KR100970280B1 - 태양광 발전 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 고정프레임에 대해 회전되는 회전 프레임에 태양전지모듈이 어레이되어 구동원에 의해 회전되면서 태양광을 추적할 수 있도록 된 추적식 태양광 발전장치와, 태양전지 모듈이 장착되어 회전되는 회전 프레임의 회전여부를 검출하는 트랙킹 검출부와, 태양전지 모듈의 온도 또는 주위 온도를 검출하는 온도 검출부와, 트랙킹 검출부의 출력신호와 온도검출부의 출력신호를 수신받아 작동상태정보를 생성하고, 생성된 작동 상태 정보를 무선으로 송출하는 로컬 유니트와, 로컬유니트에서 무선으로 송출된 정보를 수신받는 중계 단말기를 통해 작동상태 정보를 수집하는 메인 서버를 구비한다.
Figure R1020090022617
태양광 발전, 모니터링, 트랙킹 검출, 온도 검출

Description

태양광 발전 모니터링 시스템{monitoring system of solar photovoltatic power generation}
본 발명은 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 태양광 발전모듈의 작동상태를 원격에서 모니터링 할 수 있도록 된 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것이다.
태양에너지는 다른 에너지원에 비해 그 활용이 쉽고, 환경문제에 따른 설치제한에 영향을 받지 않은 이점이 있고, 이 중 태양광 발전시설은 수명이 길고 설비 공사가 쉬운 장점이 있어 최근 시설 확장이 이루어지고 있는 추세이다.
그런데, 태양광 발전시설은 발전량이 일사시간에 좌우되는 문제점이 있어 최근에는 발전 효율을 향상시키기 위해 태양의 직사광선이 항상 태양광 발전모듈의 전면에 수직으로 입사할 수 있도록 동력 또는 기기 조작을 통하여 태양의 위치를 추적해 가는 추적식이 등장하여 사용되고 있다.
이러한 태양광 추적식은 크게 프로그램 추적과 센서 추적이 있다. 프로그램 추적은 지구의 자전과 공전에 의한 태양의 이동을 미리 프로그램에 입력하여 수광체를 회전시키는 추적방법이다. 센서 추적은 태양광의 이동을 센서로 감지하여 수 광체의 방향을 제어하는 것으로, 각종 관련 요소기술의 진보에 따라 여러 가지 개량이 이루어지고 있다. 추적장치 기술에는 태양위치 검출방법, 추적부재, 추적구동방식, 구동동력 등이 있다.
종래의 태양추적 정렬방식의 일예가 대한민국 등록실용신안 제297771호에 개시되어 있다. 개시된 태양추적 정렬 방식은 태양광을 집속하는 솔라모듈과 일체화되어 상기 솔라모듈을 회전시킴과 아울러 회전 위치를 감지하는 엔코더가 내장된 트랙커를 구비한다.
등록특허 제 044021호에는 태양 자동 추적장치의 태양 추적방법이 개시되어 있다. 개시된 태양 추적방법은 태양광 발전듈의 법선 방위각이 상기 태양의 방위각보다 제 1각도 뒤지게 될 때, 상기 태양광 발전 모듈의 법선의 방위각이 상기 태양의 방위각보다 제 2각도 만큼 앞서도록 상기 태양광 발전 모듈을 구동시키는 구성을 가진다.
등록특허 제 0483291호에는 태양열 관련설비의 태양 위치 추적 방법이 개시되어 있으며, 등록특허 제 0369897호에는 집광식 태양열 집열기를 위한 혼합식 태양 추적 제어장치가 개시되어 있다.
