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KR102020942B1 - 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR102020942B1
KR102020942B1 KR1020180027016A KR20180027016A KR102020942B1 KR 102020942 B1 KR102020942 B1 KR 102020942B1 KR 1020180027016 A KR1020180027016 A KR 1020180027016A KR 20180027016 A KR20180027016 A KR 20180027016A KR 102020942 B1 KR102020942 B1 KR 102020942B1
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KR
South Korea
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generator
gas engine
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overheat
determination reference
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KR1020180027016A
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Inventor
장희중
Original Assignee
엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 가스엔진 발전 시스템은, 가스엔진, 가스엔진의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기, 발전기에서 생산된 전력을 변환하여 출력하는 전력변환장치, 가스엔진의 압력을 센싱하는 압력 센서를 포함하는 센서부, 및, 센싱되는 가스엔진의 압력 데이터에 기초하여, 발전기의 과열 상태를 판별하고, 가스엔진 및 발전기의 구동을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있다.

Description

가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법{Gas engine generation system and control method thereof}
본 발명은 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있는 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 발전 시스템은, 소정 에너지원으로부터 전력을 생산하는 시스템을 말하고, 열병합 발전 시스템은, 하나의 에너지원으로부터 전력과 열을 동시에 생산하는 시스템을 말한다.
예를 들어, 발전 시스템은, 열병합 발전 시스템은, 전기를 구동시켜 전력을 생성하여, 전력수요처에 제공할 수 있다. 또한, 열병합 발전 시스템은, 발전기를 구동시켜 전력을 생성시킴과 아울러 발전기의 구동시 발생된 열을 이용하는 것으로서, 발전기에서 생성된 전력을 발전기가 설치된 건물 내의 조명이나 각종 전기기기에 공급하며, 발전기에서 발생된 열을 급탕부 등의 열수요처에 제공할 수 있다.
한편, 전력 생산에 직접적인 역할을 수행하는 발전기의 온도 상승은 발전 효율의 저하로 이어질 수 있다. 또한, 발전기가 일정 수준 이상 과열되면, 중대한 안전사고가 발생할 수 있는 위험이 있다.
따라서, 발전기를 냉각하거나 발전기의 과열 상태를 감지할 수 있는 방안들이 제안되고 있다.
예를 들어, 종래기술 1(한국 등록특허공보 제10-1209428호, 등록일자 2012년 12월 06일)은, 유기화합물 센서(VOC 센서)를 이용한 발전기 내부의 과열 발생 여부와 그 정도를 진단하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래기술 1은, 운전중인 발전기 내부에서 이상으로 인하여 국부적인 고열부위가 생기게 되면 이 열에 의해서 주변에 있는 에폭시, 에나멜, 페인트, 바니쉬, 절연재 등이 분해하여 발생하는 유기화합물(분해 생성물)을 검출하여 발전기 내부의 과열 발생 여부와 그 정도를 진단하고 있다.
또한, 종래기술 1은, 입자상 물질 검출 방식이 아닌 가스상 유기화합물을 검출하는 방식으로, 입자상 물질 검출 장치에서 빈번한 오작동 원인이 되고 있는 유입 수분 및 유분을 제거하기 위하여 시료가스(순환 수소가스의 일부) 유로에 냉각핀을 상하 교대로 설치하여 시료가스가 아래 위로 흐르면서 냉각되어 응축성 물질(유분 및 수분)이 부착, 제거되도록 특수 고안된 유분제거장치를 사용하고 있다.
한편, 종래기술 1은, 발전기 과열을 별도의 측정 장비인 유기화합물 검출 센서, 이용해야 측정 및 판단이 가능하다.
따라서, 종래기술 1은, 발전 과정과 무관한 별도의 감지 센서 및 장비를 구비해야만 발전기의 온도 상태를 판단할 수 있다는 문제점이 있었다.
그러므로, 별도의 전용 센서 및 장치를 추가하지 않고, 발전기 시스템에 포함되는 구성만으로 효과적으로 발전기의 과열 상태를 판별할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 목적은, 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있는 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 별도의 전용 센서 추가없이, 발전기의 과열 상태를 판별하여 경제성과 안정성 측면에서 효과적인 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 발전기의 과열, 발전기 냉각 시스템의 고장을 정확하게 판별할 수 있는 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 가스엔진 발전 시스템은, 가스엔진, 가스엔진의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기, 발전기에서 생산된 전력을 변환하여 출력하는 전력변환장치, 가스엔진의 압력을 센싱하는 압력 센서를 포함하는 센서부, 및, 센싱되는 가스엔진의 압력 데이터에 기초하여, 발전기의 과열 상태를 판별하고, 가스엔진 및 발전기의 구동을 제어하는 제어부를 포함함으로써, 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법은, 가스엔진이 구동되는 단계,가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 가스엔진의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기의 과열 상태를 1차 판별하는 단계, 1차 판별 단계에서 발전기가 과열된 것으로 판별되면, 가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 발전기의 과열 상태를 2차 판별하는 단계, 및, 2차 판별 단계에서 발전기가 과열된 것으로 판별되면, 가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 발전기의 과열 상태를 3차 판별하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 별도의 전용 센서 추가없이, 발전기의 과열 상태를 판별하여 경제성과 안정성 측면에서 효과적인 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발전기의 과열, 발전기 냉각 시스템의 고장을 정확하게 판별할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 주요 구성의 내부 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 주요 구성의 내부 블록도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템(100)은, 가스엔진(110), 상기 가스엔진(110)의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기(120), 및, 상기 발전기(120)에서 생산된 전력을 변환하여 출력하는 전력변환장치(130)를 포함할 수 있다.
