KR101380366B1 - System for monitoring photovoltaic power generation using power line communication - Google Patents

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KR101380366B1 KR1020130028653A KR20130028653A KR101380366B1 KR 101380366 B1 KR101380366 B1 KR 101380366B1 KR 1020130028653 A KR1020130028653 A KR 1020130028653A KR 20130028653 A KR20130028653 A KR 20130028653A KR 101380366 B1 KR101380366 B1 KR 101380366B1
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Abstract

A system for monitoring a photovoltaic power generation is disclosed. The monitoring system for photovoltaic power generation monitors the photovoltaic power generation system that includes a solar cell panel; a joining part including a reverse voltage preventing diode that is connected to the solar cell panel and prevents current generated by the solar cell plate from flowing backward; and a connection terminal box receiving power transferred via the joining part. And, the monitoring system includes a sensor for monitoring the state of the solar cell panel; and a power line modem delivering sensed information from the sensor via a power line for power transmission and including a coupling capacitor connected in parallel with the reverse voltage preventing diode. The solar cell panel is monitored using power line communications. Accordingly, communications failure due to RF interference or the need for setting up a separate communications line can be eliminated, while the solar cell panel can be effectively monitored on a per-module basis. In particular, the power line modem includes the coupling capacitor, enabling bi-directional communications for monitoring the solar cell panel. [Reference numerals] (1000) Photovoltaic power generation monitoring system; (1100) Sensor; (1200) Power line modem; (1210) Coupling capacitor; (1300) Central command unit; (2000) Photovoltaic generation system; (2100) Solar cell plate; (2200) Joining part; (2210) Reverse voltage preventing diode; (2300) Connection terminal box

Description

전력선 통신을 이용한 태양광 발전 감시 시스템{SYSTEM FOR MONITORING PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION USING POWER LINE COMMUNICATION}Solar Power Monitoring System using Power Line Communication {SYSTEM FOR MONITORING PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION USING POWER LINE COMMUNICATION}

본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 발전 시스템의 정상 동작을 감시하기 위한 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a solar power generation system, and more particularly to a monitoring system for monitoring the normal operation of the solar power generation system.

태양 에너지는 매우 중요한 미래의 에너지 자원으로서 화석 연료가 고갈되고 있고, 지구 온난화가 심각해지는 지금 이와 관련한 전세계적인 투자가 활발하게 진행되고 있다. Solar energy is a very important future energy source, and fossil fuels are being depleted, and global warming is aggravating global investment in this regard.

반도체 기술의 발전으로 최근에는 태양광을 직접 받아서 전기를 발생시키는 태양전지판이 새로운 에너지원으로 대두되어 그 사용범위를 넓혀가고 있는 추세이며, 태양전지판의 효율이 점진적으로 개선되면서 경제성도 보장되는 추세로 진화하고 있다.In recent years, with the development of semiconductor technology, solar panels that directly receive sunlight and generate electricity are emerging as new energy sources, and the range of their use is expanding, and as the efficiency of solar panels is gradually improved, economic efficiency is also guaranteed. It is evolving.

현재의 기술 개발 추세로 볼 때 2015년에는 태양전지를 이용한 발전이 화석연료 발전의 경제성을 추월할 것으로 예상되고 있으며, 이와 관련한 다양한 기술 개발이 진행되고 있다. According to the current technology development trend, it is expected that power generation using solar cells will surpass the economics of fossil fuel power generation in 2015, and various technology developments in this regard are progressing.

태양전지판은 태양광을 전기로 변환하는 단위셀을 여러개 직렬 또는 병렬로 연결하여 전압과 전류를 발생하고 있으며, 따라서 단위셀에 이상이 발생하게 되는 경우 태양광 전체가 이상 동작을 하게 된다.The solar panel generates voltage and current by connecting a plurality of unit cells converting sunlight into electricity in series or in parallel. Therefore, when an abnormality occurs in a unit cell, the entire solar cell operates abnormally.

현재 널리 이용되는 태양전지판의 경우 400W의 전력을 생산할 수 있으며, 4kW의 발전을 위해서는 10개의 태양전지판이 직렬로 연결되어야 한다. 이때 만일 1개의 태양전지판이 효율이 저하되어 200W의 전력을 생산한다고 하면 전체적인 생산량은 3800W가 아니는 2kW로 저하된다. Currently widely used solar panels can produce 400W of power, and 10 solar panels must be connected in series for the power generation of 4kW. At this time, if one solar panel decreases the efficiency to produce 200W of power, the overall output is reduced to 2kW instead of 3800W.

이러한 이유는 태양전지판이 직렬로 연결되어 있으므로 1개의 태양전지판의 전력이 1/2로 떨어지는 경우 다른 태양전지판의 전압은 그대로이지만 발생하는 전류치가 떨어지면서 전체적인 발전량이 1/2로 감소하게 된다.For this reason, since the solar panels are connected in series, when the power of one solar panel is reduced to 1/2, the voltage of the other solar panel is the same but the generated current value decreases and the overall power generation is reduced to 1/2.

