를 조절하여 수량을 조절함으로써 위치에너지를 터빈(1)으로 전달하여 터빈(1)을 회전시킬 수 있는 것이다.
일 예로, 60Hz의 회전주파수가 요구되는 터빈(1)의 경우에는 그에 대응되는 에너지를 전달할 수 있고, 조정부(2)는 제공동력(P)의 투입량을 결정할 수 있다. 따라서, 조정부(2)를 제어함으로써 터빈(1)의 회전속도를 조절할 수 있다. 즉, 60Hz의 회전주파수를 발생시켜야 하는 경우에도 터빈(1)이 과회전하여 60Hz 초과하는 회전주파수를 발생시키거나, 터빈(1)이 낮은 회전수로 회전되어 60Hz 미만의 회전주파수를 발생시키는 경우 조정부(2)를 제어함으로써 60Hz의 회전주파수로 조정이 가능하다. 이러한 조정이 불가한 경우, 터빈(1)의 회전에 의해 생산되는 전력량이 불균일할 수 있다.
이러한 불균일한 전력 공급을 방지하고 균일한 전력공급을 위해 발전기에는 조속기(5)가 적용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 상기 조속기(5)에 동력제어유닛(GU)이 연결되어 조속기(5)에서 발생할 수 있는 오차를 제거할 수 있다.
구체적으로, 상기 오차를 수용하고 연산과정에서 상기 오차를 극복하도록 설정값을 변동하여 조속기(5)를 통해 발전기를 구동할 수 있다. 이 과정은, 터빈(1)의 회전수를 측정하여 조속기로 입력되는 측정회전수, 터빈(1)의 회전을 통해 생산된 전력량(G)을 측정하여 동력제어유닛(GU)으로 입력되는 측정발전량, 터빈(1)을 회전시키려는 목표회전수인 최초설정회전수 및 최초설정회전수에 기 결정된 연산을 수행한 결과인 설정회전수를 기초로 수행될 수 있다. 여기서, 기 결정된 연산은 도 3 및 도 4를 통해 구체적으로 설명하도록 한다.
한편, 동력제어유닛(GU)은 감지부(도 3의 100)와 재설정부(도 3의 200)로 크게 두 부분으로 구분할 수 있다. 여기서, 감지부(100)는 상기 측정회전수와 최초설정회전수(또는 재설정된 설정회전수)를 비교 및 감지하고, 측정회전수 및 발전량(G)의 변화율을 감지할 수 있다. 이러한 감지정보를 기초로 기 결정된 연산을 수행함으로써, 재설정부(200)로 전달신호를 전달하여 재설정부(200)는 그에 대응되는 운전을 수행할 수 있다.
예를 들어, 감지부(100)로부터 전달받은 전달신호에 의해 재설정부(200)에서 생성된 신호는 조속기(5)로 전달되어, 조속기(5)를 통해 조정부(2)를 제어할 수 있다. 상기 제어로부터 터빈(1)의 회전수가 증감되거나 터빈(1)의 회전수 변동에 개입하지 않음으로써, 터빈(1)의 회전수를 결정할 수 있다. 물론, 이러한 과정은 이상적으로, 최초설정회전수에 대응되는 측정발전량을 형성하기 위한 과정이며, 적어도 최초설정회전수에 대응되는 수준으로 측정발전량이 수렴되는 경향을 보이는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 동력제어유닛(GU)이 동작되는 흐름을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 발전기 출력변동발생(S10)이 되면 출력변동에 따른 측정회전수의 변동여부(S20)에 따라, 재설정부(200)의 운전여부가 결정된다. 여기서, 출력변동발생(S10)은 발전량(G)의 변동을 의미하고 측정회전수의 변동여부는 측정회전수의 변화율이 기 결정된 정도를 초과하는지에 따라 결정되는 것을 의미한다. 이는 도 3을 통해 구체적으로 후술하도록 한다.