가스엔진(110)은, 가스를 원료로 구동되어 발전기(120)를 구동시킬 수 있다. 발전기(120)는, 가스엔진(110)의 출력축에 회전자가 연결되어 출력축의 회전시, 전력을 생산하고, 생산된 전력을 전력변환장치(130)로 출력할 수 있다.
본 발명은 가스엔진으로 전력을 생산하는 가스엔진 발전 시스템에 관한 것으로, 가스엔진 발전 시스템은 전기가 공급되지 않아도 가스가 공급된다면 전원을 공급할 수 있어 자립발전 구성에 장점이 있다.
경우에 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템은 열병합 발전 시스템일 수 있다.
예를 들어, 가스엔진 발전 시스템은, 연료를 통해 전력과 열을 생성하고, 발생된 전력을 전력 소비기기인 조명이나 가전기기 등으로 공급하며, 발생된 열을 열수요처로 전달할 수 있다.
열수요처는, 가스엔진(110)에서 발생된 열을 공급 받아 건물 내로 온수를 공급하는 급탕부(미도시)나, 가스엔진(110)에서 발생된 열을 공급 받아 건물 내부를 공조시키는 공기조화기 등일 수 있다.
가스엔진(110)은, 흡기 라인 및 배기 라인과 연결되어 혼합기의 연소로 동력을 발생시킬 수 있다. 또한, 흡기 라인을 통해 가스엔진(110)으로 공급된 혼합기는 가스엔진(110) 내에서 연소 후에 배기 라인을 통해 배기가스로 배출될 수 있다.
가스엔진(110)은, 혼합기가 연소하는 실린더 헤드(미도시)와, 실린더 헤드(미도시) 내로 혼합기를 유동시키는 흡기 매니폴드(미도시)와, 연소된 배기가스를 배기 라인으로 유동시키는 배기 매니폴드(미도시)를 포함할 수 있다.
흡기 라인은, 공기와 함께 연료가 혼합된 혼합기가 유입될 수 있다. 흡기 라인은, 공기와 연료를 흡기하여, 공기와 연료를 혼합 한 후, 흡기 압축기(미도시) 및 가스엔진(110)에 공급할 수 있다. 연료는, 가스일 수 있다.
흡기 라인은, 가스엔진(110)의 흡기 매니폴드, 흡기 압축기 등과 연결될 수 있다.
예를 들어, 흡기 라인은, 공기가 유입되는 공기 흡기 라인과, 연료가 유입되는 연료 흡기 라인과, 공기 흡기 라인 및 연료 흡기 라인과 연결되어 공기와 연료를 혼합하는 믹서와, 믹서와 연결되어 혼합기를 가스엔진(110)에 공급하는 혼합기 흡기 라인을 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 믹서를 제외한 공기 흡기 라인, 연료 흡기 라인 및 혼합기 흡기 라인을 흡기 라인이라고 명명할 수도 있다.
고압의 혼합기 등을 이용하는 가스엔진 구동에 있서어, 혼합기의 압력이 매우 중요하다, 따라서, 혼합기 등 가스엔진의 압력을 센싱(sensing)하기 위하여 압력 센서를 구비하는 경우가 많다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템(100)은, 상기 가스엔진(110)의 압력을 센싱하는 압력 센서(미도시)를 포함하는 센서부(160)를 더 포함할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 압력 센서는, 상기 가스엔진의 흡기 매니폴드에 배치되는 맵(Manifold Absolute Pressure: MAP) 센서이고, 이 경우에 센서부(160)가 센싱하는 가스엔진(110)의 압력 데이터는 흡입 압력 데이터일 수 있다.
전력 생산에 직접적인 역할을 수행하는 발전기의 온도 상승은 발전 효율의 저하로 이어질 수 있다. 또한, 발전기가 일정 수준 이상 과열되면, 중대한 안전사고가 발생할 수 있는 위험이 있다.
따라서, 통상적으로 발전 시스템은, 방열기 등 냉각 시스템을 구비하고 있는 경우가 많다.
한편, 본 발명의 열병합 발전 시스템은, 그 운전시 전력과 함께 열을 생성하는 것으로서, 전력 부하와 급탕 부하 중 어느 하나만 있더라도 운전한다.
전력 부하와 급탕 부하 중 어느 하나에 비례하여, 가스엔진(110)이 회전할 수 있다. 가스엔진(110) 회전 수가 증가함에 따라, 가스엔진(110)에서 발생된 열 에너지가 증가하므로 급탕 부하의 증가에 대응할 수 있다.
또한, 가스엔진(110) 회전 수가 증가함에 따라, 가스엔진(110)의 출력축에 회전자가 연결되어 출력축의 회전시, 전력을 생산하는 발전기(120)의 전력 생산량이 증가하므로, 전력 부하의 증가에 대응할 수 있다.
전력 부하가 있고 급탕 부하가 없을 경우, 가스엔진(110)을 보호하기 위해, 가스엔진(110)으로부터의 열을 회수하여 외부로 방열시킬 필요가 더 클 수 있다.
