KR101327225B1

KR101327225B1 - 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101327225B1
Application number: KR1020120028145A
Authority: KR
Inventors: 소정훈; 유권종; 황혜미
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2012-03-20
Filing date: 2012-03-20
Publication date: 2013-11-11
Also published as: KR20130106532A

Abstract

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법은, 상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A,Meas, Y_R _, _Meas)으로 변환하여 산출하는 단계, 상기 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas), 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 및 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti), 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정하는 단계, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P,Esti, Y_A,Esti, Y_R,Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R,Meas, I_A _, _Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하는 단계, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 상기 차이값 및 상기 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하는 단계 및 상기 비교하는 단계를 통해 상기 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 태양광발전 시스템의 고장모드를 출력하는 단계를 포함한다.

Description

등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치{FAULT DIAGNOSIS METHOD OF GRID-CONNECTED PHOTOVOLTAIC SYSTEM AND APPARATUS THEREOF}

본 발명은 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 등가 가동시간의 개념을 적용하여 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템에 고장 혹은 이상으로 인해 출력이 떨어지는 경우 이를 조기에 검출하고 신속하게 고장 혹은 이상의 발생 원인과 위치를 진단하여 빠른 시간에 태양광발전 시스템에 대한 운전복구 및 유지보수 결정을 할 수 있도록 사용자에게 보다 쉽고 편리한 진단정보를 제공할 수 있는 범용성과 유용성을 가진 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 계통연계형 태양광발전 시스템은 입력에너지인 일사강도를 직류출력으로 변환하여 출력하는 태양광발전 어레이와 태양광발전 어레이의 직류출력을 교류출력으로 변환하는 태양광발전 인버터로 구성되는데, 실제 태양광발전 시스템은 태양광발전 모듈, 태양광발전 어레이 및 태양광발전 인버터의 성능뿐만 아니라 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경의 변화에 따라서 발전성능이 일정하지 않고 항상 변화한다.

최근 태양광발전 산업시장 및 설치보급 급속도로 확대되면서 설치자, 제조자, 운영자 및 투자자 등 의 다양한 사용자들이 시스템의 성능과 품질 보증에 대한 요구와 관심이 집중되고 있으나, 태양광발전 시스템의 사후유지관리 기술은 이제 시작하는 단계로, PV시스템에 고장 혹은 이상이 발생할 경우 고장 혹은 이상의 발생원인과 위치에 대해서 정확하고 신속한 규명이 어려워 장기간 동안 시스템의 안전성과 신뢰성 확립에 어려움이 있을 수 있고 이에 따른 경제적 손실과 위험성도 또한 증가 될 것이다. 또한 시스템의 감시 및 운영기법이 복잡해짐에 따라 사용자 혹은 운영자가 시스템에 대한 종합적인 유지관리를 이해하기는 어렵고, 태양광발전 시스템에서 발생 되는 고장 혹은 이상으로 인해 시스템에 미치는 영향을 파악하기는 더욱 어렵다. 이에 따라 태양광발전 시스템의 고장검출, 진단, 복구지원 등을 목적으로 한 새로운 사후유지관리 기술의 도입이 필요한 시점이다.

종래에는, 태양광발전 시스템의 성능지수인 성능계수(PR, Performance Ratio)를 계산하여 발전성능을 비교 분석하고 있으나, 성능계수에는 많은 손실을 포함하고 있기 때문에 단지 성능계수만으로는 태양광발전 시스템의 고장 혹은 이상 유무를 정확하게 판단하기가 어려운 문제점이 있다.

또한, 태양광발전 시스템의 구성부품의 고장 혹은 이상 유무를 검출하는 방법은 있지만 태양광발전 시스템의 고장 혹은 이상으로 출력이 떨어지는 경우 그 발생 원인을 진단할 수는 없고 이를 정확하게 진단하기 위해서는 많은 시간이 필요로 한다.

