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MW급 해상풍력발전기 나셀의 상태 감시를 위한 전력선 통신 성능 분석
손경락(Kyung-Rak Sohn),김경화(Kyoung-Hwa Kim),김현식(Seong-Uk Jeong),정성욱(Seung-Yun Nam),남승윤(Hyun-Sik Kim) 한국항해항만학회 2016 한국항해항만학회지 Vol.40 No.3
본 연구는 해상풍력발전기에 추가적인 통신전용선로를 확보하지 않고도 자체 전력선을 이용하여 나셀의 상태를 감시할 수 있는 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. MW 급 해상풍력발전기의 내부 전력선을 훼손하지 않고도 통신선로를 확보하기 위하여 유도성 결합기기반 비접촉식 무배선 통신시스템을 제안하고 성능시험 결과를 보고한다. 페라이트 복합물질을 이용하여 최대 500 A의 고 전류에도 동작할수 있는 전력선 통신용 유도성 결합기를 개발하였으며 제주도 풍력단지에서 실증시험을 진행하였다. iperf를 이용한 통신성능시험에서 풍력발전기 나셀부와 하단 기저부의 전력변환기간 100 m 길이의 전력선으로 최소 15 Mbps 이상의 통신 속도를 안정적으로 확보할 수 있음을 보였다. 이를 바탕으로 1 주일간의 연속적인 통신상태 시험을 수행하였으며 평균 20 Mbps의 데이터 전송률을 확인하였다. 시험기간 동안 단한번의 통신 불량도 발생하지 않았다. 다음으로 나셀 내부 온도 분포와 변화를 측정하기 위하여 적외선 카메라를 설치하였다. 카메라에서 획득한 실시간 열화상 이미지가 오류 없이 성공적으로 전송됨을 확인하였다. The goal of this study is to implement a communication system that can monitor the status of the nacelle using the power cable itself, without the dedicated communication lines such as an UTP cable and optical fiber for the offshore wind turbine . An inductive coupling powerline communication system for a MW class offshore wind turbine was proposed and its communication performance was demonstrated. The inductive couplers was designed for operation at up to 500 A using a ferrite composite materials. Field test was carried out on the wind farms of Jeju island. Using the iperf communication test program, we have obtained more than 15 Mbps data transmission rate through the 100 m power cable that was installed between the nacelle and the bottom of the power converter. In the data transmission stability test for a week, there was no failure ever. The minimum transmission rate was 15 Mbps and the average data rate was about 20 Mbps. Next, we have installed an infrared camera inside the nacelle in order to measure the temperature distribution and variation of the nacelle. The real-time thermal image taken by the camera was successfully sent to the monitoring system without error.
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