한편, 이러한 태양광 발전설비는 작동상태 및 외부 환경에 변화에 의한 발전량에 대한 데이터 집계가 이루어지지 않아 발전량을 예측하지 못함으로써 발전설비를 효율적으로 운영하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 태양광 발전모듈의 작동상태 및 발전조건을 모니터링 할 수 있도록 된 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템은 고정프레임에 대해 회전되는 회전 프레임에 태양전지모듈이 어레이되어 구동원에 의해 회전되면서 태양광을 추적할 수 있도록 된 추적식 태양광 발전장치와; 상기 태양전지 모듈이 장착되어 회전되는 상기 회전 프레임의 회전여부를 검출하는 트랙킹 검출부와; 상기 태양전지 모듈의 온도 또는 주위 온도를 검출하는 온도 검출부와; 상기 트랙킹 검출부의 출력신호와 상기 온도검출부의 출력신호를 수신받아 작동상태정보를 생성하고, 생성된 작동 상태 정보를 무선으로 송출하는 로컬 유니트와; 상기 로컬유니트에서 무선으로 송출된 정보를 수신받는 중계 단말기를 통해 작동상태 정보를 수집하는 메인 서버;를 구비한다.
바람직하게는 상기 트랙킹 검출부는 상기 회전프레임에 결합되며 회전 궤적에 대응되는 호를 따라 상호 이격되게 관통홀이 형성된 브라켓과; 상기 고정 프레임에 고정되되 상기 브라켓을 중심으로 양측에 각각 배치되며 상기 브라켓의 관통홀과 대향되는 일측에서는 상기 관통홀 방향으로 광을 출사하는 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 상기 브라켓을 중심으로 상기 광원 맞은 편에서 수광하여 상기 로컬유니트에 출력하는 수광부를 구비하고, 상기 온도 검출부는 세라믹 소재로 된 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치된 광섬유 격자 센서;를 구비한다.
본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템에 의하면, 태양광 발전시 작동상태 정보를 원격지에서 수집할 수 있어 작동상태를 확인할 수 있고, 발전과 관련된 데이터 집계를 집계할 수 있어 발전량 예측 및 시설 유지관리가 용이한 장점을 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템을 나타내 보인 블록도이고, 도 2는 도 1의 태양광 발전 모니터링 시스템에 적용되는 태양광 추적식 발전장치의 일 예를 나타내 보인 도면이고, 도 3은 도 2의 태양광 모듈에 장착되는 온도검출부를 나타내 보인 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 태양광 발전 모니터링 시스템(100)은 추적식 태양광 발전장치(200)에 설치되는 트랙킹 검출부(110), 전력생산량 검출부(120), 온도 검출부(130), 로컬 유니트(140), 중계 단말기(160) 및 메인 서버(180)을 구비한다.
트랙킹 검출부(110)는 추적식 태양광 발전장치(200)의 작동상태 즉, 회전여부를 작동상태를 검출한다.
트랙킹 검출부(110)는 태양광을 추적할 수 있도록 고정프레임(201)에 대해 회전되는 회전 프레임(210)에 태양전지모듈(220)이 어레이되어 모터(205)와 같은 구동원의 구동에 의해 회전되는 회전 프레임(210)의 회전여부를 검출할 수 있도록 되어 있다.
트랙킹 검출부(110) 회전프레임(210)에 결합되며 회전 궤적에 대응되는 호를 따라 상호 이격되게 관통홀(261)이 형성된 브라켓(260)과, 고정 프레임(201)에 고정되어 브라켓(260)의 관통홀의 회전여부를 검출할 수 있는 광센서인 포터인터럽터가 적용되었다.
포터 인터럽터는 브라켓(260)을 중심으로 양측에 각각 배치되며 브라켓(260)의 관통홀(261)과 대향되는 일측에서는 관통홀(261) 방향으로 광을 출사하는 광원(271)과, 광원(271)에서 출사된 광을 브라켓(260)을 중심으로 광원(271) 맞은 편에서 수광하여 로컬유니트(140)에 출력하는 수광부(273)을 구비한다.
바람직하게는 광원(271)은 적외선 광을 출사하는 적외선 발광다이오드가 적용되고, 수광부(273)는 적외선 광을 수광하여 전기적 신호를 출력하는 적외선 수광소자가 적용된다.
이러한 트랙킹 검출부(110)는 회전 프레임(210)이 회전되면 수광부(273)를 통해 수광 및 차단에 대응되는 펄스 형태의 신호가 회전속도에 대응되는 주기로 출력된다.