따라서, 설치용량에 상관없는 PV시스템의 고장 혹은 이상으로 출력이 떨어지는 경우 이를 조기에 검출하고 신속하게 고장 혹은 이상의 발생원인과 위치를 진단하여 태양광발전 시스템에 대한 운전복구 및 유지보수 결정을 할 수 있도록 사용자 에게 보다 쉽고 편리한 진단정보를 제공할 수 있는 범용성과 유용성을 가긴 고장 진단 기술의 개발이 절실하게 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 계통연계형 태양광발전 시스템의 운전데이터로부터 등가 가동시간을 이용한 산출모델로부터 태앙광발전 시스템의 추정값과 실제 출력값을 비교 판단하여 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 고장 혹은 이상으로 출력이 떨어지는 경우 이를 조기에 검출하여 정상, 고장 혹은 이상 유무를 판단하고 고장 혹은 이상이 발생하였을 경우 정확하고 신속하게 그 발생 원인과 위치를 진단하여 빠른 시간에 사용자에게 태양광발전 시스템에 대한 운전복구 및 유지보수 결정을 할 수 있도록 보다 쉽고 편리한 진단정보를 제공할 수 있고, 그에 따라 태양광발전 시스템의 효율적인 사후유지 관리체계의 구축으로 성능과 품질 보증이 가능하고, 에너지 이용효율의 개선과 함께 장시간 운전에 따른 경제적 손실과 위험성을 줄이는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법은, 상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R,Meas)으로 변환하여 산출하는 단계, 상기 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas), 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 및 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti), 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정하는 단계, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P,Esti, Y_A,Esti, Y_R,Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R,Meas, I_A _, _Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하는 단계, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 상기 차이값 및 상기 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하는 단계 및 상기 비교하는 단계를 통해 상기 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 태양광발전 시스템의 고장모드를 출력하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 상기 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi) 및 상기 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하는 단계는, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 순차적으로 비교하되, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 모두 만족하는 횟수인 발생횟수(Freq)가 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R,Resi값을 순차적으로 비교하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고장모드를 출력하는 단계를 통해 고장모드가 출력되면, 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 상기 고장모드와 대응되는 진단결과를 진단결과 표시부에 표시하는 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R,Resi값이 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P,Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값 및 과거의 정상운전 데이터에 기초하여, 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 상기 진단결과 및 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값을 고장/이상 데이터베이스에 데이터베이스화하는 이력관리 단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A,Esti)의 추정은, 상기 성능데이터베이스의 운전데이터로부터 태양광발전 시스템의 일사강도를 미리 설정된 복수 개의 시간간격별로 하기 수학식1에 의해서 태양 등가 가동시간 (Y_R _, _Meas)으로부터 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정하는 것을 특징으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

[수학식 1]

(여기서, I_A _, _Esti : 태양광발전 어레이의 직류전류 추정값, Y_R _, _Meas : 태양 등가 가동시간 출력값, A_ai 및 B_ai : 태양광발전 어레이 직류전류 보정상수, η_a : 태양광발전 어레이 노화계수, η_an : 운전년수별 태양광발전 어레이 노화계수, n : 운전년수, T_min : 시간 간격(분))

또한, 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas)의 추정은, 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas)과 외기 온도 및 풍속값으로부터 미리 설정된 시간간격별로 추정하되, 상기 외기 온도값만이 존재하는 경우, 하기 수학식 2에 의해 추정되고, 상기 외기 온도 및 상기 풍속값이 존재하는 경우에는 하기 수학식 3에 의해서 추정하는 것이 더욱 바람직하다.

[수학식 2]

(여기서, T_m : 태양광발전 모듈 표면온도(℃), T_a : 외기온도(℃), α_tm : 태양광발전 어레이 온도보정계수, Y_R : 태양 등가 가동시간, A_m : 태양광어레이 온도보정상수, T_min : 시간 간격(분))

[수학식 3]

(여기서, T_m : 태양광발전 모듈 표면온도(℃), T_a : 외기온도(℃), α_tm : 태양광발전 모듈 온도보정계수, V_w : 풍속(m/s), A_m : 태양광발전 모듈 온도보정상수, T_min : 시간 간격(분))

또한, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti)은, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas)과 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 출력값으로부터 미리 설정된 시간별로 수학식 4에 의해서 추정하는 것이 바람직하다.

[수학식 4]

(여기서, Y_A _, _Esti : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값, A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수, α_t : 태양광발전 어레이 온도 보정계수, A_t : 태양광발전 어레이 온도 보정상수, T_M _, _Meas : 태양광발전 모듈 표면온도 출력값(℃), T_min : 시간 간격(분))

또한, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti)은, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti)으로부터 미리 설정된 시간간격별로 하기의 수학식 5에 의해서 추정하는 것이 바람직하다.