따라서, 본 발명의 열병합 발전 시스템은, 가스엔진(110)에서 발생된 열을 방열시키는 방열기(미도시) 등 냉각 시스템을 더 포함할 수 있다. 이때, 방열기는, 공랭식, 수랭식 등으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템(100)은, 가스엔진 발전 시스템(100)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(140)를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 제어부(140)는, 가스엔진(110)을 제어하는 엔진 제어부(141), 발전기(120)를 제어하는 발전기 제어부(142), 및, 전력변환장치(130)를 제어하는 전력변환장치 제어부(143)를 포함할 수 있다.
제어부(140)는, 센서부(160)에서 센싱되는 각종 데이터에 기초하여, 가스엔진 발전 시스템(100)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 센서부(160)는, 가스엔진(110)의 흡기 매니폴드(14a)에 배치되는 맵(Manifold Absolute Pressure: MAP) 센서를 구비하고, 제어부(140)는, 상기 맴 센서에서 센싱되는 흡입 압력 데이터를 모니터링(monitoring)할 수 있다. 또한, 제어부(140)는, 흡입 압력 변화량을 판별할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 공급되는 연료에 대응하여 맵(MAP) 값을 가변할 수 있다.
한편, 제어부(240)는, 흡입 압력 변화량이 기설정된 범위 이내인 경우, 정상 상태라고 연산할 수 있다.
연료에 대응하는 흡기 매니폴드 절대 압력(Manifold Absolute Pressure: MAP)을 제어하지 못하는 경우 가스엔진(110) 효율이 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템(100)은, 연료, 운전 조건 등에 대응하는 점화시기, MAP 값을 저장하는 메모리(150) 및 엔진 제어부(141)를 포함할 수 있다.
메모리(150)는, 운전 테이블(151)을 저장할 수 있고, 엔진 제어부(141)는 부하 및 운전 조건에 대응하는 MAP 값으로 제어할 수 있다.
제어부(140)는 운전 테이블(151) 기반으로 각 구성 요소를 제어할 수 있다.
전력변환장치(130)는 입력 전력을 변환하여 부하로 공급할 수 있다. 예를 들어, 상기 전력변환장치(130)는 상기 발전기(120)에서 생산된 전원을 3상 교류로 변환하여 부하로 공급할 수 있다.
다른 예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치(130)는 입력되는 전원을 변환하여 모터를 구동하는 장치일 수 있다.
전력변환장치(130)는 입력 전원을 직류 전원으로 변환하여 dc단에 출력하는 컨버터(131), 상기 dc단에 접속되는 커패시터(C), 복수의 스위칭 소자를 구비하며, 상기 커패시터(C)로부터의 직류 전원을 교류 변환하는 인버터(132)를 포함할 수 있다.
전력변환장치 제어부(143)는, 상기 컨버터(131)를 제어하는 컨버터 제어부와 상기 인버터(132)를 제어하는 인버터 제어부를 포함할 수 있다.
컨버터(131)는, 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
한편, 컨버터(131)는, 스위칭 소자 없이 다이오드 등으로 이루어져, 별도의 스위칭 동작 없이 정류 동작을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 단상 교류 전원인 경우, 4개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원인 경우, 6개의 다이오드가 브릿지 형태로 사용될 수 있다.
한편, 컨버터(131)는, 예를 들어, 2개의 스위칭 소자 및 4개의 다이오드가 연결된 하프 브릿지형의 컨버터가 사용될 수 있으며, 삼상 교류 전원의 경우, 6개의 스위칭 소자 및 6개의 다이오드가 사용될 수도 있다.
상기 인버터(132)는, 상기 변환된 교류 전원을 전력변환장치(130)가 포함되는 가스엔진 발전 시스템(100)의 부하로 출력할 수 있다. 즉, 상기 인버터(132)는, 발전기(120)에서 생산된 전력을 변환하여 부하로 공급하는 역할을 할 수 있다.
또는, 상기 인버터(132)는, 상기 변환된 교류 전원을 가스엔진 발전 시스템(100)의 발전기(120)로 출력할 수 있다. 즉, 상기 인버터(132)는, 발전기(120)를 구동하는 역할을 할 수 있다.
또한, 전력변환장치 제어부(143)는, 부하 조건에 대응하여, 상기 엔진 제어부(141)로 발전기 회전수(주파수)를 전송할 수 있고, 상기 엔진 제어부(141)는 수신된 발전기 회전수(주파수)에 따라, 가스엔진(110)을 구동할 수 있다.
전력변환장치(130)로 입력되는 입력 전원은, 발전기(120)로부터 공급된 교류 전원 또는 직류 전원이고, 상기 컨버터(131)는, AC-DC 컨버터 또는 DC-DC 컨버터일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치(130)는, 직류 발전기와 연결되어, 직류 발전기에서 생성된 전력을 변환하여 부하로 공급할 수 있다. 이 경우에, 상기 컨버터(131)는 DC-DC 컨버터일 수 있다.
또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치(130)는, 교류 발전기와 연결되어, 교류 발전기에서 생성된 전력을 변환하여 부하로 공급할 수 있다. 이 경우에, 상기 컨버터(131)는 AC-DC 컨버터일 수 있다.
교류 발전기는 열병합 발전기 시스템에서 많이 사용되는 발전기로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력변환장치(130)는, 교류 발전기에서 발전된 전력을 부하에 공급하는데 적절한 3상 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
또는, 상기 인버터(132)는, 3상 발전 시스템의 부하로 출력할 수 있다. 즉, 상기 인버터(132)는, 발전기(120)에서 생산된 전력을 변환하여 부하로 공급하는 역할을 할 수 있다.
