KR101283873B1 - 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템 - Google Patents

무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템 Download PDF

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KR101283873B1 KR1020130024298A KR20130024298A KR101283873B1 KR 101283873 B1 KR101283873 B1 KR 101283873B1 KR 1020130024298 A KR1020130024298 A KR 1020130024298A KR 20130024298 A KR20130024298 A KR 20130024298A KR 101283873 B1 KR101283873 B1 KR 101283873B1
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Abstract

본 발명은 태양광 발전시스템의 고장 원인인 접속반, 인버터를 이중화로 구성하고 이중화된 접속반, 인버터 중 최적의 접속반, 인버터를 선택 운영하여 발전 효율을 최고로 높이고, 이상 발생 시 예비 접속반, 인버터로 신속히 절체하여 발전의 중단 없이 지속적으로 발전 할 수 있게 하여 고장없이 태양광 발전 시스템의 발전 효율을 최고로 높이는 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것으로 접속반의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드를 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치로 보내고 무고장관리장치에서 보내온 접속반 동작 신호에 따라 접속반의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 접속반무고장제어부와 인버터의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열을 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치로 보내고 무고장관리장치에서 보내온 인버터 동작 신호에 따라 인버터의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 인버터무고장제어부와 접속반무고장제어부, 인버터무고장제어부에서 보내온 접속반, 인버터의 진단 데이터를 분석하여 이중화 되어있는 접속반, 인버터 중 최적의 인버터, 접속반을 선택하여 운용하고 접속반, 인버터 진단 데이터를 관리자스마트폰으로 전송하고 관리자스마트폰에서 보내온 인버터, 접속반 동작 신호를 접속반무고장제어부, 인버터무고장제어부로 전송하는 무고장제어부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템{trouble-free automatic photovoltaic power generation management system}
본 발명은 태양광 발전 설비를 고장없이 전자동으로 관리할 수 있는 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것이다
지금 세계는 에너지 전쟁 중이며, 화석연료 사용으로 인한 자원의 고갈, 러시아, 일본의 원자력 발전소 사고로 인한 원자력에 대한 위험성, 온실가스 배출로 인한 지구온난화 문제를 해결하기 위하여 친환경적인 신재생에너지에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
특히, 에너지 사용량의 대부분을 수입에 의존하고 있는 우리나라는 신재생에너지의 필요성이 증대되고 있으며, 이 중 태양광 발전시스템의 경우, 대규모 발전설비뿐만이 아니라 태양광 주택 보급사업 및 공공시설물에 의무적으로 태양광 발전시스템을 설치하도록 하여 정부와 지방자치단체 주도하에 급속하게 보급이 확대되고 있다.
태양광 발전시스템은 태양빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 것으로 태양빛을 직류전력으로 변환하는 태양광모듈,
태양광모듈과 인버터 사이에 위치하여 태양광모듈에서 입력된 직류전력을 인버터로 전달하고 필요한 경우 보호장치를 배치할 수 있는 접속반,
접속반은 다수의 태양전지 어레이를 하나의 접속점에 모아 유지 보수 시에 점검 작업을 용이하도록 유지보수가 용이한 장소에 설치한다.
접속반을 통해 입력된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 계통연계반을 통해 한전으로 교류전력을 보내는 인버터,
인버터에서 변환되어진 교류전력을 한전으로 보내는 계통연계반과
태양광 발전시스템을 고장없이 최고 효율로 동작하도록 관리하고, 관리자스마트폰으로 발전량, 태양광 발전시스템의 운전 상태를 확인할 수 있도록 데이터를 제공하는 무고장관리장치로 구성된다.
태양광 발전시스템에서 접속반과 인버터에 이상이 발생하면 관리자가 이상을 인지한 후 현장에 출동하여 이상을 확인한 후 태양광 발전시스템을 설치한 전문기업에 A/S요청을 하고, A/S요청을 받은 기업의 A/S요원이 현장에 도착하여 발생에 대한 원인파악을 실시한 후 수리 및 교체작업을 진행해야 하는데 이러한 일련의 A/S절차는 최소 수일이 걸리며, 고장을 고칠때까지는 태양광 발전시스템은 무용지물이 되며, 발전 중단으로 인한 사용자의 손실이 커질 수 있는 문제가 발생할 수있다.
한편, 종래의 태양광 발전 무고장 시스템과 관련해서는 한국등록특허 10-1144217호(이하, '선행문헌') 등록되어 있다.
그러나, 상기한 선행문헌과 같은 종래의 태양광 발전시스템에서는 접속반은 이중화 되어 있어 접속반 하나가 이상이 생겨도 예비 접속반으로 절체하여 발전에는 문제가 없었으나 인버터가 이상 발생시에는 발전이 중단되는 문제점이 있었다.
종래에는 태양광 발전 장치 설비중 접속반, 인버터가 고장이 나면 태양광 발전 장치 관리자가 현장에 출동하여 접속반, 인버터를 수리 하거나 고장난 접속반이나 인버터를 교체하여 고장을 수리한 후 태양광 발전 장치가 정상적으로 동작하였기 때문에 접속반이나 인버터가 고장이 난 후 수리할 때 까지 태양광 발전이 중지 될 수밖에 없었다. 따라서 태양광 발전이 중지되지 않는 고장이 없는 태양광 발전 시스템이 요구되고 있는 실정이다.