한편, 출력변동이 발생하고 측정회전수의 변화율이 상기 기 결정된 정도를 초과하는 경우에는 재설정부가 미구동(未驅動)(S21)될 수 있다. 반면에 출력변동이 발생하는 경우에도 측정회전수의 변동이 없거나 상기 기 결정된 정도 이하의 수준으로 변동되는 경우에는 재설정부(200)가 구동될 수 있다. 다만, 최초설정회전수에 도달하기 위해 출력이 변동되는 중에 측정회전수(
Figure 112020057220169-pat00009
)보다 최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00010
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00011
)가 높거나 낮은 경우에 따라 재설정부(200)의 운전은 달라질 수 있다(S30). 즉, 도 2의 식
Figure 112020057220169-pat00012
,
Figure 112020057220169-pat00013
에서
Figure 112020057220169-pat00014
값의 부호가 - 방향인지 + 방향인지에 따라(
Figure 112020057220169-pat00015
,
Figure 112020057220169-pat00016
의 부호와 동일한지 여부에 따라) 재설정부(200)의 운전형태가 달라질 수 있다.
즉, 최초설정회전수와 측정회전수의 비교(S30)결과에 따라 다른 운전이 수행될 수 있다. 예를 들어, 측정회전수의 변화율이 기 결정된 데드 밴드 구간 내에 포함되는 경우에는 최초설정회전수가 측정회전수보다 높으면 최초설정회전수에 회전수 차이만큼 가산 또는 감산된 설정회전수를 생성할 수 있다. 생성된 설정회전수는 동력제어유닛(GU)에 의해 조속기(5)로 전달되어 조정부(2)가 설정회전수에 대응되도록 제어될 수 있다.
다시 말해, 발전기 출력변동발생(S10) 및 측정회전수의 변동(S20)이 발생하는 경우에, 출력변동 변화량(
Figure 112020057220169-pat00017
)의 부호와 최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00018
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00019
)에서　측정회전수(
Figure 112020057220169-pat00020
)를 뺀 값의　부호가　같은지　다른지를　판별（Ｓ３０）한다. 이　때, 출력변동 변화량(
Figure 112020057220169-pat00021
)과 부호가　같은 경우에는　출력변동 변화량(
Figure 112020057220169-pat00022
)의 부호의　반대방향으로　최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00023
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00024
)로부터 가산 또는 감산시켜서 설정회전수를 생성한다. 반면, 출력변동 변화량(
Figure 112020057220169-pat00025
)과 부호가　다른 경우에는　출력변동 변화량(
Figure 112020057220169-pat00026
)의 부호와 같은 방향으로 최초설정회전수로부터(
Figure 112020057220169-pat00027
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00028
) 가산 또는 감산시켜서 설정회전수를 생성한다.
상술한 예는 최초설정회전수가 입력된 직후의 순서를 순차적으로 설명한 것이며 설정회전수가 생성된 이후에도 반복적으로 감지부(100)에서 감지된 정보를 기초로 하여 최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00029
) 대신 직전에 생성된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00030
)를 대상으로 연산됨으로써 새로운 설정회전수를 반복해서 생성(
Figure 112020057220169-pat00031
,
Figure 112020057220169-pat00032
,
Figure 112020057220169-pat00033
....
Figure 112020057220169-pat00034
)할 수 있다. 이러한 설정회전수의 재생성은 동력제어유닛(GU)이 개입되면서 반복될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동력제어유닛(GU)의 개념을 도시화한 도면이다. 도 3을 참조하면, 감지부(100)로부터 전달되는 전달신호를 연산부(10, 20)에서 연산하여, 도출된 연산값을 로우패스필터(30)를 통해 재설정부(200)로 전달함으로써 조정부(2)를 제어하는 과정을 나타낸 것이다. 여기서 감지부(100)는 제1감지부(110), 제2감지부(120) 및 제3감지부(130)를 포함한다.