다시 정리하면, 전기회로에서 직렬 또는 병렬로 연결된 회로에서 그 중 어느 하나라도 불량이 발생하게 되면 전체 회로가 이상 동작을 하게 되며 불량이 발생한 부분을 정확하게 파악하여 조치할 수 있다면 효율은 개선될 수 있다. In other words, if any one of the circuits connected in series or in parallel in the electrical circuit fails, the entire circuit will behave abnormally, and efficiency can be improved if the faulty part can be correctly identified and corrected. .

일반적으로 전류 용량을 크게 하기 위해서는 태양전지판을 병렬로 연결하고, 전압을 크게 하기 위해서는 태양전지판을 직렬로 연결하게 된다. 태양광 발전 용량을 증가시키기 위해서는 전압과 전류를 모두 증가시켜야 하므로 태양전지판을 직렬과 병렬로 혼용하여 구성하는 것이 일반적이다.Generally, solar panels are connected in parallel to increase the current capacity, and solar panels are connected in series to increase the voltage. In order to increase the photovoltaic power generation capacity, both voltage and current must be increased, so it is common to combine solar panels in series and in parallel.

이와 같은 구조에서 특정한 태양전지판에 이상이 발생하여 발생하는 전압이 다른 태양전지판과 차이가 나게 된다면 전체적인 태양전지판의 발전효율에 문제를 주게 된다. In such a structure, if a voltage occurs due to an abnormality in a specific solar panel and is different from other solar panels, there is a problem in power generation efficiency of the entire solar panel.

따라서 어느 태양전지판에 문제가 발생하였는지를 조기에 발견하여 대응하는 것이 매우 중요하며 불량이 발생한 태양전지판은 조기에 교체하여야 한다. 이를 위해서 각각의 태양전지판 상황을 감시하여 조치하는 모듈 단위 태양광 감시 시스템은 중요하다고 하겠다.Therefore, it is very important to detect and respond to which solar panel problem occurred early and to replace the defective solar panel early. For this purpose, it is important to have a module-based solar monitoring system that monitors and measures each solar panel situation.

태양전지판을 모듈 단위로 감시하고자 하는 방법에는 다양한 시도가 있었다. 가장 대표적인 것이 무선 통신의 일종인 지그비를 이용하는 방식이다. 지그비를 이용하여 다수의 태양전지판의 상태를 감시하는 방식은 상용화되어 사용되고 있다. 지그비의 경우는 무선 통신 고유의 문제점인 전파 간섭 등의 요인으로 인하여 통신 장애가 발생한다는 문제점이 있다.Various attempts have been made to monitor solar panels in module units. The most representative one is using Zigbee, a kind of wireless communication. The method of monitoring the state of many solar panels using Zigbee is commercially used. In the case of Zigbee, there is a problem that communication failure occurs due to factors such as radio wave interference, which is inherent in wireless communication.

태양전지판을 개별적으로 감시하기 위해서 별도의 통신선로를 이용하는 방식이 있었으나, 이와 같은 방식은 별도의 통신 선로를 배선하여야 한다는 문제점을 가지고 있다. There was a method of using a separate communication line to monitor the solar panels individually, but this method has a problem that a separate communication line must be wired.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 전파 간섭으로 인한 통신 장애나 별도의 통신 선로를 배선하여야 하는 문제가 없으면서도 효과적으로 태양 전지판을 모듈 단위로 감시할 수 있는 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is possible to effectively monitor the solar panels in module units without the problem of wiring due to radio interference or a separate communication line. It is an object to provide a system.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템은, 태양 전지판, 태양 전지판이 연결되며 태양 전지판에서 생산된 전력이 역류하지 못하도록 하는 역전압 방지 다이오드를 포함하는 접합부, 및 접합부를 통해 전달된 전력을 전달받는 접속 단자함을 포함하는 태양광 발전 시스템을 감시하기 위한 모니터링 시스템으로서, 태양 전지판의 상태를 감지하는 센서부, 및 센서부로부터 전달받은 감지 정보를 전력을 전송하는 전력선을 이용하여 전달하며 역전압 다이오드와 병렬 연결되는 커플링 커패시터를 포함하는 전력선 모뎀부를 포함한다.In order to achieve the above object, the solar power monitoring system according to the present invention includes a solar panel, a junction including a reverse voltage preventing diode connected to the solar panel and preventing power generated from the solar panel from flowing back, and the junction. A monitoring system for monitoring a photovoltaic power generation system including a connection terminal box for receiving the received power, the monitoring unit for detecting the state of the solar panel, and transfers the sensing information received from the sensor unit using a power line for transmitting power And a power line modem unit including a coupling capacitor connected in parallel with the reverse voltage diode.

이와 같이, 전력선 통신을 이용하여 태양 전지판을 모니터링함으로써, 전파 간섭으로 인한 통신 장애나 별도의 통신 선로를 배선하여야 하는 문제가 없으면서도 효과적으로 태양 전지판을 모듈 단위로 감시할 수 있는 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공할 수 있게 된다. 특히, 전력선 모뎀부에 커플링 커패시터를 포함함으로써, 태양 전지판의 감시를 위한 양방향 통신이 가능해 지게 된다.As such, by monitoring the solar panel using power line communication, there is a solar power monitoring system that can effectively monitor the solar panel module by module without any problem of communication interference due to radio interference or wiring of a separate communication line. It can be provided. In particular, by including a coupling capacitor in the power line modem unit, two-way communication for monitoring the solar panel becomes possible.