[수학식 5]

(여기서, Y_P _, _Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값, A_p, B_p 및 C_p : 태양광발전 시스템 출력 보정계수, T_min : 시간 간격(분))

또한, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti)의 추정은, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)으로부터 태양 등가 가동시간 (Y_R _, _Esti)을 하기 수학식 6에 의해 미리 설정된 시간간격별로 추정하는 것이 바람직하다.

[수학식 6]

(여기서, Y_R _, _Esti : 태양 등가 가동시간 추정값, Y_P _, _Meas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값, α_t : 태양광발전 어레이 온도 보정계수, T_M _, _Meas : 태양광발전 어레이 표면온도 (℃), A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수, A_a, B_a 및 C_a : 태양광발전 어레이 출력 보정계수, T_min : 시간 간격(분))

또한, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P _, _Esti, Y_A _, _Esti, Y_R _, _Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P,Meas, Y_A,Meas, Y_R,Meas, I_A,Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하는 단계는, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값의 차이값을 하기 수학식 7에 의해 미리 설정된 시간간격별로 산출하는 것이 더욱 바람직하다.

[수학식 7]

(여기서, Y_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 차이값, Y_P _, _Resi : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값, Y_R _, _Resi : 태양 등가 가동시간 차이값, I_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 직류전류 차이값, T_M _, _Resi : 태양광발전 어레이 표면온도 차이값)

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정 장치는 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력, 일사강도, 온도 및 풍속값을 포함하는 운전 데이터를 저장하는 성능 데이터베이스, 상기 태양광발전 시스템의 고장 및 이상 상태에 대응하는 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi), 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas) 및 발생빈도(Freq)에 대한 데이터를 포함하는 고장/이상 데이터베이스 및 상기 성능 데이터베이스에서 수집된 상기 운전 데이터를 기초로 상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas)으로 변환하고, 상기 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas), 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 및 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti), 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정하며, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P,Esti, Y_A,Esti, Y_R,Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P _, _Meas, Y_A,Meas, Y_R _, _Meas, I_A _, _Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하고, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 상기 차이값 및 상기 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하여 상기 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 태양광발전 시스템의 고장모드를 출력하는 고장 진단부를 포함한다.

여기서, 상기 고장 진단부를 통해 상기 고장모드를 수신하여, 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 상기 고장모드와 대응되는 진단결과를 표시하는 진단결과 표시부 및 상기 수집된 운전 데이터와 상기 출력값 및 상기 추정값에 대한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 고장 진단부는, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P,Meas,값을 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 순차적으로 비교하되, 상기 Y_R,Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas,값을 모두 만족하는 횟수인 발생횟수(Freq)가 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R _, _Resi값을 순차적으로 비교하는 것을 특징으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

여기서, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R,Resi값이 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값 및 과거의 정상운전 데이터에 기초하여, 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 상기 진단결과 및 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값을 고장/이상 데이터베이스에 데이터베이스화하는 이력관리부를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 상기 고장 진단부는, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값의 차이값을 하기 수학식 7에 의해 미리 설정된 시간 간격별로 산출하는 것을 특징으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

[수학식 7]

본 발명에 따르면, 일사강도, 온도 및 풍속 등의 주변 환경에 변화에 따라 설치용량에 상관없이 태양광발전 시스템의 정상, 고장 혹은 이상 유무에 대해서 진단할 수 있으므로 태양광발전 시스템의 고장 혹은 이상에 따른 손실을 최소화 할 수 있고 수명이 다할 때까지 최대성능을 유지할 수 있는 장기간의 성능과 품질을 보증이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 태양광발전 시스템의 운전현황을 실시간으로 감시하여 사용자에게 고장 혹은 이상 유무에 대해서 보다 쉽고 편안한 진단정보를 제공할 수 있어, 향후 태양광발전 시스템의 발전단가 및 유지보수 등의 경제적 비용에 대해서도 절감할 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법의 흐름도이다.
도 3은 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 실제 출력값을 도시한 그래프이다.
도 4는 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 추정값과 실제 출력값을 도시한 그래프이다.
도 5는 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 직류전류, 태양광발전 어레이의 표면온도 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 실제 출력값의 차이값을 도시한 그래프이다.
도 6은 도 2의 고장 진단 방법에 의해 태양광발전 시스템의 고장모드를 산출한 결과를 도시한 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치의 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치(40)는 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력, 일사강도, 온도 및 풍속 값을 포함하는 운전 데이터를 저장하는 성능 데이터베이스(100), 성능 데이터베이스(100)로부터 등가 가동시간을 이용한 산출모델로부터 태양광발전 시스템의 정상, 고장 혹은 이상 유무를 비교 판단하여 고장모드를 출력하는 고장 진단부(200) 및 태양광발전 시스템의 고장 및 이상 상태에 대응하는 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi), 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas) 및 발생빈도(F_req)에 대한 데이터를 포함하는 고장/이상 데이터베이스(400)를 포함한다.