한국등록특허 10-1144217호(등록일: 2012.05.02, 발명의 명칭: 고장절체 이중화 구조를 가지는 접속함 및 이를 이용한 태양광 발전 모니터링 시스템)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템을 이용하여 태양광 발전 시스템을 고장없이 최고의 발전 효율을 낼 수 있도록 하는 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
태양광 발전 시스템의 고장 원인인 접속반, 인버터를 이중화로 구성하고,
접속반의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드를 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치로 보내고 무고장관리장치에서 보내온 접속반 동작 신호에 따라 접속반의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 접속반무고장제어부와
인버터의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열을 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치로 보내고 무고장관리장치에서 보내온 인버터 동작 신호에 따라 인버터의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 인버터무고장제어부와
접속반무고장제어부에서 보내온 접속반의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와 인버터무고장제어부에서 보내온 인버터의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 분석하여 접속반과 인버터의 미래 발전 전력을 예측하고 이중화 되어있는 접속반, 인버터 중 최대 미래 발전 전력을 나타내는 인버터, 분전반을 선택하여 동작시키고, 접속반의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와 인버터의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 관리자스마트폰으로 전송하고 관리자스마트폰에서 보내온 인버터, 분전반 동작 신호를 접속반무고장제어부, 인버터무고장제어부로 전송하는 무고장제어부를 통해 접속반, 인버터에서 이상 발생시 즉시 정상적인 접속반, 인버터로 교체 동작토록 하여 고장이 없는 안정적인 태양광 발전 시스템을 제공 할 수 있다
상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양광 발전시스템에서 고장의 원인이 되는 접속반, 인버터를 이중화로 구성하고 이중화된 접속반, 인버터 중 최대 미래 발전 전력을 나타내는 접속반, 인버터를 선택 운영하여 발전 효율을 최대로 높이고, 이상발생 시 예비 접속반, 인버터로 신속히 절체하여 발전의 중단 없이 지속적으로 발전 할 수 있게 하여 태양광 발전 시스템의 발전 효율을 최대로 높일 뿐만 아니라 고장 없이 지속적으로 발전할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이에 따라, 태양광 발전 시스템을 고장없이 발전 효율을 최고로 유지토록 하여 전력생산량을 획기적으로 증대시키는 효과뿐만이 아니라, 더 나아가 화석 연료 사용 절감에 따라 탄소배출량 감소로 환경 오염 예방 및 지구온난화 방지에도 큰 효과가 있다.
도 1은 본발명에 따른 무고장 전자동 태양광 시스템에 관한 전체 구성도
도 2는 본발명에 따른 접속반모듈의 구성 블록도
도 3은 본발명에 따른 인버터모듈의 구성 블록도
도 4는 본발명에 따른 무고장관리장치의 구성 블록도
도 5는 본발명에 따른 무고장 전자동 태양광 시스템의 구성 블록도
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 무고장 전자동 태양광 시스템에 관하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명에 따른 무고장 전자동 태양광 시스템에 관한 전체 구성도로,
무고장 전자동 태양광 발전 시스템은 태양광모듈(40), 접속반모듈(20), 인버터모듈(30), 계통연계반(50), 무고장관리장치(10), 관리자스마트폰(60)으로 구성된다.
태양광모듈(40)은 태양빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 것으로 태양빛을 직류전력으로 변환한다.
접속반모듈(20)은 태양광모듈(40)과 인버터모듈(30) 사이에 위치하여 태양광모듈(40)에서 입력된 직류전력을 인버터모듈(30)로 전달한다. 접속반모듈(20)은 접속반(201)과 접속반(201)의 동작을 관리하는 접속반무고장제어부(202)로 구성된다.
접속반(201)은 다수의 태양전지 어레이를 하나의 접속점에 모아 유지 보수 시에 점검 작업을 용이하도록 유지보수가 용이한 장소에 설치한다. 접속반(201) 내부에는 단자대, 케이블, 다이오드, 전력용 퓨우즈, 부스바, 배선용 차단기를 설치한다.
접속반무고장제어부(202)는 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드를 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 접속반(201) 동작 신호에 따라 접속반(201)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 한다
인버터모듈(30)은 접속반모듈(20)을 통해 입력된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 계통연계반(50)을 통해 한전으로 교류전력을 보내는 기능을 한다. 인버터모듈(30)은 인버터(301)와 인버터(301)의 동작을 관리하는 인버터무고장제어부(302)로 구성된다
인버터(301)는 접속반(201)을 통해 입력된 직류전력을 교류전력으로 변환하는 기능을 하고, 인버터무고장제어부(302)는 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열을 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 인버터(301) 동작 신호에 따라 인버터(301)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 한다.