상기 제1감지부(110)에서 전달하는 제1전달신호 및 제2감지부(120)에서 전달하는 제2전달신호를 제1연산부(10)에서 연산하고 제3감지부(130)에서 전달하는 제3전달신호와 제1연산부(10)에서 연산된 제1연산값을 제2연산부(20)에서 연산하게 된다. 제2연산부(20)에서 연산된 제2연산값은 로우패스필터(30)를 통해 고주파영역의 신호를 제거하고 재설정부(200)로 전달하며, 재설정부(200)에서는 조속기(5)를 통해 조정부(2)를 제어한다. 여기서, 조정부(2)가 밸브형식으로 동작되는 구성일 경우 개폐방향 및 개폐정도 등이 제어될 수 있다.
구체적으로, 제1감지부(110)에서는 동력제어유닛(GU)에 포함된 최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00035
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00036
)와 조속기(5)로부터 전달되는 측정회전수(
Figure 112020057220169-pat00037
)의 차이를 감지하여 신호를 생성할 수 있다. 즉, 최초설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00038
) 또는 재설정된 설정회전수(
Figure 112020057220169-pat00039
)에서 측정회전수(
Figure 112020057220169-pat00040
)를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단할 수 있다. 예를 들어, 최초설정회전수가 측정회전수보다 높으면 “1”을, 최초설정회전수가 측정회전수보다 낮으면, “-1”의 신호를 생성할 수 있다. 그리고 제2감지부(120)에서는 측정발전량이 증가되면 “1”을, 감소하면 “-1”의 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제2감지부(120)에서는 발전량(G)의 증감변화를 감지할 수 있다.
또한, 제3감지부(130)에서는 측정회전수의 변화율을 감지할 수 있다. 측정회전수의 변화율이 감지되면 “0”을, 변화율이 데드밴드(Dead band) 범위 내이면, “1”의 신호를 생성할 수 있다. 이는 측정회전수의 변화율이 0 이거나 데드밴드 내에 속할 정도의 변화율을 기록한 경우에만 재설정부(200)가 구동되는 것을 의미한다.
전술한 감지부(100)를 바탕으로 한 일 예로서, 제3감지부(130)의 신호가 “1”이고, 제1감지부(110)의 신호가 “1”이며, 제2감지부(120)의 신호가 “1”이면, 제1연산부(10)에 의해 연산된 제1연산값은 “1”이고, 제2연산부(20)에 의해 연산된 제2연산값도 “1”이 된다. 이 때, 로우패스필터(30)를 통해 재설정부(200)로 전달신호 0 내지 1이 전달될 수 있다. “1” 또는 “0” 등의 전달신호에는 회전정보를 포함할 수 있고, 회전수의 차이, 회전방향 중 하나 이상의 정보가 포함될 수 있다.
그리고, 제3감지부(130)의 신호가 “1”이고, 제1감지부(110)의 신호가 “1”이며, 제2감지부(120)의 신호가 “-1”이면, 제1연산부(10)에 의해 연산된 제1연산값은 “-1”이고, 제2연산부(20)에 의해 연산된 제2연산값도 “-1”이 된다. 즉, 로우패스필터(30)를 통해 재설정부(200)로 전달신호 ”-1”이 전달될 수 있다.
또한, 제3감지부(130)의 신호가 “1”이고, 제1감지부(110)의 신호가 “-1”이며, 제2감지부(120)의 신호가 “1”이면, 제1연산부(10)에 의해 연산된 제1연산값은 “-1”이고, 제2연산부(20)에 의해 연산된 제2연산값도 “-1”이 된다. 즉, 로우패스필터(30)를 통해 재설정부(200)로 전달신호 ”-1”이 전달될 수 있다.
또한, 제3감지부(130)의 신호가 “1”이고, 제1감지부(110)의 신호가 “-1”이며, 제2감지부(120)의 신호가 “-1”이면, 제1연산부(10)에 의해 연산된 제1연산값은 “1”이고, 제2연산부(20)에 의해 연산된 제2연산값도 “1”이 된다. 즉, 로우패스필터(30)를 통해 재설정부(200)로 전달신호 ”1”이 전달될 수 있다.