한편, 발전기(120)의 온도 상승은 효율 감소로 이어져 발전량의 변화가 발생하게 된다. 이에 따라, 전력변환장치(130)는 발전기(120)에 효율 저하에 따른 발전량을 증가시키기 위해 가스엔진(110)에 효율 하강하는 만큼의 부하를 증가시키게 된다.
따라서 발전기(120)의 온도 상승과 가스엔진(110)의 부하 상승 간의 상관관계가 형성되며, 이를 로직으로 검토하여 발전기 과열 상태를 판별하고, 발전기 냉각에 관한 문제를 사전에 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는, 센서부(160)의 압력 센서가 가스엔진(110)에서 센싱하는 압력 데이터에 기초하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별하고, 상기 가스엔진(110) 및 상기 발전기(120)의 구동을 제어할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 압력 센서는, 상기 가스엔진(110)의 흡기 매니폴드에 배치되는 맵(Manifold Absolute Pressure: MAP) 센서이고, 이 경우에 센서부(160)가 센싱하는 가스엔진(110)의 압력 데이터는 흡입 압력 데이터일 수 있다.
발전기(120)의 냉각 시스템에 이상, 고장이 발생하면, 발전기(120)는 과열될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 발전기의 냉각 시스템 고장에 따른 문제점을 가스엔진(110)의 운전 상태를 기반으로 검출할 수 있다.
제어부(140)는, 가스엔진(110)의 압력 데이터를 모니터링(monitoring)하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다. 특히, 상기 제어부(140)는, 상기 가스엔진(110)의 흡기 매니폴드에서 맵 센서가 센싱하는 흡입 압력 데이터에 기반하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다.
또한, 상기 제어부(140)는, 발전기 과열판단 로직에 따라 시스템을 운전하고, 발전기(120)의 온도가 적정한 상태에서 운전되도록 제어할 수 있다.
열병합 발전 시스템의 발전기(120)의 이물질 투입 및 방열기, 팬(Fan) 등 냉각 시스템의 고장으로 인해 발전기(120)를 충분히 냉각시켜주지 못하는 상황이 발생할 경우 발전기(120)의 코어(Core), 코일(Coil), 외함 등에 관해 냉각이 되지 않기에 온도가 지속적으로 상승하게 된다.
발전기(120)의 온도 상승은 효율 감소로 이어져 발전량의 감소가 발생하게 되며, 이에 따라, 전력변환장치(130)는, 발전기(120)의 효율 저하로 인한 발전량 감소를 상쇄시키기 위해서, 가스엔진(110)에 부하를 증가시키게 된다. 따라서 발전기(120)의 온도 상승과 가스엔진(110)의 부하 상승은 양의 상관관계가 있다.
전력변환장치 제어부(143)는, 엔진 제어부(141)로 목표 발전량을 만족할 수 있도록 발전기(120) 효율 저하로 인한 발전량 감소분에 대응하는 전력을 더 생산할 수 있도록 발전기 회전수(주파수)를 상승시키는 제어 신호를 전송할 수 있다.
엔진 제어부(141)는 수신한 발전기 회전수를 만족하도록, 가스엔진(110)을 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 판별된 발전기(120)의 과열 상태에 기초하여, 상기 발전기(120)의 구동을 제어하는 발전기 제어부(142)와 상기 가스엔진(110)의 구동을 제어하는 엔진 제어부(141)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 발전기(120)가 최종적으로 과열 상태인 것으로 판별되면, 발전기 제어부(142)와 엔진 제어부(141)는 각각 발전기(120)와 가스엔진(110)의 회전 속도 등 운전 조건을 변화시킬 수 있다.
또는, 발전기(120)가 최종적으로 과열 상태인 것으로 판별되면, 발전기 제어부(142)와 엔진 제어부(141)는 각각 발전기(120)와 가스엔진(110)의 운전을 정지시킬 수 있다.
발전기 팬(Fan)의 고장의 경우, 전류 센서를 통해 팬의 소비 전류를 측정하여, 팬의 구동상태를 판단할 수 있으나, 전류 센서가 필요하고, 팬 고장 외에 다른 원인에 의한 냉각 시스템 고장 및/또는 발전기 과열 상태를 판단할 수 없다는 한계가 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 별도의 추가 센서를 통해 센싱하지 않아도 되며, 팬(Fan) 고장 외 이물질 유입 및 기타 엔진룸 과열 문제 등으로 인한 발전기(120)의 이상 발열 상태를 판별할 수 있다.
실시예에 따라서, 제어부(140)는, 부하 및 운전 조건이 기설정된 기준시간 동안에 변경되지 않으면, 상기 센싱되는 가스엔진(110)의 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는, 특정 부하 및 운전 조건에서 부하 및 운전 조건이 기설정된 기준시간 동안에 변경되지 않으면, 기준시간 이후에, 맵 센서가 센싱하는 흡입 압력 데이터에 기반하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다.
부하 및 운전 조건이 변경되면, 가스엔진(110)의 운전 상태도 변화한다. 또한, 부하 및 운전 조건의 변경에 따라, 가스엔진(110)이 구동되고, 소정 시간이 경과해야, 각종 데이터 값들이 포화되어 안정화되므로, 순간적으로 변화하는 데이터 값이 아닌 안정화된 데이터 값을 사용하여 더욱 정확하게 과열 상태를 판별할 수 있다.