일 실시예에서, 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치(40)는 고장 진단부(200)를 통해 고장모드를 수신하여, 고장/이상 데이터베이스(400)에 저장된 고장모드와 대응되는 진단결과를 표시하는 진단결과 표시부(500) 및 수집된 운전 데이터와 출력값 및 추정값에 대한 정보를 저장하는 메모리(600)를 더 포함할 수 있다.

또 다른 실시예에서, 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치(40)는 추정값 및 차이값이 고장/이상 데이터베이스(400)에 저장된 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우에 해당하는 미지고장 혹은 이상이 발생하는 경우, 대응되는 추정값 및 차이값을 고장/이상 데이터베이스(400)에 데이터베이스화하는 이력관리부(300)를 더 포함할 수 있다.

성능 데이터베이스(100)는 태양광발전 시스템의 출력값, 일사강도, 온도 및 풍속값 등의 운전데이터가 저장되며, 운전데이터는 매 1초 단위의 샘플링주기로 측정하여 매 분별 또는 매 5분별로 저장되도록 하는 것이 바람직하다.

고장 진단부(200) 및 고장/이상 데이터베이스(400)의 세부적인 처리 동작은 도 2를 통해 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법의 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 고장 진단부(200)는 성능 데이터베이스(100)를 통해 얻은 직류전력, 교류전력 및 일사강도값을 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)으로 변환한다(S10).

여기서, 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Meas) 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)는 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도값을 이용하여 수학식 0에 의해 매 분별, 매 5분별, 매 10분별 또는 매 15분별로 산출된다.

여기서, Y_R _, _Meas : 태양 등가 가동시간

G_A _, _Meas : 경사면 일사강도 [W/m²]

G_A _, _Ref : 일사강도 1,000[W/m²]

Y_A _, _Meas : 태양광발전 어레이 등가 가동시간 출력값

Y_P _, _Meas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값

P_A _, _Meas : 태양광발전 어레이 출력[W]

P_P _, _Meas : 태양광발전 시스템 출력[W]

P_AS :　표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량[W]

T_min :　시간 간격(분)

고장 진단부(200)는 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas)이 산출되면, 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti), 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정한다(S20).

태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti)는 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas) 출력값과 성능 데이터베이스(100)의 온도 및 풍속 등의 운전데이터로부터 매 분별, 매 5분별, 매 10분별 또는 매 15분별로 추정하되, 외기 온도값만이 존재하는 경우 하기 수학식 2에 의해, 외기 온도와 풍속값이 존재하는 경우 하기 수학식 3에 의해서 추정된다.

여기서, T_m : 태양광발전 모듈 표면온도 (^oC)

T_a : 외기온도 (^oC)

α_tm : 태양광발전 어레이 온도보정계수

Y_R : 태양 등가 가동시간

A_m : 태양광어레이 온도보정상수

T_min : 시간 간격(분)

여기서, T_m : 태양광발전 모듈 표면온도 (^oC)

T_a : 외기온도 (^oC)

α_tm : 태양광발전 모듈 온도보정계수

V_w : 풍속 (m/s)

A_m : 태양광발전 모듈 온도보정상수

T_min : 시간 간격(분)

태양광발전 어레이의 직류 전류(I_A _, _Esti)는 수학식 0를 통해 산출된 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas)으로부터 하기 수학식 1에 의해서 추정한다.

여기서, I_A _, _Esti : 태양광발전 어레이의 직류전류 추정값

A_ai 및 B_ai : 태양광발전 어레이 직류전류 보정상수

η_a : 태양광발전 어레이 노화계수

η_an : 운전년수별 태양광발전 어레이 노화계수

n : 운전년수

T_min : 시간 간격(분)

태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti)은 수학식 0을 통해 산출된 태양 등가 가동시간(Y_R,Meas)와 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 출력값으로부터 매 분별, 매 5분별, 매 10분별 또는 매 15분별로 추정하되, 수학식 4에 의해서 추정한다.