전술한 감지부(100)의 기능은 보상회전수(
Figure 112020057220169-pat00041
)를 도출하기 위한 일 과정으로 도출된 보상회전수에 대하여 다음 수식을 만족하도록 한다.
Figure 112020057220169-pat00042
여기서, 최초설정회전수는
Figure 112020057220169-pat00043
, 측정회전수는
Figure 112020057220169-pat00044
, 보상회전수는
Figure 112020057220169-pat00045
, 설정회전수는
Figure 112020057220169-pat00046
이며, 최초설정회전수는 동력제어유닛(GU)에서 설정회전수가 도출된 이후에는 설정회전수로 치환될 수 있다. 즉, 설정회전수는 반복적으로 재생성
Figure 112020057220169-pat00047
,
Figure 112020057220169-pat00048
....
Figure 112020057220169-pat00049
)될 수 있다.
다만, 제3감지부(130)의 전달신호가 ”0”인 경우에는 제1연산값의 결과와 관계없이 제2연산값은 “0”이 되어 재설정부(200)를 운전시킬 수 없게 된다. 이는 동력전달부에서 제2연산값이 수신되는 비교분류기(도 4의 221, 211)에 의해 결정되는 것으로, 도 4를 통해 구체적으로 후술하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 재설정부(200)를 나타낸 도면이다. 도 3을 통해 설명한 바와 같이 제2연산값은 재설정부(200)로 전달될 수 있다. 제2연산값은 로우패스필터(30)를 경유해서 재설정부(200)로 전달될 수 있다. 로우패스필터(30)는 제2연산부(20)로부터 수신된 제2연산값의 고주파 영역을 제거하고 전달할 수 있다. 또한, 감지부(100)에서 생성된 전달신호들이 민감하게 변화하는 것을 방지하기도 한다.
한편, 재설정부(200)는 제1재설정부(210) 및 제2재설정부(220)를 포함한다. 제1재설정부(210) 및 제2재설정부(220)는 각각 비교분류기(211, 221), 감가산결정부(201, 202) 및 연산부(212, 222)를 포함한다. 비교분류기(211, 221)를 경유한 전달신호는 감가산결정부(201, 202)의 전달신호와 연산되어 도출된 연산값이 최초설정회전수에 반영됨으로써 신규로 생성된 설정회전수가 조속기(5)로 전달되어 조정부(2)가 제어될 수 있다.
여기서 감가산결정부(201, 202)는 제1감지부(110)로부터 직접 연결되어 전달되는 제1전달신호에 따라 가산 또는 감산이 연산되도록 한다. 상기 제1전달신호에는 최초설정회전수 또는 설정회전수와 측정회전수가 비교된 정보가 포함되므로 제1전달신호는 회전수차이(
Figure 112020057220169-pat00050
)를 포함한다.
한편, 재설정부(200)가 상기와 같은 구성으로 마련되었을 때, 비교분류기(211, 221)는 기 결정된 기준에 따라 제2연산값을 제1재설정부(210) 또는 제2재설정부(220) 측으로 전달시킬 수 있다. 여기서 제2연산값은 -1 내지 1이 될 수 있다. 물론, 제3감지부(130)에서 전달신호 “0”을 출력한 경우에는 제1재설정부(210) 또는 제2재설정부(220) 양측 모두에서 신호가 차단될 수 있다.
구체적으로, 제1재설정부(210) 및 제2재설정부 각각에 포함된 비교분류기(211, 221)는 기 결정된 신호통과조건을 가지고 있다. 예를 들어, 제1재설정부(210) 측의 비교분류기(211) 경우에 제1기준값인 -0.5 이하(임의의 기준)의 전달신호를 수신한 경우에만 통과되고, 제2재설정부(220) 측의 비교분류기(221) 경우에 제2기준값인 0.5 이상(임의의 기준)의 전달신호를 수신한 경우에만 통과된다는 조건을 가질 수 있다.