한편, 제어부(140)는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기(110)가 과열 상태인 것으로 판별할 수 있다. 즉, 제어부(140)는, 흡입 압력 변화량이 기설정된 과열판단 기준값보다 작으면, 정상 상태인 것으로 판별하고, 흡입 압력 변화량이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 열 상태인 것으로 판별할 수 있다.
또는, 제어부(140)는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값에 기초하여, 상기 발전기(110)의 과열 상태를 판별할 수 있다. 즉, 흡입 압력 변화량의 평균값에 대응하여 과열판단 기준값이 설정되고, 어느 한 시점에 과열판단 기준값 이상의 흡입 압력 변화량이 발생할 경우에 바로 과열 상태로 판단하는 것이 아니라, 소정 구간에서의 흡입 압력 변화량들을 누적하고 평균값을 연산한 후에, 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값이면, 상기 발전기(110)가 과열 상태인 것으로 판별할 수 있다.
이에 따라, 순각적으로 흡입 압력 변화량이 높게 튀는 경우에 발생할 수 있는 과열 상태 판단의 오판 확률을 감소시킬 수 있고, 오판에 따른 시스템 정지를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 과열 상태 판단의 정확성을 더욱 높이기 위하여, 과열 상태 판단을 복수회 실시할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값에 기초하여, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 1차 판별할 수 있다. 이 경우에, 제어부(140)는, 1차 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기(120)가 과열 상태인 것으로 판별할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 상기 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 판단기준시간 및 상기 과열판단 기준값을 감소시켜, 상기 발전기의 과열 상태를 2차 판별할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 상기 2차 판별시 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 2차 판별의 상기 판단기준시간 및 상기 과열판단 기준값을 감소시켜, 상기 발전기의 과열 상태를 3차 판별할 수 있다.
제어부(140)는, 3차 판별에서 상기 발전기(120)가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진(110) 및 상기 발전기(120)의 운전을 정지하도록 제어할 수 있다.
한편, 상기 제어부140)는, 상기 2차 판별시 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 2차 과열판단 기준값 미만인 경우에, 상기 2차 판별의 상기 2차 판단기준시간 및 상기 2차 과열판단 기준값을 상기 1차 판단기준시간 및 상기 1차 과열판단 기준값으로 증가시켜, 다시 1차 판별할 수 있다.
또한, 상기 3차 판별시 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 3차 과열판단 기준값 미만인 경우에, 상기 3차 판별의 상기 3차 판단기준시간 및 상기 3차 과열판단 기준값을 상기 2차 판단기준시간 및 상기 2차 과열판단 기준값으로 증가시켜, 다시 2차 판별할 수 있다.
즉, 소정 차수의 과열판단 조건이 만족되면, 다음 차수의 과열판단으로 진행되고, 소정 차수의 과열판단 조건이 만족되지 않으면, 이전 차수의 과열판단으로 복귀할 수 있다.
본 실시예는, 별도의 추가 측정 센서 및 장비를 사용하지 않고, 가스엔진(110)의 흡입 압력 변화를 통한 운전 상태를 3단계에 걸쳐 구분하여 판단하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다.
또한, 각 단계의 차수가 증가함에 따라, 판단기준시간 및 과열판단 기준값을 감소시키면서, 과열 상태를 판별함으로써, 복수회의 과열 상태 판단으로 인하여 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 최종 판단 전에 발전기(120) 등에 큰 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
발전기(120)의 냉각 기능에 문제가 발생하게 될 경우, 발전기(120) 내부 온도가 지속적으로 상승하게 되며, 이로 인해 가스엔진(110)에 인가되는 부하가 증가하게 된다.
본 실시예는, 가스엔진(110)의 흡입 압력 데이터를 이용하여, 부하 증가를 판단하고, 이에 따라, 발전기(120)의 과열 여부를 판별할 수 있다.
또한, 발전기(120)의 과열 상태 여부를 여러번 판단하여, 오류를 줄이며, 가스엔진(110) 부하가 일정 수준 이상 지속적으로 증가한다면, 시스템을 정지하여 시스템 운영자로부터 점검을 받도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템은, 상기 발전기(120)의 과열 상태에 대한 알림을 출력하는 출력부(170)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 출력부(170)는, 디스플레이 및/또는 스피커를 구비하고, 상기 발전기(120)가 과열 상태인 것으로 판별되면, 제어부(140)의 제어에 따라, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 알리는 영상 및/또는 음향을 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템은, 상기 발전기(120)의 과열 상태에 대한 정보를 기설정된 기기로 전송하는 통신부(180)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 통신부(180)는, 하나 이상의 통신 모듈을 구비하고, 상기 발전기(120)가 과열 상태인 것으로 판별되면, 제어부(140)의 제어에 따라, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 알리는 신호를 기설정된 기기로 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 먼저, 가스엔진(110)이 구동되고, 제어부(140)는, 가스엔진(110)을 정상 상태로 제어하며, 흡입 압력 데이터 등을 모니터링할 수 있다(S310).
제어부(140)는, 가스엔진(110)의 과열 상태 판단의 정확도를 향상하기 위하여, 복수의 과열 상태 판단 단계(S330, S340, S350)을 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는, 상기 가스엔진(110)에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 가스엔진(110)의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기(120)의 과열 상태를 1차 판별할 수 있다(S330).