여기서, Y_A _, _Esti : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값

A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수

α_t : 태양광발전 어레이 온도 보정계수

A_t : 태양광발전 어레이 온도 보정상수

T_M _, _Meas : 태양광발전 모듈 표면온도 출력값(^oC)

T_min : 시간 간격(분)

태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti)은 수학식 4를 통해 추정한 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti)으로부터 매 분별, 매 5분별, 매 10분별 또는 매 15분별로 추정하되, 수학식 5에 의해서 추정된다.

여기서, Y_P _, _Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값

A_p, B_p 및 C_p : 태양광발전 시스템 출력 보정계수

T_min : 시간 간격(분)

태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti)은 수학식 0을 통해 산출된 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)과 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas)로부터 매 분별, 매 5분별, 매 10분별 또는 매 15분별로 추정하되, 수학식 6에 의해서 추정한다.

여기서, Y_R _, _Esti : 태양 등가 가동시간 추정값

A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수

A_a, B_a 및 C_a : 태양광발전 어레이 출력 보정계수

T_min : 시간 간격(분)

고장 진단부(200)는 수학식 0 내지 6에서 추정한 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P _, _Esti, Y_A _, _Esti, Y_R _, _Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas, I_A _, _Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A,Resi, T_M _, _Resi)을 산출한다(S30). 일 실시예에서, 고장 진단부(200)는 수학식 7에 의해서 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M,Resi)을 산출할 수 있다.

여기서, Y_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 차이값

Y_P _, _Resi : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값

Y_R _, _Resi : 태양 등가 가동시간 차이값

I_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 직류전류 차이값

T_M _, _Resi : 태양광발전 어레이 표면온도 차이값

고장/이상 데이터베이스(400)는 실제 출력값, 차이값 및 발생회수에 대해서 미리 설정된 기준에 따라 태양광발전 시스템이 정상, 고장 혹은 이상 유무에 대해서 비교 판단할 수 있도록 정상, 고장 혹은 이상에 따른 실제 출력값, 차이값 및 발생회수와 고장모드(표 1) 및 고장모드에 대응하는 진단결과(표 2)에 대한 데이터를 포함하고 있다.

고장 진단부(200)는 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 차이값 및 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 고장/이상 데이터베이스(400)에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하여 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, 해당 고장모드를 출력하고(S40), 진단결과 표시부(500)는 고장모드를 수신하여 고장모드에 대응하는 진단결과를 디스플레이 한다(S50).

즉, 고장 진단부(200)는 고장/이상 데이터베이스(400)에 저장된 데이터 베이스를 기초로 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 태양광발전 시스템 등가 가동시간(YP,Meas) 및 차이값이 미리 설정된 기준을 만족하는지 비교하여 정상, 고장 또는 이상 상태 여부를 판단한다.

일 실시예에서, 고장 진단부(200)는 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 고장/이상 데이터베이스(400)에 저장된 미리 설정된 기준과 순차적으로 비교하되, Y_R _, _Meas, Y_A,Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 모두 만족하는 횟수인 발생횟수(Freq)가 고장/이상 데이터베이스(400)에 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R _, _Resi값을 순차적으로 비교하는 것을 특징으로 할 수 있다.

즉, 예를 들면 표 1을 참조하면, 고장 진단부(200)는 Y_R _, _Meas값이 0.3보다 작고, Y_A _, _RESI값의 절대값이 0.35보다 크며, Y_P _, _Resi값의 절대값이 0.35보다 크고, Y_P _, _Meas값이 0.02보다 작으며, 상기와 같은 조건을 모두 만족하는 횟수 즉, 발생횟수가 4번 이상인 경우, I_A _, _Resi값이 0.35 이상이면, '고장모드 0'을 출력한다.

이 경우, 표 2를 참조하면, '고장모드 0'에 대응하는 진단결과는 '태양광발전 시스템 정지(인버터 정지, 정전, 적설)'가 되는데, 진단결과 표시부(500)는 고장 진단부(200)로부터 해당 고장모드 신호를 수신하여 '고장모드 0' 및 '태양광발전 시스템 정지(인버터 정지, 정전, 적설)'를 디스플레이한다.

또 다른 예에서, 표 1을 참조하면, 고장 진단부(200)는 Y_R _, _Meas값이 0.3보다 작고, Y_A _, _Resi값의 절대값이 0.35보다 크며, Y_P _, _Resi값의 절대값이 0.35보다 크고, Y_P,Meas값이 0.02보다 작으며, 발생횟수가 4번 이하인 경우, I_A _, _Resi이 0.35 이상이며, '고장모드 9'를 출력한다.