이러한 조건을 만족하지 않는 경우 즉, 제1기준값 < 제2연산값 < 제2기준값에서 제2연산값을 만족하는 범위의 신호가 수신되면 재설정부(200)는 운전되지 않는다. 일 예로, 제3감지부(130)에서 전달신호 “0”을 전달한 경우가 이에 해당하며, 지속적으로 감지부(100)에서 감지된 정보가 연산되어 전달되므로 지속적으로 변화되는 제2연산값이 상기 제1기준값 초과이고 상기 제2기준값 미만인 경우에는 제2연산값이 비교분류기(211, 221)를 통과못하기 때문에 재설정부(200)가 구동되도록 할 수 없다.
따라서, 로우패스필터(30)로부터 전달신호 “1” 내지 “-1”에서 제1기준값 < 제2연산값 < 제2기준값에 포함되지 않는 신호가 전달되는 경우에 재설정부(200)는 제1재설정부(210) 및 제2재설정부(220) 중 하나의 구성을 통해 운전될 수 있다. 이 때의 상기 신호가 의미하는 바는 제1재설정부(210) 또는 제2재설정부(220)를 구동한다는 의미이다. 즉, 비교분류기(211, 221)는 재설정부(200)의 구동여부를 결정할 수 있다.
비교분류기(211, 221)의 신호통과는 연산부(212, 222)에서 감가산결정부(201, 202)로부터 전달되는 신호와 연산되어 조속기(5)로 전달될 수 있다. 감가산결정부(201, 202)는 제1감지부(110)로부터 전달받은 최초설정회전수 또는 설정회전수와 측정회전수간의 차를 전달받는 것이며, 이 때 전달받은 회전수차가 가진 부호에 따라 가산을 할지 감산을 할지 결정될 수 있다. 감가산결정부(201, 202)의 기능은 제1재설정부(210) 및 제2재설정부(220)에서 기본적으로 감가산을 결정한다는 점에서 동일하나 제2재설정부(220)는 감가산결정부(202)에 전환부(203)를 더 포함하고 잇다는 점에서 제1재설정부(210)의 감가산결정부(201)와 차이가 있다.
이는 제1감지부(110)로부터 동일한 신호가 입력되는 경우에도 감가산결정부(201, 202)에 전달되는 경우에도 서로 다른 연산(감산 또는 가산)을 수행하도록 설계된 것이다. 즉, 제1감지부(110)로부터 전달된 제1전달신호를 기초로 판단된 감가산 결과를 전환시키는 기능을 수행한다. 따라서, 동일한 제1전달신호에도 제1재설정부(210)에 전달된 결과와 제2재설정부에 전달된 결과는 감가산 여부가 달라질 수 있다. 한편, 연산부(222, 212)는 기 결정된 계수가 적용되어 결정된 연산(감산 또는 가산)을 하도록 조속기로 신호를 전달할 수 있다. 여기서, 상기 계수는 단위 시간당 회전수의 변화 적용하는 정도를 결정하는 계수이며, 측정회전수를 감지하는 최소단위 이하로 결정될 수 있다. 예를 들면, 측정회전수를 감지할 수 있는 최소 단위의 10%일 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
P : 제공동력
G : 발전에너지
GU : 동력제어유닛
1 : 터빈
2 : 조정부
5 : 조속기
10 : 제1연산부
20 : 제2연산부
30 : 로우패스필터
100 : 감지부
110 : 제1감지부
120 : 제2감지부
130 : 제3감지부
200 : 재설정부
201, 202 : 감가산결정부
203 : 전환부
210 : 제1재설정부
211, 221 : 비교분류기
212, 222 : 연산부
220 : 제2재설정부
S10 : 출력변동발생
S20 : 측정회전수변동여부
S21 : 재설정부 미구동
S30 : 회전수비교
S41 : 제1재설정부 구동
S42 : 제2재설정부 구동

Claims (9)

  1. 조속기로부터 터빈의 회전수인 측정회전수를 전달받아 최초설정회전수에서 상기 측정회전수를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단하여 제1전달신호를 생성하는 제1감지부, 상기 터빈의 회전에 의해 생산된 측정발전량의 증감정보를 포함하는 제2전달신호를 생성하는 제2감지부 및 상기 측정회전수의 변화율을 포함하는 제3전달신호를 생성하는 제3감지부를 포함하는, 감지부; 및