전력 생산량 검출부(120)는 태양전지 모듈로부터 생성되어 출력되는 전력공급라인상에서 전력 생산량을 검출할 수 있도록 설치되면 되고, 일 예로서, 태양전 지 모듈로부터 출력되는 전력라인에 전류계를 설치하여 검출된 전류량을 출력할 수 있도록 구축할 수 있다.
온도 검출부(130)는 태양전지 모듈(220)의 온도 또는 주위 온도를 검출하도록 설치된다.
바람직하게는 온도 검출부(130)는 세라믹 소재로 된 하우징(131)과, 하우징(131) 내부에 설치된 광섬유 격자 센서로 구축된다.
광섬유 격자 센서는 도 3에 도시된 바와 같이 광원(134)과, 서큘레이터(135), 격자가 새겨진 광섬유 격자(136), 광섬유격자(136)로부터 반사된 광을 수광하는 광검출부(137)로 되어 있다.
하우징(131) 내에는 광섬유 격자(136)가 매립되게 설치되면 된다.
로컬 유니트(140)는 로컬제어부(141)와 통신부(143)를 구비한다.
로컬 제어부(141)는 트랙킹 검출부(110)에서 출력되는 신호와 온도검출부(130)의 출력신호를 수신받아 작동상태 정보를 생성하고, 생성된 작동 상태 정보를 통신부를 통해 무선으로 송출한다.
통신부(143)는 무선통신 예를 들면 지그비(Zigbee)와 같은 통신방식을 이용하여 중계 단말기(160)에 작동 상태정보를 전송한다.
중계단말기(160)는 각 로컬 유니트(140)로부터 전송된 신호를 수신받아 네트웍을 통해 메인서버(180)로 전송한다.
여기서 네트웍은 인터넷 등 유무선 망이 적용된다.
메인 서버(180)는 각 로컬유니트(140)에서 중계 단말기(160)를 통해 송출된 작동상태 정보 및 전력생산량 정보를 수집하여 데이터 베이스(DB)(181)에 저장한다.
또한, 메인서버(180)는 하고, 이상 작동상태정보 예를 들면, 온도검출부(130)에서 검출된 온도가 설정된 허용 온도를 초과하거나 트랙킹 작동이 되지 않는 다고 판단되면, 등록된 관리자의 핸드폰 또는 PDA와 같은 사용자 단말기(300)로 알람 정보를 송출한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템을 나타내 보인 블록도이고,
도 2는 도 1의 태양광 발전 모니터링 시스템에 적용되는 태양광 추적식 발전장치의 일 예를 나타내 보인 도면이고,
도 3은 도 2의 태양광 모듈에 장착되는 온도검출부를 나타내 보인 도면이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 고정프레임에 대해 회전되는 회전 프레임에 태양전지모듈이 어레이되어 구동원에 의해 회전되면서 태양광을 추적할 수 있도록 된 추적식 태양광 발전장치와;
    상기 태양전지 모듈이 장착되어 회전되는 상기 회전 프레임의 회전여부를 검출하는 트랙킹 검출부와;
    상기 태양전지 모듈의 온도 또는 주위 온도를 검출하는 온도 검출부와;
    상기 트랙킹 검출부의 출력신호와 상기 온도검출부의 출력신호를 수신받아 작동상태정보를 생성하고, 생성된 작동 상태 정보를 무선으로 송출하는 로컬 유니트와;
    상기 로컬유니트에서 무선으로 송출된 정보를 수신받는 중계 단말기를 통해 작동상태 정보를 수집하는 메인 서버;를 구비하고,
    상기 트랙킹 검출부는
    상기 회전프레임에 결합되며 회전 궤적에 대응되는 호를 따라 상호 이격되게 관통홀이 형성된 브라켓과;
    상기 고정 프레임에 고정되되 상기 브라켓을 중심으로 양측에 각각 배치되며 상기 브라켓의 관통홀과 대향되는 일측에서는 상기 관통홀 방향으로 광을 출사하는 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 상기 브라켓을 중심으로 상기 광원 맞은 편에서 수광하여 상기 로컬유니트에 출력하는 수광부를 구비하고,
    상기 온도 검출부는
    세라믹 소재로 된 하우징과;
    상기 하우징 내부에 설치된 광섬유 격자 센서;를 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 모니터링 시스템.
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