이 경우에는, 표 2를 참조하면, '고장모드 9'에 대응하는 진단결과는 '저 일사강도 영역'이 되고, 진단결과 표시부(500)는 고장 진단부(200)로부터 해당 고장모드 신호를 수신하여 '고장모드 9' 및 이에 대응되는 '저 일사강도 영역'을 디스플레이한다.

이력관리부(300)는 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 진단결과, 미지고장 혹은 이상이 발생하는 경우의 추정값, 차이값 및 발생횟수와 고장모드 및 이에 대응하는 진단결과를 고장/이상 데이터베이스(400)에 데이터베이스화한다(S60).

구체적으로, 이력관리부(300)는 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R _, _Resi값이 고장/이상 데이터베이스(400)에 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우, Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M,Resi, Y_R _, _Resi값 및 과거의 정상운전 데이터에 기초하여, 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 상기 진단결과 및 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값과 새로운 고장모드 및 이에 대응하는 진단 결과를 고장/이상 데이터베이스(400)에 데이터베이스화한다.

도 3은 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 실제 출력값을 도시한 그래프이다.

도 3은 상기 수학식 0, 수학식 4, 수학식 5 및 수학식 7을 사용하여 계통연계형 태양광발전 어레이의 등가가동시간 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간 추정값과 실제 출력값을 매 15분별로 도시한 것을 나타낸다.

도 4는 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 추정값과 실제 출력값을 도시한 그래프이다.

도 4는 수학식 수학식 0, 수학식 1, 수학식 6 및 수학식 7을 사용하여 태양 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 직류전류의 추정값과 실제 출력값을 매 15분별로 도시한 것을 나타낸다.

도 5는 도 2의 고장 진단 방법에 의해 산출된 태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이(20)의 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 직류전류, 태양광발전 어레이의 표면온도 및 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 실제 출력값의 차이값을 도시한 그래프이다.

도 5는 수학식 0 내지 7을 사용하여 태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 태양광발전 시스템의 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이(20)의 직류전류의 추정값과 실제 출력값의 차이값을 매 15분별로 도시한 것을 나타낸다.

도 6은 도 2의 고장 진단 방법에 의해 태양광발전 시스템의 고장모드를 산출한 결과를 도시한 그래프이다.

도 6은 수학식 0 내지 7을 사용하여 태양 광발전 시스템의 실제 출력값, 차이값 및 발생회수로부터 고장 진단 방법에 의해 태양광발전 시스템의 고장모드의 산출 결과를 매 15분별로 도시한 것을 나타낸다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허등록청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10 : 태양 20 : 태양광발전 어레이
30 : 태양광발전 인버터
40 : 계통연계형 태양광발전 시스템의 발전성능 추정 장치
100 : 성능 데이터베이스 200 : 고장 진단부
300 : 고장/이상 데이터베이스 400 : 이력관리부
500 : 진단결과 표시부 600 : 메모리

Claims

등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법에 있어서, 상기 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법은,
상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P,Meas), 태양광 발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A,Meas) 및 태양 등가 가동시간(Y_R,Meas)으로 변환하여 산출하는 단계;
상기 등가 가동시간(Y_P,Meas, Y_A,Meas, Y_R,Meas), 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M,Meas) 및 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A,Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도 추정값(T_M,Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간 추정값(Y_P,Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값(Y_A,Esti), 태양 등가 가동시간 추정값(Y_R,Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류 추정값(I_A,Esti)을 산출하는 단계;
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P,Esti, Y_A,Esti, Y_R,Esti, I_A,Esti, T_M,Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P,Meas, Y_A,Meas, Y_R,Meas, I_A,Meas, T_M,Meas)의 차이값(Y_P,Resi, Y_A,Resi, Y_R,Resi, I_A,Resi, T_M,Resi)을 산출하는 단계;
상기 태양 등가 가동시간(Y_R,Meas), 상기 차이값 및 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P,Meas)을 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계를 통해 상기 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 태양광발전 시스템의 고장모드를 출력하는 단계를 포함하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
제1항에 있어서,
상기 태양 등가 가동시간(Y_R,Meas), 상기 차이값(Y_P,Resi, Y_A,Resi, Y_R,Resi, I_A,Resi, T_M,Resi) 및 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P,Meas)을 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하는 단계는,
상기 Y_R,Meas, Y_A,Resi, Y_P,Resi, Y_P,Meas값을 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 순차적으로 비교하되, 상기 Y_R,Meas, Y_A,Resi, Y_P,Resi, Y_P,Meas값을 모두 만족하는 횟수인 발생횟수(Freq)가 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, I_A,Resi, T_M,Resi 및 Y_R,Resi값을 순차적으로 비교하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
제1항에 있어서,
상기 고장모드를 출력하는 단계를 통해 고장모드가 출력되면,
상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 상기 고장모드와 대응되는 진단결과를 진단결과 표시부에 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
제2항에 있어서,
상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R _, _Resi값이 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우,
상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값 및 과거의 정상운전 데이터에 기초하여, 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 상기 진단결과 및 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값을 고장/이상 데이터베이스에 데이터베이스화하는 이력관리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
제1항에 있어서,
상기 태양광발전 어레이의 직류전류의 추정은,
성능데이터베이스의 운전데이터로부터 태양광발전 시스템의 일사강도를 미리 설정된 복수 개의 시간간격별로 하기 수학식1에 의해서 태양 등가 가동시간 (Y_R,Meas)으로부터 태양광발전 어레이의 직류전류를 추정하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
[수학식 1]