또한, 접속 단자함을 통해 상기 감지 정보를 전달받고, 전력선 모뎀부로 제어 정보를 전송하는 중앙 관제부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a central control unit receiving the sensing information through a connection terminal box and transmitting control information to the power line modem unit.

또한, 전력선 모뎀부는, 센서부로부터 전달된 신호를 변조하는 변조부, 변조부에서 전달된 신호를 상기 전력선을 통해 전송하는 아날로그 입출력 회로부, 및 아날로그 입출력 회로부로부터 전달된 신호를 복조하는 복조부를 더 포함할 수 있다.The power line modem unit may further include a modulation unit for modulating a signal transmitted from a sensor unit, an analog input / output circuit unit for transmitting a signal transmitted from the modulation unit through the power line, and a demodulation unit for demodulating a signal transmitted from the analog input / output circuit unit. can do.

또한, 센서부는, 태양 전지판에서 생산된 전력의 전압을 감지하는 전압 감지 회로부, 태양 전지판에서 생산된 전력의 전류를 감지하는 전류 감지 회로부, 및 전압 감지 회로부 및 전류 감지 회로부에서 전달된 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 AD 변환 회로를 포함할 수 있다.In addition, the sensor unit, the voltage sensing circuit unit for sensing the voltage of the power produced by the solar panel, the current sensing circuit unit for sensing the current of the power produced by the solar panel, and the analog signal transmitted from the voltage sensing circuit unit and the current sensing circuit unit digitally It may include an AD conversion circuit for converting.

본 발명에 의하면, 전력선 통신을 이용하여 태양 전지판을 모니터링함으로써, 전파 간섭으로 인한 통신 장애나 별도의 통신 선로를 배선하여야 하는 문제가 없으면서도 효과적으로 태양 전지판을 모듈 단위로 감시할 수 있는 태양광 발전 모니터링 시스템을 제공할 수 있게 된다. According to the present invention, by monitoring the solar panel using the power line communication, there is no problem of wiring due to radio interference or the need to wire a separate communication line, without having to wire the solar panel monitoring module solar power generation effectively To provide a system.

특히, 전력선 모뎀부에 커플링 커패시터를 포함함으로써, 태양 전지판의 감시를 위한 양방향 통신이 가능해 지게 된다.In particular, by including a coupling capacitor in the power line modem unit, two-way communication for monitoring the solar panel becomes possible.

도 1은 본 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 태양광 발전 감시 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도.
도 2는 도 1의 태양광 발전 감시 시스템의 구체적인 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 센서부의 개략적인 블록도.
도 4는 도 2의 전력선 모뎀부의 개략적인 블록도.
도 5, 및 도 6은 도 2의 전력선 모뎀부가 커플링 커패시터를 구비하지 않은 경우, 전력선 통신의 수행 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 7은 도 2의 태양광 발전 감시 시스템에서의 전력선 통신 수행 상태를 개략적으로 도시한 도면.1 is a schematic block diagram of one embodiment of a solar power monitoring system using power line communication in accordance with the present invention.
2 is a view schematically showing a specific use state of the solar power monitoring system of FIG.
3 is a schematic block diagram of a sensor unit of FIG. 2;
4 is a schematic block diagram of the power line modem unit of FIG.
5 and 6 schematically show a state of performing power line communication when the power line modem unit of FIG. 2 does not have a coupling capacitor.
FIG. 7 is a view schematically showing a power line communication performance state in the solar power monitoring system of FIG. 2.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 태양광 발전 감시 시스템의 일 실시예의 개략적인 블록도이다.1 is a schematic block diagram of an embodiment of a solar power monitoring system using power line communication according to the present invention.

도 1에서, 태양광 발전 감시 시스템(1000)은 센서부(1100), 전력선 모뎀부(1200), 및 중앙 관제부(1300)을 포함하고 있으며, 전력선 모뎀부(1200)는 다시 커플링 커패시터(1210)를 포함하고 있다.In FIG. 1, the solar power monitoring system 1000 includes a sensor unit 1100, a power line modem unit 1200, and a central control unit 1300, and the power line modem unit 1200 again includes a coupling capacitor ( 1210).

태양광 발전 감시 시스템(1000)은 태양광 발전 시스템(2000)의 동작 상태를 감시하기 위한 시스템으로서, 태양광 발전 시스템(2000)은 태양 전지판(2100), 접합부(2200), 및 접속 단자함(2300)을 포함하고 잇으며, 접합부(2200)는 다시 역접압 방지 다이오드(2210)를 포함하고 있다.The photovoltaic power generation monitoring system 1000 is a system for monitoring an operating state of the photovoltaic power generation system 2000. The photovoltaic power generation system 2000 includes a solar panel 2100, a junction portion 2200, and a connection terminal box 2300. ), And the junction 2200 again includes a reverse voltage preventing diode 2210.