계통연계반(50)은 인버터모듈(30)에서 변환되어진 교류전력을 한전으로 보낸다.
무고장관리장치(10)는 태양광 시스템을 고장없이 전자동으로 발전하도록 접속반모듈(20), 인버터모듈(30)의 운용 상태를 관리하고 최적의 발전 상태를 유지하도록 접속반모듈(20), 인버터모듈(30)을 제어한다.
관리자스마트폰(60)은 무고장관리장치(10)에서 보내온 태양광모듈(40), 접속반모듈(20), 인버터모듈(30)의 운용 상태를 표시하고 최고의 발전 효율을 유지하도록 이중화된 접속반(201), 인버터(301) 중 최적의 동작 상태를 가진 접속반(201), 인버터(301)가 동작하도록 무고장관리장치(10)로 명령을 통보한다.
도 2는 본발명에 따른 접속반모듈(20)의 구성 블록도로
접속반모듈(20)은 태양광모듈(40)에서 입력된 직류전력을 인버터(301)로 전달하는 접속반(201)과
접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드를 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 접속반(201) 동작 신호에 따라 접속반(201)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 접속반무고장제어부(202)로 구성된다
도 3은 본발명에 따른 인버터모듈(30)의 구성 블록도로
인버터모듈(30)은 접속반(201)을 통해 입력된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 계통연계반(50)을 통해 한전으로 교류전력을 보내는 인버터(301)와
인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열을 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 인버터(301) 동작 신호에 따라 인버터(301)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 기능을 가진 인버터무고장제어부(302)로 구성된다
도 4는 본발명에 따른 무고장관리장치(10)의 구성 블록도로
접속반무고장제어부(202), 인버터무고장제어부(302)에서 보내온 접속반(201), 인버터(301)의 진단 데이터를 분석하여 이중화 되어있는 접속반(201), 인버터(301) 중 최적의 인버터(301), 접속반(201)을 선택하여 운용하고 접속반(201), 인버터(301) 진단 데이터를 관리자스마트폰(60)으로 전송하고 관리자스마트폰(60)에서 보내온 인버터(301), 접속반(201) 동작 신호를 접속반무고장제어부(202), 인버터무고장제어부(302)로 전송하는 무고장제어부(101)와
유,무선 인터넷을 통해 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와, 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 무고장제어부(101)에서 관리자스마트폰(60)으로 보내고 관리자스마트폰(60)에서 보내온 접속반(201), 인버터(301)의 동작 신호를 무고장제어부(101)로 보내는 통신모듈(102)로 구성된다
도 5는 본발명에 따른 무고장 전자동 태양광 시스템의 구성 블록도이다 이를 바탕으로 상세히 살피면, 태양광 발전 시스템의 고장은 접속반(201), 인버터(301)에서 발생한다. 고장이 발생하면 수리시까지 발전이 중단되므로 접속반(201), 인버터(301)가 고장이 나더라도 중단없는 발전을 위해서 접속반(201)과 인버터(301)를 이중으로 구성한다
태양광모듈(40)에서 발전된 전력은 이중화된 접속반(201) 중 운용중인 접속반(201), 이중화된 인버터(301) 중 운용중인 인버터(301)와 계통연계반(50)을 통해 한전으로 보내어진다.
무고장관리장치(10)는 접속반무고장제어부(202)에서 보내온 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드의 진단 데이터와 인버터무고장제어부(302)에서 보내온 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 받아 분석하여 접속반(201)과 인버터(301)의 미래 발전 전력을 예측하고 이중화 되어있는 접속반(201), 인버터(301) 중 최대 미래 발전 전력을 나타내는 인버터(301), 접속반(201)을 선택하여 동작시켜 최고의 발전 효율이 나오도록 무고장 전자동 태양광 시스템을 제어하고, 접속반무고장제어부(202)에서 보내온 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드의 진단 데이터와 인버터무고장제어부(302)에서 보내온 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 관리자스마트폰(60)으로 보내고, 관리자스마트폰(60)에서 보내온 접속반(201), 인버터(301)의 동작 신호를 받아 대기중인 접속반(201), 인버터(301)를 동작 시키거나 동작중인 접속반(201), 인버터(301)의 동작을 중지 시키는 인버터(301), 접속반(201) 동작 신호를 접속반무고장제어부(202), 인버터무고장제어부(302)로 전송하여 태양광 발전효율을 극대화시킨다.
정리하면, 본 발명에 따른 전자동 태양광 발전 관리 시스템은, 태양광 발전 시스템의 고장 원인인 접속반(201), 인버터(301)를 이중화로 구성하고, 이중화된 접속반(201), 인버터(301) 중 최적의 접속반(201), 인버터(301)를 선택 운용하여 태양광 발전효율을 극대화시키고 동작중인 접속반(201), 인버터(301)에 이상 발생시 즉시 정상적인 접속반(201), 인버터(301)로 교체 동작토록 하여 태양광 발전을 중단 없이 지속적으로 안정적인 전력을 공급할 수 있다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
10 : 무고장관리장치
101 : 무고장제어부 102 : 통신모듈
20 : 접속반모듈
201 : 접속반 202 : 접속반무고장제어부
30 : 인버터모듈
301 : 인버터 302 : 인버터무고장제어부
40 : 태양광모듈
50 : 계통연계반
60 : 관리자스마트폰