또한, 제어부(140)는, 상기 1차 판별 단계(S330)에서 상기 발전기(120)가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진(110)에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 2차 판별할 수 있다(S340).
또한, 제어부(140)는, 상기 2차 판별 단계(S340)에서 상기 발전기(120)가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진(110)에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 3차 판별할 수 있다(S350).
만약, 상기 2차 판별 단계(S340)에서 상기 발전기(120)가 과열된 것으로 판별되지 않으면, 제어부(140)는, 다시 1차 판별 단계(S330)로 진입하도록 제어할 수 있다.
즉, 소정 차수의 과열판단 조건이 만족되면, 다음 차수의 과열판단으로 진행되고, 소정 차수의 과열판단 조건이 만족되지 않으면, 이전 차수의 과열판단으로 복귀할 수 있다.
실시예에 따라서, 제어부(140)는, 부하 및 운전 조건이 기설정된 기준시간 동안에 변경되지 않으면(S310), 상기 1차 판별 단계(S310)로 진입하도록 제어할 수 있다.
즉, 특정 부하 및 운전 조건으로 일정 시간 운전되어 안정화된 이후에, 센싱되는 안정화된 데이터 값을 사용하여 더욱 정확하게 과열 상태를 판별할 수 있다.
한편, 상기 1차 내지 3차 판별 단계(S330, S340, S350)에서, 제어부(140)는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값에 기초하여, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 판별하고, 상기 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기(120)가 과열 상태인 것으로 판별할 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 2차 판별 단계(S340)에서의 2차 판단기준시간과 2차 과열판단 기준값은 상기 1차 판별 단계(S330)에서의 1차 판단기준시간과 1차 과열판단 기준값보다 작고, 상기 3차 판별 단계(S350)에서의 3차 판단기준시간과 3차 과열판단 기준값은 상기 2차 판별 단계(S340)에서의 2차 판단기준시간과 2차 과열판단 기준값보다 작을 수 있다.
각 단계의 차수가 증가함에 따라, 판단기준시간 및 과열판단 기준값을 감소시키면서, 과열 상태를 판별함으로써, 복수회의 과열 상태 판단으로 인하여 소요되는 시간을 최소화할 수 있고, 최종 판단 전에 발전기(120) 등에 큰 이상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이 경우에. 상기 2차 판별 단계(S340)에서, 제어부(140)는, 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 상기 1차 과열판단 기준값 미만인 경우에, 다시 1차 판별 단계(S340)로 진입하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(140)는, 상기 3차 판별 단계(S350)에서, 상기 발전기(120)가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진(110) 및 상기 발전기(120)의 운전을 정지하도록 제어할 수 있다(S370).
가스엔진(110)은 제어부(140)에 의해 운전맵(151) 기반으로 제어되기 때문에, 부하 및 운전 조건에 대응하는 동일한 회전수 및 흡입 압력에 대해서 일정 흡입 압력의 상승 변화 및 기울기를 검토하여 발전기(120)의 이상 발열 문제를 판별할 수 있다.
엔진 회전수 및 발전량, 온수(급탕) 부하 등의 운전 조건 등이 동일할 경우 엔진의 MAP(흡입 압력)의 변동은 거의 없이 운전하게 된다.
하지만, 이물질 투입 및 냉각 시스템의 고장으로 인해 발전기(120)를 충분히 냉각시켜주지 못하는 상황이 발생할 경우, 발전기(120)의 온도가 지속적으로 상승할 수 있다.
발전기(120)의 온도 상승은 가스 엔진의 부하 증가로 이어지고, 가스 엔진의 부하 증가는 맵(MAP) 증가를 센싱하여 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는, 흡입 압력이 기설정된 리미트(Limit) 이상까지 상승할 경우 시스템을 정지시켜 발전기(120)의 냉각시스템을 점검하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는, 흡입 압력의 변화량 또는 흡입 압력 변화량의 평균값이 소정 기준값 이상까지 상승할 경우 시스템을 정지시켜 발전기(120)의 냉각시스템을 점검하도록 할 수 있다.
이에 따라, 발전기의 과열 상태를 판별하고, 발전기의 신뢰성을 향상할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템은, 상기 발전기(120)의 과열 상태에 대한 알림을 출력하는 출력부(170)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 출력부(170)는, 디스플레이 및/또는 스피커를 구비하고, 상기 발전기(120)가 과열 상태인 것으로 판별되면, 제어부(140)의 제어에 따라, 상기 발전기(120)의 과열 상태를 알리는 영상 및/또는 음향을 출력할 수 있다(S370).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하면, 먼저, 가스엔진(110)이 구동되고, 제어부(140)는, 가스엔진(110)을 정상 상태로 제어하며, 흡입 압력 데이터 등을 모니터링할 수 있다(S410).
가스엔진(110)은 운전맵 기반으로 제어된다. 따라서, 동일한 회전수 및 흡입 압력에 대해서 일정 흡입 압력의 상승 변화 및 기울기를 검토하여 발전기의 이상 발열 문제를 판별할 수 있다.
엔진 회전수 및 발전량, 온수(급탕) 부하 등의 운전 조건 등이 동일할 경우 가스엔진(110)의 MAP(흡입 압력)의 변동은 거의 없이 운전하게 된다.
하지만, 이물질 투입 및 냉각 시스템의 고장으로 인해 발전기(120)를 충분히 냉각하지 못하게 되면, 발전기(120)의 온도가 계속해서 상승하게 된다.