도 2는 도 1의 태양광 발전 감시 시스템의 구체적인 사용 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 2 is a view schematically showing a specific use state of the solar power monitoring system of FIG. 1.

도 2에서, 다수의 태양 전지판(100)들이 각각에 대응하는 접합부(103)를 통해 접속 단자함(105)에 연결되어 있고, 센서부(101), 및 전력선 모뎀부(102)는 각각의 태양 전지판(100)에 대응하여 설치되며, 중앙 관제부(106)는 접속 단자함(105)을 통해 다수의 전력선 모뎀부(102)와 연결되어 있는 것을 확인할 수 있다.In FIG. 2, a plurality of solar panels 100 are connected to the connection terminal box 105 via corresponding junctions 103, respectively, and the sensor unit 101 and the power line modem unit 102 are each solar panel. It is installed corresponding to the (100), it can be seen that the central control unit 106 is connected to the plurality of power line modem unit 102 through the connection terminal box 105.

또한, 접합부(103)에는 역전압 방지 다이오드(104)가 설치되어 있으며, 이와 병렬로 커플링 커패시터(107)가 설치되어 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, the junction portion 103 is provided with a reverse voltage prevention diode 104, it can be seen that the coupling capacitor 107 is provided in parallel with this.

센서부(101)는 태양 전지판(100)의 상태를 감지한다. 센서부(101)는 태양 전지판(100)에서 나오는 출력 전압 및 전류를 측정하는 회로부로서, 전압 감지 회로부와 전류 감지 회로부로 구성되고, 각각의 전압과 전류를 디지털 데이터로 변환하기 위한 AD(Analog-Digital) 변환부를 포함할 수 있다. The sensor unit 101 detects a state of the solar panel 100. The sensor unit 101 is a circuit unit for measuring the output voltage and current from the solar panel 100, and includes a voltage sensing circuit unit and a current sensing circuit unit. The sensor unit 101 converts respective voltages and currents into digital data. Digital) may include a conversion unit.

도 3은 도 2의 센서부의 개략적인 블록도이다.3 is a schematic block diagram of a sensor unit of FIG. 2.

도 3에서, 센서부는 전압 감지 회로부(201), 전류 감지 회로부(202), AD 변환부(203)를 포함하고 있다.In FIG. 3, the sensor unit includes a voltage sensing circuit 201, a current sensing circuit 202, and an AD converter 203.

전압 감지 회로부(201)는 태양 전지판(100)에서 생산된 전력의 전압을 감지하고, 전류 감지 회로부(202)는 태양 전지판(100)에서 생산된 전력의 전류를 감지하며, AD 변환부(203)는 전압 감지 회로부(201) 및 전류 감지 회로부(202)에서 전달된 아날로그 신호를 디지털로 변환한다. The voltage sensing circuit unit 201 detects the voltage of the power produced by the solar panel 100, the current sensing circuit unit 202 detects the current of the power produced by the solar panel 100, and the AD converter 203. Converts the analog signals transmitted from the voltage sensing circuit unit 201 and the current sensing circuit unit 202 into digital.

전압 감지 회로부(201)는 저항을 이용하여 태양 전지판(100)에서 오는 높은 전압을 분압하여 작은 전압으로 스케일 다운하여 AD 변환부(203)에 인가하여 측정하고, 전류 감지 회로부(202)는 매우 작은 저항을 직렬로 연결하여 양단 전압을 AD 변환부에 인가하여 측정하는 것이 바람직하다.The voltage sensing circuit unit 201 divides the high voltage coming from the solar panel 100 by using a resistor, scales it down to a small voltage, applies it to the AD converter 203, and measures the current sensing circuit unit 202. It is preferable to measure the resistance by connecting the resistors in series and applying the voltage at both ends to the AD converter.

전력선 모뎀부(102)는 센서부(101)로부터 전달받은 감지 정보를 전력을 전송하는 전력선을 이용하여 전달한다. 전력선 모뎀부(102)는 변조기, 복조기, 아날로그 입출력 회로부, 서지 보호부, 커플링 트랜스포머, 커플링 캐패시터를 포함할 수 있다. 전력선 모뎀은 변조기, 복조기, 아날로그 입출력 회로부, 서지 보호부, 커플링 트랜스포머로만 구성될 수도 있지만, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 커플링 캐패시터를 추가하여 구성된다.The power line modem unit 102 transmits the sensing information received from the sensor unit 101 using a power line for transmitting power. The power line modem unit 102 may include a modulator, a demodulator, an analog input / output circuit unit, a surge protection unit, a coupling transformer, and a coupling capacitor. The power line modem may consist only of a modulator, a demodulator, an analog input / output circuit section, a surge protection section, and a coupling transformer, but in order to achieve the object of the present invention, a coupling capacitor is added.

도 4는 도 2의 전력선 모뎀부의 개략적인 블록도이다.4 is a schematic block diagram of the power line modem unit of FIG. 2.

도 4에서 전력선 모뎀부(102)는 변조부(300), 복조부(301), 아날로그 입출력 회로부(302), 서지 보호부(303), 커플링 트랜스포머(304), 및 커플링 커패시터(305)를 포함하고 있다.In FIG. 4, the power line modem unit 102 includes a modulation unit 300, a demodulation unit 301, an analog input / output circuit unit 302, a surge protection unit 303, a coupling transformer 304, and a coupling capacitor 305. It includes.

