KR101434803B1 - 단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템 Download PDF

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장창익
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Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 하나의 지그비 모듈을 사용해 태양광 어레이 상의 복수의 태양광 모듈을 모니터링하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이 상기 태양광 어레이 일측에 설치되는 지그비 모듈을 포함하고, 상기 지그비 모듈은, 복수의 태양광 모듈 각각의 전압을 계측하는 전압계측부 및 상기 전압계측부에 의해 계측된 상기 복수의 태양광 모듈 각각의 출력 전압치를 사용하여 상기 태양광 모듈을 진단하는 간이판단부를 포함한다.

Description

단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템{SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전 시스템은 에너지원이 청정하고 무제한인 점, 필요한 장소에서 필요한 양만 발전이 가능하다는 점, 유지 보수가 용이하고 무인화가 가능하다는 점, 20년 이상의 장수명이 가능하다는 점, 건설기간이 짧아 수요 증가에 신속한 대응이 가능하다 점에서, 태양광 발전 시스템은 전체 발전량에서 그 비중이 점점 증가하고 있는 추세이다.
이러한 태양광 발전의 핵심은 일반적으로 pn 접합 구조를 가진 태양 전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pn 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n 형 반도체로 이동하고, 정공은 p 형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.
태양전지의 최소 단위를 셀이라고 한다. 실제로 태양전지 셀을 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 그 이유는 2 가지로, 하나는 셀 1 개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로서 매우 작고 실제로 사용할 전압은 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상이 되고, 따라서, 셀을 몇 개나 몇십개 직렬로 연결하여 사용하지 않으면 안된다. 또 하나의 이유는 야외에서 사용할 경우, 여러 가지 혹독한 환경에 처해지기 때문에 접속된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호할 필요가 있다. 이와 같은 이유에서 복수의 셀을 패키지로 한 것을 태양광 모듈이라고 말하고 있다. 또, 이 모듈을 복수개로 이어서 용도에 맞게 한 것을 태양광 어레이라 칭하고 있다.
대규모 태양광 발전의 경우, 적게는 수십 개 많게는 수백 개 이상의 태양광 어레이가 설치된다. 이러한 대규모 태양광 발전을 운용하다 보면, 특정 태양광 모듈의 전압이 저하(달리 표현하면, 특정 어레이의 효율이 저하)될 수 있다.
이와 같은 효율 저하는 그늘, 오염, 고장에 의해 발생할 수 있다. 일반적으로 태양광 발전 시스템은 태양광이 충분하고, 공간이 충분한 장소에 설치된다. 따라서, 효율 저하의 원인 중 그늘은 구름에 의해 발생한다고 볼 수 있고, 오염은 장시간 태양광 어레이 전면에 누적되는 먼지에 의해 발생한다고 볼 수 있고, 고장은 셀의 열화에 의해 발생한다고 볼 수 있다.
태양광 어레이의 효율 저하가 임계치를 초과하면, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 해당 태양광 어레이를 계통에서 분리시킬 필요가 있다.
또한, 효율 저하의 원인을 운영자가 즉각 인지하여 효율 저하가 발생한 특정 모듈에 대하여 수리, 교체, 청소 등의 조치를 취할 수 있도록 할 필요가 있다.
종래 태양광 모듈 각각에 대한 모니터링을 위해, 태양광 모듈 별로 모니터링을 위한 지그비 모듈이 설치되었다. 다만, 지그비 모듈이 태양광 모듈의 수 만큼 설치되므로, 모니터링 시스템 구축 비용이 과대하고, 시스템이 복잡하여 시스템 구축시 많은 인력이 소모된다는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명은 태양광 발전 시스템을 최대로 간소화하면서, 태양광 모듈 각각에 대한 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 하나의 지그비 모듈을 사용해 태양광 어레이 상의 복수의 태양광 모듈을 모니터링하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이 상기 태양광 어레이 일측에 설치되는 지그비 모듈을 포함하고, 상기 지그비 모듈은, 복수의 태양광 모듈 각각의 전압을 계측하는 전압계측부 및 상기 전압계측부에 의해 계측된 상기 복수의 태양광 모듈 각각의 출력 전압치를 사용하여 상기 태양광 모듈을 진단하는 간이판단부를 포함한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 태양광 어레이 각각에 하나의 지그비 모듈을 설치하고, 그 지그비 모듈을 사용하여 태양광 어레이 상의 태양광 모듈 전체를 모니터링하는 것에 의해, 태양광 발전시스템을 최대로 간소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 태양광 어레이의 배면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 지그비 모듈의 기능 블록도를 나타낸다.