발전기(120)의 온도가 상승하면, 발전 효율이 떨어져, 발전량이 감소된다.
가스엔진 발전 시스템(100)은 목표 부하를 만족시키기 위하여, 감소된 발전량을 상쇄할 수 있도록 발전량을 증가해야 하므로, 부하를 증가시키는 방향으로 가스엔진(110)을 구동하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(140)는 가스엔진(110)의 부하 증가에 따라 변동되는 MAP(흡입 압력)을 이용하여, 발전기(120)의 과열 상태를 판별할 수 있다.
제어부(140)는, 가스엔진(110)을 정상 제어하면서(S410), 가스엔진(110) 회전수 및, 발전 부하, 급탕 부하의 변동 여부를 확인할 수 있다(S420).
예를 들어, 제어부(140)는, 가스엔진(110) 회전수 및 전력변환장치(130)를 통한 발전(발전량), 급탕(온수) 부하 등, 부하 및 운전조건이 30분간 고정적으로 운전될 경우, 운전 조건 및 부하상태의 변화를 검토하여 안정적으로 운전되는지 여부를 체크(check)할 수 있다(S420).
통상적으로 최대 30분 정도면 어느 정도 온도가 포화되기 때문에 발전중인 발전기(120)의 부하 및 운전조건은 크게 변경되지 않는다.
제어부(140)는, 30분간 부하 변경 없이 안정적으로 운전하게 되면(S425), 흡입 압력 변화량을 체크하는 과열 판단 로직(logic)에 진입하게 된다(S430).
제어부(140)는, 맵 센서를 통하여 센싱되는 흡입 압력 데이터를 처리할 수 있다.
제어부(140)는, 1차적으로 10분간 흡입 압력의 변화량을 체크하거나, 변화량을 적산하고 그 평균값을 연산한 후에 평균값을 체크하여(S430), 흡입 압력의 변화량 또는 평균값이 기준값+20hPa 이상이 아닐 경우(S435), 계속 1차 판단 로직에 머물 수 있다.
여기서, 10분은 1차 판단기준시간이고, 기준값+20hPa는 1차 과열판단 기준값일 수 있다. 1차 판단기준시간은 10분 이상 20분 이하의 범위에서 소정값으로 설정될 수 있다.
흡입 압력의 변화량 또는 평균값이 1차 과열판단 기준값(예, 기준값+20hPa) 이상이면, 제어부(140)는, 2차 판단 로직에 진입하여 2차 과열판단 기준값(예, 흡입 압력 변화 10hPa) 이상 여부를 체크하게 된다(S440).
2차 판단 로직에서는, 5분 이상 10분 이하의 범위에서 설정되는 2차 판단기준시간 동안의 데이터를 사용할 수 있다.
한편, 2차 판단 결과, 2차 과열판단 기준값 이상 여부를 만족할 경우(S445), 제어부(140)는 3차 판단 로직으로 진입하여, 3차 판단기준시간 동안 추가로 흡입 압력 값을 누적하고 평균값을 연산하게 된다(S450). 3차 판단기준시간은 3분 이상 10분 이하의 범위에서 소정값으로 설정될 수 있다.
평균 변화량 또는 연산된 평균값이, 3차 과열판단 기준값 이상일 경우(S455), 제어부(140)는, 시스템을 정지하여 발전기(120)의 냉각 시스템 이상 에러를 발생시켜 출력하도록 제어할 수 있다(S460).
각 흡입 압력을 이용한 판단 로직에서는, 3차 판단에서 과열 판단 기준을 만족하지 못하면, 2차 판단으로 복귀하고, 2차에서 과열 판단 기준을 만족하지 못하면 1차 판단으로 복귀할 수 있다.
이와 같이, 흡입 압력의 거동을 각 상태에 따라 판단하도록 하여 시스템의 안정성 및 발전기의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
발전기(120)의 온도 상승에 따라, 동일한 발전량을 출력하기 위해 가스엔진(110)이 구동되고, 이에 따라 가스엔진(110)의 흡입 압력(MAP)이 증가하게 된다.
따라서 가스엔진(110)의 흡입 압력(MAP)으로 발전기(120)의 과열 상태를 판단할 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, 과열 판단 로직은 1, 2, 3차로 구분되며, 각 차수에 따른 로직에 진입 후, 탈출은 3, 2, 1차 순으로 탈출할 수 있다.
제1 시점(t1)에 1차 판단 로직으로 진입하여, 제1 시점(t1)부터 기설정된 구간 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하면, 2차 판단 로직에 진입할 수 있다.
제2 시점(t2)에 2차 판단 로직으로 진입하여, 제2 시점(t2)부터 기설정된 구간 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하는 지 여부를 판별할 수 있다.
만약, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하지 못하면, 2차 판단 로직에서 탈출할 수 있다.
한편, 2차 판단 로직에서 탈출하는 시점(t3)에 다시 1차 판단 로직으로 진입하여, 기설정된 구간(t3 내지 t4) 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하는 지 여부를 판별할 수 있다.
만약, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하지 못하면, 2차 판단 로직에서 탈출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 차수별 판단 로직에 진입 후 일정 시간 동안 흡입 압력의 변화를 누적, 평균하여 판단하게 되며, 기준 만족 여부에 따라 다음 차수 진입 또는 해당 차수 탈출을 하게 된다.