    상기 제1전달신호, 상기 제2전달신호 및 상기 제3전달신호가 연산된 결과를 전달받고, 상기 연산된 결과와 상기 제1전달신호에 포함된 상기 회전수값인 보상회전수를 연산하여 도출되는 설정회전수를 상기 조속기로 전달하고,
    상기 설정회전수는, 상기 최초설정회전수와 상기 측정회전수의 차이를 상기 최초설정회전수에 가산 또는 감산하여 생성되되,
    상기 측정회전수와의 비교를 반복하며 지속적으로 재설정될 수 있으며,
    상기 제1감지부로부터 상기 제1전달신호를 전달받고 감가산을 결정하는 제1재설정부 및 제2재설정부를 포함하는 재설정부를 포함하고, 상기 제2재설정부는 감가산 결과를 전환하는 전환부를 더 포함하는, 동력제어유닛.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지부는,
    상기 제1전달신호와 상기 제2전달신호를 연산하여 제1연산값을 도출하는 제1연산부 및 상기 제1연산값과 상기 제3전달신호를 연산하여 제2연산값을 도출하는 제2연산부를 더 포함하는, 동력제어유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제3감지부에서 감지하는 상기 측정회전수의 변화율이 데드 밴드(Dead Band) 구간 외에 포함되면, 상기 제1연산값과 관계없이 상기 제2연산값은 상기 재설정부가 미구동되도록 하는 신호가 되는, 동력제어유닛.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제3감지부에 의해 상기 측정회전수의 변화율이 데드 밴드(Dead Band) 구간 내에 위치되는 것으로 감지될 때, 상기 재설정부에 구동신호가 전달되는, 동력제어유닛.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 감지부 및 상기 재설정부 사이에 위치되는 로우패스필터를 더 포함하는, 동력제어유닛.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 최초설정회전수는
    Figure 112020057220169-pat00051
    , 상기 측정회전수는
    Figure 112020057220169-pat00052
    , 상기 보상회전수는
    Figure 112020057220169-pat00053
    , 상기 설정회전수는
    Figure 112020057220169-pat00054
    이고, 상기 최초설정회전수는 상기 설정회전수가 도출된 이후에 상기 설정회전수로 치환되고, 상기 설정회전수는 반복적으로 재생성될 때,
    Figure 112020057220169-pat00055

    을 만족하는, 동력제어유닛.
  9. 터빈과 연결되어 상기 터빈의 회전수를 보정하는 조속기;
    상기 조속기로부터 상기 터빈의 회전수인 측정회전수를 전달받아 최초설정회전수에서 상기 측정회전수를 뺀 회전수값이 양수인지 음수인지를 판단하여 제1전달신호를 생성하는 제1감지부, 상기 터빈의 회전에 의해 생산된 측정발전량의 증감정보를 포함하는 제2전달신호를 생성하는 제2감지부 및 상기 측정회전수의 변화율을 포함하는 제3전달신호를 생성하는 제3감지부를 포함하는, 감지부; 및
    상기 제1전달신호, 상기 제2전달신호 및 상기 제3전달신호가 연산된 결과를 전달받고, 상기 연산된 결과와 상기 제1전달신호에 포함된 상기 회전수값인 보상회전수를 연산하여 도출하는 설정회전수를 상기 조속기로 전달하고,
    상기 설정회전수는, 상기 최초설정회전수와 상기 측정회전수의 차이를 상기 최초설정회전수에 가산 또는 감산하여 생성되되,
    상기 측정회전수와의 비교를 반복하며 지속적으로 재설정될 수 있으며,
    상기 제1감지부로부터 상기 제1전달신호를 전달받고 감가산을 결정하는 제1재설정부 및 제2재설정부를 포함하는 재설정부를 포함하고, 상기 제2재설정부는 감가산 결과를 전환하는 전환부를 더 포함하는, 조속장치.
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