변조부(300)는 센서부(101)로부터 전달된 신호를 변조하고, 아날로그 입출력 회로부(302)는 변조부(300)에서 전달된 신호를 전력선을 통해 전송하며, 복조부(301)는 아날로그 입출력 회로부(302)로부터 전달된 신호를 복조한다.The modulator 300 modulates the signal transmitted from the sensor unit 101, the analog input / output circuit unit 302 transmits the signal transmitted from the modulator 300 through a power line, and the demodulator 301 performs analog input / output. The signal transmitted from the circuit unit 302 is demodulated.

커플링 커패시터(305)는 역전압 방지 다이오드(104)와 병렬 연결되어 전력선을 통한 양방향 통신이 가능하도록 해 준다.The coupling capacitor 305 is connected in parallel with the reverse voltage protection diode 104 to enable bidirectional communication over the power line.

태양 전지판(100)과 태양 전지판(100)을 연결하는 장치를 접합부(103; 영어로는 Junction Box라고 함)라고 하는데 이러한 접합(103)부에는 역전압을 방지하기 위한 역전압 방지 다이오드(104)가 내장되어 있다. The device connecting the solar panel 100 and the solar panel 100 is called a junction part 103 (called a junction box in English), and the junction 103 has a reverse voltage prevention diode 104 for preventing a reverse voltage. Is built in.

역전압 방지 다이오드(104)는 각각의 태양 전지판(100)이 직렬로 연결되어 있는 경우 어느 특정한 태양 전지판(100)의 전압이 낮고, 인접한 태양 전지판(100)의 전압이 높은 경우 전압이 역류하면서 태양 전지판(104)에 손상을 주는 것을 방지하기 위한 것이다. The reverse voltage preventing diode 104 has a low voltage of a particular solar panel 100 when each solar panel 100 is connected in series, and reverses the voltage when the voltage of the adjacent solar panel 100 is high. This is to prevent damage to the panel 104.

태양 전지판(100)에서는 일반적으로 DC 전압이 발생되어 출력되며, 태양 전지판(100)이 직렬로 연결된다는 것은 밧데리가 직렬로 연결된 것과 마찬가지의 상태이다. 이와 같은 경우 중간의 밧데리가 전압이 저하되는 경우 앞선 밧데리의 전위차로 인하여 전압이 역으로 흐르는 경우가 발생할 수 있는데, 이와 같은 경우가 역류가 발생하는 경우이다. 역전압 방지 다이오드(104)는 이와 같은 역류를 방지하기 위한 것이다.In the solar panel 100, a DC voltage is generally generated and output, and the solar panel 100 is connected in series in the same state as the batteries are connected in series. In this case, if the battery in the middle of the voltage is lowered, the voltage may flow backward due to the potential difference of the previous battery, this is the case that the reverse flow occurs. The reverse voltage preventing diode 104 is to prevent such a reverse flow.

전력선 통신 방식을 이용하여 태양광 발전 시스템을 감시하는 방법은 별도의 배선이 없이 태양 전지판(100) 사이에 배선된 전력선을 통하여 통신을 수행할 수 있으므로 최근 들어 관심이 집중되고 있다. The method of monitoring a photovoltaic power generation system using a power line communication method has recently attracted attention because communication can be performed through power lines wired between solar panels 100 without separate wiring.

그러나, 태양광 발전 시스템의 접합부(103)에 설치된 역전압 방지 다이오드(104)는 그 특성에 의하여 한쪽 방향으로만 신호가 흐르도록 되어 있으므로 전력선 모뎀의 양방향 통신을 방해하게 된다.However, since the reverse voltage prevention diode 104 installed at the junction 103 of the photovoltaic system is allowed to flow in only one direction due to its characteristics, it prevents bidirectional communication of the power line modem.

도 5, 및 도 6은 도 2의 전력선 모뎀부가 커플링 커패시터를 구비하지 않은 경우, 전력선 통신의 수행 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.5 and 6 are diagrams schematically illustrating a state of performing power line communication when the power line modem unit of FIG. 2 does not include a coupling capacitor.

도 5, 및 도 6에서 접합부(103)에 설치된 역전압 방지 다이오드(104)에 의해 역방향 다이오드의 순방향으로는 전력선 통신이 가능하지만, 역방향으로는 전력선 통신이 불가능한 것을 확인할 수 있다.5 and 6, the reverse voltage prevention diode 104 installed at the junction 103 enables power line communication in the forward direction of the reverse diode, but power line communication in the reverse direction is impossible.

이와 같은 경우 전력선 통신이 양방향을 지원하지 못하므로 태양 전지판(100)에 설치된 전력선 모뎀부(102)는 전력선 송신부만을 구현하고, 반대편인 중앙 관제부(106)에는 전력선 수신부만 구현하는 단방향 통신만을 지원하는 구조를 가지게 된다.In this case, since the power line communication does not support bidirectional, the power line modem unit 102 installed in the solar panel 100 implements only the power line transmitter, and supports only one-way communication that implements only the power line receiver in the opposite central controller 106. It will have a structure.