도 6을 참조하면, 냉각 시스템에 문제가 발생함에 따라, 발전기 내부 온도가 지속적으로 상승하면, 흡입 압력도 지속적으로 상승할 수 있다.
따라서, 1차, 2차 3차 흡입 압력 판단 조건을 만족하게 된다. 예를 들어, 1차 판단 로직으로 진입하여, 소정 시점(t5)부터 기설정된 구간 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하면, 2차 판단 로직에 진입할 수 있다.
2차 판단 로직으로 진입하여, 소정 시점(t6)부터 기설정된 구간 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하면, 3차 판단 로직에 진입할 수 있다.
3차 판단 로직으로 진입하여, 소정 시점(t7)부터 기설정된 구간 동안에, 흡입 압력의 변화량 또는 변화량의 평균값이 과열 상태 판단 조건을 만족하면, 제어부(140)는 시스템 에러를 발생시키고, 시스템을 정지시킬 수 있다.
이와 같은 상황에서는 3차의 판단 조건까지 모두 만족하게 되므로, 판단 로직에서 탈출하지 못하고, 가스엔진 발전 시스템을 에러로 운전을 정지하게 된다.
이때, 에러로 운전을 정지한 시스템은, 수리 및 점검 확인까지, 에러 메세지를 소정 시점(t8)부터 지속적으로 출력하여, 재기동시에 동일한 문제가 발생될 위험을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발전기의 과열 상태를 판별하고 안정적으로 운용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 별도의 전용 센서 추가없이, 발전기의 과열 상태를 판별하여 경제성과 안정성 측면에서 효과적인 가스엔진 발전 시스템 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들 중 적어도 하나에 의하면, 발전기의 과열, 발전기 냉각 시스템의 고장을 정확하게 판별할 수 있다.
본 발명에 따른 가스엔진 발전 시스템은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법은, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한, 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
가스엔진 발전 시스템: 100
가스엔진: 110
발전기: 120
전력변환장치: 130
제어부: 140
센서부: 160

Claims (16)

  1. 가스엔진;
    상기 가스엔진의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기;
    상기 발전기에서 생산된 전력을 변환하여 출력하는 전력변환장치;
    상기 가스엔진의 압력을 센싱(sensing)하는 압력 센서를 포함하는 센서부; 및,
    상기 센싱되는 가스엔진의 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 판별하고, 상기 가스엔진 및 상기 발전기의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는, 부하 및 운전 조건이 기설정된 기준시간 동안에 변경되지 않으면, 상기 센싱되는 가스엔진의 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압력 센서는, 상기 가스엔진의 흡기 매니폴드에 배치되는 맵(Manifold Absolute Pressure: MAP) 센서이고, 상기 센싱된 가스엔진의 압력 데이터는 흡입 압력 데이터인 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 판별된 상기 발전기의 과열 상태에 기초하여, 상기 발전기의 구동을 제어하는 발전기 제어부와 상기 가스엔진의 구동을 제어하는 엔진 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기가 과열 상태인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 1차 판별하고,
    상기 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기가 과열 상태인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 상기 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 판단기준시간 및 상기 과열판단 기준값을 감소시켜, 상기 발전기의 과열 상태를 2차 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 2차 판별시 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 2차 판별의 상기 판단기준시간 및 상기 과열판단 기준값을 감소시켜, 상기 발전기의 과열 상태를 3차 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 2차 판별시 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 미만인 경우에, 상기 2차 판별의 상기 판단기준시간 및 상기 과열판단 기준값을 증가시켜, 다시 1차 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 발전기의 과열 상태에 대한 알림을 출력하는 출력부;를 더 포함하는 가스엔진 발전 시스템.
  11. 가스엔진이 구동되는 단계;
    상기 가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 가스엔진의 구동에 따라 전력을 생산하는 발전기의 과열 상태를 1차 판별하는 단계;
    상기 1차 판별 단계에서 상기 발전기가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 2차 판별하는 단계; 및,
    상기 2차 판별 단계에서 상기 발전기가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진에서 센싱되는 흡입 압력 데이터에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 3차 판별하는 단계;를 포함하고,
    부하 및 운전 조건이 기설정된 기준시간 동안에 변경되지 않으면, 상기 1차 판별 단계로 진입하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 1차 내지 3차 판별 단계는, 소정 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값에 기초하여, 상기 발전기의 과열 상태를 판별하고,
    상기 판단기준시간 동안에 센싱되는 흡입 압력 변화량의 평균값이 과열판단 기준값 이상인 경우에, 상기 발전기가 과열 상태인 것으로 판별하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 2차 판별 단계에서의 판단기준시간과 과열판단 기준값은 상기 1차 판별 단계에서의 판단기준시간과 과열판단 기준값보다 작고,
    상기 3차 판별 단계에서의 판단기준시간과 과열판단 기준값은 상기 2차 판별 단계에서의 판단기준시간과 과열판단 기준값보다 작은 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 2차 판별 단계에서, 상기 흡입 압력 변화량의 평균값이 상기 과열판단 기준값 미만인 경우에, 다시 1차 판별 단계로 진입하는 것을 특징으로 하는 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 3차 판별 단계에서, 상기 발전기가 과열된 것으로 판별되면, 상기 가스엔진 및 상기 발전기의 운전을 정지하는 단계;를 더 포함하는 가스엔진 발전 시스템의 제어 방법.

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