여기서, I_A,Esti : 태양광발전 어레이의 직류전류 추정값
Y_R,Meas : 태양 등가 가동시간 출력값
A_ai 및 B_ai : 태양광발전 어레이 직류전류 보정상수
η_a : 태양광발전 어레이 노화계수 (0.8-1.0)
η_an : 운전년수별 태양광발전 어레이 노화계수 (1-30)
n : 운전년수 (1-30)
T_min : 시간 간격(분)
제1항에 있어서,
상기 태양광발전 어레이의 표면온도의 추정은,
태양 등가 가동시간(Y_R,Meas)과 외기 온도 및 풍속값으로부터 미리 설정된 시간간격별로 추정하되, 상기 외기 온도값만이 존재하는 경우, 하기 수학식 2에 의해 추정되고, 상기 외기 온도 및 상기 풍속값이 존재하는 경우에는 하기 수학식 3에 의해서 추정하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
[수학식 2]

여기서, T_M,Esti : 태양광발전 모듈 표면온도(℃),
T_a : 외기온도(℃),
α_tm : 태양광발전 어레이 온도보정계수,
Y_R,Meas : 태양 등가 가동시간,
A_m : 태양광어레이 온도보정상수,
T_min : 시간 간격(분)
[수학식 3]

여기서, T_M,Esti : 태양광발전 모듈 표면온도(℃),
T_a : 외기온도(℃),
α_tm : 태양광발전 모듈 온도보정계수,
V_w : 풍속(m/s),
A_m : 태양광발전 모듈 온도보정상수,
T_min : 시간 간격(분)
제1항에 있어서,
상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 추정은,
상기 태양 등가 가동시간(Y_R,Meas)과 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M,Meas) 출력값으로부터 미리 설정된 시간별로 수학식 4에 의해서 추정되는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
[수학식 4]

여기서, Y_A,Esti : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값,
A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수,
α_t : 태양광발전 어레이 온도 보정계수,
A_t : 태양광발전 어레이 온도 보정상수,
T_M,Meas : 태양광발전 모듈 표면온도 출력값(℃),
T_min : 시간 간격(분)
제1항에 있어서,
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정은,
상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값(Y_A,Esti)으로부터 미리 설정된 시간간격별로 하기의 수학식 5에 의해서 추정되는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
[수학식 5]

여기서, Y_P,Esti : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 추정값,
A_p, B_p 및 C_p : 태양광발전 시스템 출력 보정계수,
T_min : 시간 간격(분)
제1항에 있어서,
상기 태양 등가 가동시간의 추정은,
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P,Meas)으로부터 태양 등가 가동시간 추정값(Y_R,Esti)을 하기 수학식 6에 의해 미리 설정된 시간간격별로 추정하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단방법.
[수학식 6]

여기서, Y_R,Esti: 태양 등가 가동시간 추정값
Y_P,Meas : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 출력값
α_t : 태양광발전 어레이 온도 보정계수 (-0.01～-0.001)
T_M,Meas : 태양광발전 어레이 표면온도 (℃)
A_at 및 B_at : 태양광발전 어레이 온도보정상수
A_a, B_a 및 C_a : 태양광발전 어레이 출력 보정계수
T_min : 시간 간격(분)
제1항에 있어서,
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P _, _Esti, Y_A _, _Esti, Y_R _, _Esti, I_A _, _Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P,Meas, Y_A,Meas, Y_R,Meas, I_A,Meas, T_M _, _Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하는 단계는,
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값의 차이값을 하기 수학식 7에 의해 미리 설정된 시간간격별로 산출하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 방법.
[수학식 7]