본 발명에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해, 전력선 통신을 위한 커플링 캐패시터의 이용을 고안하였다. 전력선 모뎀 내부에 커플링 캐패시터 회로를 추가함으로써 전력선 통신 신호가 양방향으로 흘러 갈 수 있는 경로를 제공하여 모듈 단위 태양 전지판 감시에 있어서 양방향 통신이 지원되도록 하였다. In order to overcome this problem, the present invention devised the use of a coupling capacitor for power line communication. The addition of a coupling capacitor circuit inside the power line modem provides a path through which power line communication signals can flow in both directions, enabling bidirectional communication in module-level solar panel monitoring.

이때, 커플링 캐패시터로 사용되어야 하는 캐패시터는 극성을 가지지 않아야 하며, 내압이 최소한 1600V 이상이 되어야 하는 요구조건을 만족하여야 한다. At this time, the capacitor to be used as the coupling capacitor should not have polarity and satisfy the requirement that the breakdown voltage should be at least 1600V.

일반적으로 캐패시터에는 극성을 갖는 전해 캐패시터나 탄탈 캐패시터 등이 있다. 이와 같은 캐패시터는 극성을 가지고 있으므로 본 발명에서 목적으로 하는 태양 전지판 감시에는 적합하지 않다. In general, capacitors include polarized electrolytic capacitors and tantalum capacitors. Such capacitors have polarity and are therefore not suitable for monitoring solar panels aimed at in the present invention.

또한, 태양 전지판에서 발생하는 전압은 일반적으로 40V 정도가 발생하고 있고, 이러한 태양 전지판이 통상적으로 10개 정도가 직렬로 연결되므로 최대 전압은 400V까지 상승할 수 있다. 이때 안정적인 동작을 보장하기 위해서는 기본 전압의 4배 수준인 1600V까지를 보장할 수 있는 수준의 캐패시터를 사용하여야 하는 것이다. In addition, the voltage generated in the solar panel is generally generated about 40V, the maximum voltage can be raised to 400V because the solar panel is typically connected in series about 10. At this time, in order to guarantee stable operation, a capacitor having a level capable of guaranteeing up to 1600V, which is four times the basic voltage, should be used.

도 7은 도 2의 태양광 발전 감시 시스템에서의 전력선 통신 수행 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 7 is a view schematically illustrating a power line communication performance state in the solar power monitoring system of FIG. 2.

도 7에서 역전압 방지 다이오드의 역방향으로도 전력선 통신이 가능한 것을 확인할 수 있다.In FIG. 7, it can be seen that power line communication is possible in the reverse direction of the reverse voltage prevention diode.

중앙 관제부(106)는 접속 단자함(105)을 통해 전력선 모뎀부(102)에서 전송한 감지 정보를 전달받고, 전력선 모뎀부(102)로 제어 정보를 전송한다.
The central control unit 106 receives the sensing information transmitted from the power line modem unit 102 through the connection terminal box 105 and transmits control information to the power line modem unit 102.

본 발명은 태양광 발전 시스템에 있어서 태양전지판을 개별적으로 감시하고자 하는 경우 태양전지판의 전압과 전류를 파악하여 중앙 관리자에게 전송하는 시스템과 관련한 것이다. The present invention relates to a system for grasping the voltage and current of the solar panel and transmitting it to the central manager when the solar panel is to be individually monitored in the solar power generation system.

종래의 경우 태양전지판의 전압과 전류를 측정하여 무선 통신 방식인 지그비를 이용하여 중앙관제부에 전송하도록 구현되어 왔다. 또한 종래의 경우 태양전지판의 전압과 전류를 측정하여 별도의 통신선로를 이용하여 중앙관제부로 전송하는 방식으로 구현되어 왔다. In the related art, the voltage and the current of the solar panel have been measured and transmitted to the central control unit using Zigbee, which is a wireless communication method. In addition, the conventional case has been implemented by measuring the voltage and current of the solar panel and transmitting to the central control unit using a separate communication line.

최근 들어서는 전력선 모뎀을 이용하여 태양전지판의 전압과 전류치를 중앙관제부로 전송하는 기법에 대해서 구현이 시도되고 있으나, 태양 전지판과 태양 전지판을 연결하는 접합부에 장착되는 다이오드로 인하여 실질적인 구현이 이루지지 못하고 있는 실정이다.Recently, the implementation of a technique for transmitting the voltage and current of the solar panel to the central control unit using a power line modem has been attempted, but due to the diode mounted on the junction between the solar panel and the solar panel has not been practical implementation. It is true.

본 발명은 이러한 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 전력선 통신을 위한 커플링 캐패시터의 이용을 고안하였다. 전력선 모뎀 내부에 커플링 캐패시터 회로를 추가함으로서 전력선 통신 신호가 양방향으로 흘러 갈 수 있는 경로를 제공함으로서 모듈 단위 태양전지판 감시에 있어서 양방향 통신이 지원되도록 하였다.The present invention is to overcome this problem, and has devised the use of a coupling capacitor for power line communication. The addition of a coupling capacitor circuit inside the power line modem provides a path through which power line communication signals can flow in both directions, enabling bidirectional communication in module-level solar panel monitoring.