도 4는 도 3의 간이판단부의 동작 순서도이다.
도 5는 도 3의 세부판단부의 동작 순서도이다.
도 6은 도 1의 중앙 관리부의 태양광 모듈 진단 프로세스를 나타내는 동작 순서도이다.
도 7은 이웃하는 태양광 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도를 나타낸다. 도 2는 도 1의 태양광 어레이의 배면도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 지그비 모듈의 기능 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 태양광 발전 시스템은 태양광 어레이(1000a, 1000b, 1000c), DC 접속반(2000), 인버터(3000), 중앙 관리부(4000), 통신망(5000), 스위칭부(6000a, 6000b, 6000c)를 포함할 수 있다.
태양광 어레이(1000a, 1000b, 1000c, 이하 ““1000””이라 통칭함)는 적어도 하나의 태양광 모듈(1100)을 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 태양광 어레이(1000)는 각각 총 12 개(3 by 4)의 태양광 모듈을 포함하는 것으로 가정한다. 태양광 어레이(1000)에 포함되는 태양광 모듈의 수는 설계자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 태양광 모듈(1100)은 직렬로 연결된 복수의 셀로 구성되어 태양광을 전기 에너지로 변환하는 것에 의해 전압을 출력할 수 있다. 태양광 어레이(1000)는 직렬로 연결된 복수의 태양광 모듈(1100) 각각의 전압의 합에 해당하는 전압을 출력할 수 있다. 이하, 정상상태(그늘, 오염, 고장이 없는 상태)에서의 태양광 어레이(1000)의 출력 전압은 정상상태 출력 전압이라고 칭한다.
태양광 어레이(1000)의 출력 전압(DC 전압)은 DC 접속반(2000)으로 공급되며, DC 접속반(2000)에 공급된 DC 전압은 인버터(3000)에서 3 상 AC로 변환되어 전력망으로 공급될 수 있다.
태양광 어레이(1000)의 출력 전압을 DC 접속반(2000)에 공급하는 라인(L) 상에는 스위칭부(6000a, 6000b, 6000c, 이하, ““6000””이라 통칭함)가 구비될 수 있다. 스위칭부(6000)는 후술하는 지그비 모듈의 제어에 따라, 온/오프 동작을 수행하는 것에 의해, 태양광 어레이(1000)로부터 DC 접속반(2000)으로의 전압의 공급을 허용/차단할 수 있다. 또한, 태양광 어레이(1000)의 출력 전압을 DC 접속반(2000)에 공급하는 라인(L) 상에는 역류를 방지하기 위한 다이오드가 구비될 수 있다.
중앙 관리부(4000)는 통신망(5000)을 통해, 태양광 어레이(1000) 상의 태양광 모듈(1100)을 진단할 수 있다. 중앙 관리부(4000)는 태양광 모듈(1100)의 출력 전압 저하의 원인을 오염, 고장으로 구분하여 진단할 수 있다.
여기서, 통신망(5000)을 구성하는 프로토콜은 제한이 없을 수 있고, 이종의 통신망이 융합되어 통신망(5000)을 구성할 수도 있다. 통신망(5000)은 유선 및 무선 통신 방식 중 적어도 하나를 채택할 수 있다.