여기서, Y_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 차이값
Y_P _, _Resi : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값
Y_R _, _Resi : 태양 등가 가동시간 차이값
I_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 직류전류 차이값
T_M _, _Resi : 태양광발전 어레이 표면온도 차이값
태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력, 일사강도, 온도 및 풍속값을 포함하는 운전 데이터를 저장하는 성능 데이터베이스;
상기 태양광발전 시스템의 고장 및 이상 상태에 대응하는 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A,Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi), 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas) 및 발생빈도(F_req)에 대한 데이터를 포함하는 고장/이상 데이터베이스; 및
상기 성능 데이터베이스에서 수집된 상기 운전 데이터를 기초로 상기 태양광발전 시스템의 직류전력, 교류전력 및 일사강도 값을 각각 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas)으로 변환하고, 상기 등가 가동시간(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas), 상기 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Meas) 및 상기 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Meas)에 기초하여, 태양광발전 어레이의 표면온도(T_M _, _Esti), 태양광발전 시스템의 등가 가동시간(Y_P _, _Esti), 태양광발전 어레이의 등가 가동시간(Y_A _, _Esti), 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Esti) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(I_A _, _Esti)를 추정하며, 상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값(Y_P,Esti, Y_A,Esti, Y_R,Esti, I_A,Esti, T_M _, _Esti)과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값(Y_P _, _Meas, Y_A _, _Meas, Y_R _, _Meas, I_A _, _Meas, T_M,Meas)의 차이값(Y_P _, _Resi, Y_A _, _Resi, Y_R _, _Resi, I_A _, _Resi, T_M _, _Resi)을 산출하고, 상기 태양 등가 가동시간(Y_R _, _Meas), 상기 차이값 및 상기 태양광발전 시스템 등가 가동시간(Y_P _, _Meas)이 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 비교하여 상기 미리 설정된 기준을 만족하는 경우 태양광발전 시스템의 고장모드를 출력하는 고장 진단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치.
제11항에 있어서,
상기 고장 진단부를 통해 상기 고장모드를 수신하여, 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 상기 고장모드와 대응되는 진단결과를 표시하는 진단결과 표시부; 및
상기 수집된 운전 데이터와 상기 출력값 및 상기 추정값에 대한 정보를 저장하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치.
제11항에 있어서,
상기 고장 진단부는,.
상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 상기 고장/이상 데이터베이스에 저장된 미리 설정된 기준과 순차적으로 비교하되, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas값을 모두 만족하는 횟수인 발생횟수(Freq)가 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하는 경우, I_A _, _Resi, T_M,Resi 및 Y_R _, _Resi값을 순차적으로 비교하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치.
제13항에 있어서,
상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi 및 Y_R _, _Resi값이 상기 고장/이상 데이터베이스에 미리 설정된 기준을 만족하지 않는 경우, 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값 및 과거의 정상운전 데이터에 기초하여, 미지고장 혹은 이상 유무를 진단하고, 상기 진단결과 및 상기 Y_R _, _Meas, Y_A _, _Resi, Y_P _, _Resi, Y_P _, _Meas, 발생횟수(Freq), I_A _, _Resi, T_M _, _Resi, Y_R _, _Resi값을 고장/이상 데이터베이스에 데이터베이스화하는 이력관리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치.
제11항에 있어서,
상기 고장 진단부는,
상기 태양광발전 시스템의 등가 가동시간의 추정값과 각각의 상기 등가 가동시간의 실제 출력값의 차이값을 하기 수학식 7에 의해 미리 설정된 시간간격별로 산출하는 것을 특징으로 하는 등가 가동시간 개념을 이용한 계통연계형 태양광발전 시스템의 고장 진단 장치.
[수학식 7]

여기서, Y_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 차이값
Y_P _, _Resi : 태양광발전 시스템 등가 가동시간 차이값
Y_R _, _Resi : 태양 등가 가동시간 차이값
I_A _, _Resi : 태양광발전 어레이의 직류전류 차이값
T_M _, _Resi : 태양광발전 어레이 표면온도 차이값