다시 말해, 본 발명에서는 전력선 모뎀의 입출력 단자에 커플링 캐패시터를 추가하는 것을 특징으로 한다. In other words, the present invention is characterized by adding a coupling capacitor to the input and output terminals of the power line modem.

이와 같이 양방향 통신이 지원되는 경우에는 태양전지판에서 발생하는 전압 및 전류의 상태 감시 정보를 중앙관제부로 전송하는 기능뿐만 아니라, 반대로 중앙관제부에서 태양전지판에 대한 적절한 조치를 원격에서 내려주는 것도 가능하다.
When bi-directional communication is supported, not only the function of transmitting the status monitoring information of the voltage and current generated from the solar panel to the central control unit, but also the central control unit can remotely provide appropriate measures for the solar panel. .

본 발명에서는 전력선 모뎀을 이용하여 태양전지판의 상태를 모듈 단위로 감시하며, 모듈에 장애가 발생한 경우 이를 관리자에게 통보하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 지원하는 모듈 단위 태양광 발전 감시 시스템을 제공한다.The present invention provides a module-based solar power monitoring system that monitors the state of a solar panel by module using a power line modem and notifies an administrator when a module failure occurs and takes appropriate measures.

이를 위해, 태양전지판(100) ; 태양전지판에서 나오는 전압과 전류를 감지하는 센서부(101); 태양전지판의 전압을 다른 태양전지판과 직렬 또는 병렬 연결하기 위한 접합부(103): 접합부 내부에 설치되어 역접압을 방지하기 위한 역전압 방지 다이오드(104); 센서부에서 감지된 태양전지판의 이상 유무 상태를 전력선 모뎀을 통하여 전송하기 위한 전력선 모뎀부(102); 다수의 태양전지판을 일대일로 접속하여 수용하는 접속단자함(105); 다수의 태양전지판에 내장된 전력선 모뎀의 통신을 중앙에서 수용하는 중앙관제부(106)를 포함한다. To this end, the solar panel 100; Sensor unit 101 for sensing the voltage and current from the solar panel; Junction 103 for connecting the voltage of the solar panel in series or in parallel with another solar panel: a reverse voltage prevention diode 104 is installed inside the junction to prevent reverse voltage; A power line modem unit 102 for transmitting an abnormal state of the solar panel detected by the sensor unit through the power line modem; A connection terminal box 105 for connecting and accommodating a plurality of solar panels one-to-one; It includes a central control unit 106 for centrally receiving communication of the power line modem embedded in a plurality of solar panels.

본 발명의 중요한 요소는 전력선 모뎀을 이용하여 태양전지판을 개별적으로 관리하고자 하는 경우, 태양전지판에서 접속단자함까지 연결되는 전력선을 통하여 통신할 때 접합부에 의한 전력선 통신 방해를 해결하기 위한 커플링 캐패시터를 구현하는 것이다. 이 방식을 이용함으로써 태양전지판에 대한 개별적인 감시를 위하여 전력선 통신을 적용하고자 할 때 발생하는 통신 단절을 효과적으로 개선하여 실제 현장에 적용할 수 있다. An important element of the present invention is to implement a coupling capacitor for solving power line communication disturbance by a junction when communicating through a power line connected from a solar panel to a junction box when a solar panel is individually managed using a power line modem. It is. By using this method, it is possible to effectively improve the communication disconnection that occurs when applying power line communication for individual monitoring of solar panels, and apply it to actual sites.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명은 모듈 단위 태양전지판 감시 시스템을 구성하는데 있어서 양방향 통신이 가능하게 함으로서 단순히 태양전지판의 상태 정보만을 중앙관제부로 전송하는 것이 아니라, 중앙관제부에서 적절한 제어 신호를 태양전지판으로 전송하는 것이 가능하게 되므로 보다 능동적인 감시 시스템의 구현이 가능해 진다. The present invention having such a configuration enables bidirectional communication in configuring a module-based solar panel monitoring system. Instead of simply transmitting status information of the solar panel to the central control unit, an appropriate control signal is transmitted from the central control unit to the solar panel. This makes it possible to implement a more active surveillance system.

기존의 경우는 태양전지판의 이상이 발생한 경우 중앙관제부에서 이를 확인하고 현장 요원을 투입하여 태양전지판을 교체하거나 적절한 조치를 수행하는 수준이었다. In the past, when the abnormalities of the solar panels occurred, the central control department checked them and replaced the solar panels by performing field personnel or performing appropriate measures.

반면에 본 발명에서는 양방향 전력선 통신이 가능해 지므로 원격에서 태양전지판에 대한 조치가 가능해 지므로, 보다 지능화된 모듈 단위 태양광 감시 시스템의 구현이 가능해 진다. 이를 통하여 태양광 발전을 최적화할 수 있으므로 보다 높은 효율의 태양광 발전이 가능해 진다는 효과를 기대할 수 있다.
On the other hand, in the present invention, since the two-way power line communication is possible, the measures for the solar panel can be performed remotely, thereby enabling the implementation of more intelligent module-based solar monitoring system. Through this, it is possible to optimize the photovoltaic power generation, which can be expected to have a higher efficiency of the photovoltaic power generation.