Claims (1)

  1. 태양광 발전 시스템에 있어서

    접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드를 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 접속반(201) 동작 신호에 따라 접속반(201)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 접속반무고장제어부(202)와

    인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열을 진단하여 진단 데이터를 무고장관리장치(10)로 보내고 무고장관리장치(10)에서 보내온 인버터(301) 동작 신호에 따라 인버터(301)의 동작을 작동 시키거나 동작을 멈추는 인버터무고장제어부(302)와

    유,무선 인터넷을 통해 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와, 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 무고장제어부(101)에서 관리자스마트폰(60)으로 보내고 관리자스마트폰(60)에서 보내온 접속반(201), 인버터(301)의 동작 신호를 무고장제어부(101)로 보내는 통신모듈(102)과

    접속반무고장제어부(202)에서 보내온 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와 인버터무고장제어부(302)에서 보내온 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 분석하여 접속반(201)과 인버터(301)의 미래 발전 전력을 예측하고 이중화 되어있는 접속반(201), 인버터(301) 중 최대 미래 발전 전력을 나타내는 인버터(301), 접속반(201)을 선택하여 동작시키고, 접속반(201)의 전압, 전류, 보호용휴즈, 배선용차단기, 다이오드 진단 데이터와 인버터(301)의 전압, 전류, 주파수, 최대출력, 인버터과열 진단 데이터를 관리자스마트폰(60)으로 전송하고 관리자스마트폰(60)에서 보내온 인버터(301), 접속반(201) 동작 신호를 접속반무고장제어부(202), 인버터무고장제어부(302)로 전송하는 무고장제어부(101)로 이루어진 것을 특징으로하는 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템
KR1020130024298A 2013-03-07 2013-03-07 무고장 전자동 태양광 발전 관리 시스템 KR101283873B1 (ko)

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