본 발명의 핵심적인 요소는 위에서 설명한 것과 같이 모듈 단위의 태양광 감시를 위하여 전력선 모뎀을 이용하는 경우, 접합부에 장착된 역전압 방지 다이오드(104)의 영향을 회피하기 위하여 커플링 캐패시터(107)를 이용하는 것에 있다.A key element of the present invention is the use of the coupling capacitor 107 to avoid the effect of the reverse voltage protection diode 104 mounted at the junction when using a power line modem for module-level solar monitoring as described above. Is in.

다시 말해, 본 발명의 특징은, 모듈 단위 태양광 감시 시스템을 구성하기 위하여 역전압 방지 다이오드에 의한 통신 방해를 극복하기 위하여 전력선 모뎀의 입출력단에 커플링 캐패시터를 삽입하여 전력선 통신은 커플링 캐패시터를 통하여 신호가 양방향으로 흐를 수 있도록 하는 회로에 있다.
In other words, a feature of the present invention is to insert a coupling capacitor into the input / output terminal of the power line modem to overcome the communication disturbance caused by the reverse voltage prevention diode to configure the module-based solar monitoring system, so that the power line communication uses the coupling capacitor. It is in a circuit that allows signals to flow in both directions.

본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야 할 것이다.
Although the present invention has been described in terms of some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereby but should be modified and improved in accordance with the above-described embodiments.

100, 2100: 태양 전지판
101, 1100: 센서부
102, 1200: 전력선 모뎀부
103, 2200: 접합부
104, 2210: 역전압 방지 다이오드
105, 2300: 접속 단자함
106, 1300: 중앙 관제부
107, 1210: 커플링 커패시터
1000: 태양광 발전 감시 시스템
2000: 태양광 발전 시스템100, 2100: solar panel
101, 1100: sensor unit
102, 1200: power line modem unit
103, 2200: junction
104, 2210: Reverse voltage protection diode
105, 2300: terminal box
106, 1300: central control unit
107, 1210: coupling capacitor
1000: solar power monitoring system
2000: solar power system

Claims (4)

태양 전지판;
상기 태양 전지판이 연결되며, 상기 태양 전지판에서 생산된 전력이 역류하지 못하도록 하는 역전압 방지 다이오드를 포함하는 접합부; 및
상기 접합부를 통해 전달된 전력을 전달받는 접속 단자함을 포함하는 태양광 발전 시스템을 감시하기 위한 모니터링 시스템으로서,
상기 태양 전지판의 상태를 감지하는 센서부; 및
상기 센서부로부터 전달받은 감지 정보를 상기 전력을 전송하는 전력선을 이용하여 전달하며, 상기 역전압 다이오드와 병렬 연결되는 커플링 커패시터를 포함하는 전력선 모뎀부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 감시 시스템.Solar panels;
A junction portion to which the solar panel is connected and including a reverse voltage preventing diode to prevent power generated from the solar panel from flowing backward; And
A monitoring system for monitoring a photovoltaic power generation system including a connection terminal box receiving power delivered through the junction,
A sensor unit detecting a state of the solar panel; And
And a power line modem unit which transmits the sensed information received from the sensor unit by using the power line for transmitting the power and includes a coupling capacitor connected in parallel with the reverse voltage diode. 제 1항에 있어서,
상기 접속 단자함을 통해 상기 감지 정보를 전달받고, 상기 전력선 모뎀부로 제어 정보를 전송하는 중앙 관제부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 감시 시스템.The method according to claim 1,
And a central control unit receiving the sensing information through the connection terminal box and transmitting control information to the power line modem unit. 제 2항에 있어서, 상기 전력선 모뎀부는
상기 센서부로부터 전달된 신호를 변조하는 변조부;
상기 변조부에서 전달된 신호를 상기 전력선을 통해 전송하는 아날로그 입출력 회로부; 및
상기 아날로그 입출력 회로부로부터 전달된 신호를 복조하는 복조부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 감시 시스템.3. The power line modem unit of claim 2, wherein the power line modem unit
A modulator for modulating the signal transmitted from the sensor unit;
An analog input / output circuit unit for transmitting a signal transmitted from the modulator through the power line; And
And a demodulation unit for demodulating the signal transmitted from the analog input / output circuit unit. 제 3항에 있어서, 상기 센서부는
상기 태양 전지판에서 생산된 전력의 전압을 감지하는 전압 감지 회로부;
상기 태양 전지판에서 생산된 전력의 전류를 감지하는 전류 감지 회로부; 및
상기 전압 감지 회로부 및 전류 감지 회로부에서 전달된 아날로그 신호를 디지털로 변환하는 AD 변환 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 감시 시스템.The method of claim 3, wherein the sensor unit
A voltage sensing circuit unit configured to sense a voltage of power produced by the solar panel;
A current sensing circuit unit for sensing a current of electric power produced by the solar panel; And
And an AD conversion circuit for converting an analog signal transmitted from the voltage sensing circuit unit and the current sensing circuit unit into digital.
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