도 2를 참조하면, 태양광 어레이(1000) 배면에는 하나의 지그비 모듈(1200)이 설치될 수 있다. 도 2는 예시에 불과하며, 지그비 모듈(1200)의 설치 위치는 가변될 수 있다.
도 3을 참조하면, 지그비 모듈(1200)은 스위칭부(1210), 전압계측부(1220), 간이판단부(1230), 세부판단부(1240), 전류계측부(1250), 누설전류판단부(1260), 통신부(1270), 조도검출부(1280), 스위칭제어부(1290)를 포함할 수 있다.
스위칭부(1210)는 스위칭제어부(1290)의 제어에 따라 기설정된 주기로, 전압계측부(1220)와 전류계측부(1250) 각각을 계측 대상 태양광 모듈의 출력측에 연결시킬 수 있다. 전압계측시에, 스위칭부(1210)는 전압계측부(1220)를 태양광 모듈(1100) 각각의 + 출력 단자(P), - 출력 단자(N)에 접속시키는 것에 의해, 전압계측부(1220)가 태양광 모듈 각각의 전압을 계측하도록 할 수 있다. 누설전류 계측시에 스위칭부(1210)는 태양광 모듈 각각의 출력단에 설치된 CT(Current Transformer, 도 2 참조)에 전류계측부(1250)를 연결시키는 것에 의해 전류계측부(1250)가 태양광 모듈 각각의 누설전류를 계측하도록 할 수 있다. 여기서, CT는 ZCT(Zero Current Transformer)를 사용하여 구현될 수 있다.
전압계측부(1220)는 스위칭부(1210)의 스위칭 동작에 따라 순차로 태양광 어레이 상의 태양광 모듈 출력단에 연결되어, 태양광 모듈 각각의 전압치를 획득할 수 있다.
간이판단부(1230)는 전압계측부(1220)로부터 태양광 모듈 각각의 전압치를 획득할 수 있다. 그리고, 간이판단부(1230)는 전압치를 사용하여 태양광 모듈 각각을 간이하게 진단할 수 있다. 간이판단부(1230)의 구체적인 동작은 후술한다.
세부판단부(1240)는 전압계측부(1220)로부터 태양광 모듈 각각의 전압치를 획득할 수 있다. 그리고, 세부판단부(1240)는 중앙 관리부(4000)에 세부 진단을 의뢰할 수 있다. 이때, 세부판단부(1240)는 태양광 모듈 각각의 전압치를 중앙 관리부(4000)에 제공할 수 있다. 세부판단부(1240)는 간이판단부(1230)와 별개의 제어로직 또는 모듈로 형성될 수 있다. 세부판단부(1240)의 구체적인 동작은 후술한다.
전류계측부(1250)는 스위칭부(1210)의 스위칭 동작에 따라 순차로 태양광 어레이 상의 태양광 모듈 각각에 설치된 CT에 연결되어, 태양광 모듈 각각의 누설 전류치를 획득할 수 있다.
누설전류판단부(1260)는 태양광 모듈 각각의 누설전류가 기 설정된 기준 누설전류치를 초과하는지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 누설전류가 기준 누설전류치를 초과하는 것으로 판단되면, 중앙 관리부(4000)에 알람을 제공할 수 있다.
통신부(1270)는 지그비 방식으로 세부판단부(1240) 및 누설전류 판단부(1260)와 중앙 관리부(4000) 간의 통신을 제공할 수 있다. 이때, 지그비 모듈과 중앙 관리부가 원격인 경우, 지그비 모듈과 지그비 프로토콜에 따라 통신하고, TCP/IP 방식으로 중앙 관리부와 통신하는 게이트웨이가 추가될 수 있다.
조도 검출부(1280)는 장방향의 태양광 어레이 4 개의 모서리 측에 설치된 조도 센서를 통해 조도를 검출할 수 있다.
스위칭 제어부(1290)는 스위칭부(1210)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다. 스위칭 제어부(1290)의 구체적인 동작은 후술한다.
이하, 도 4를 참조하여 간이판단부의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 도 4는 도 3의 간이판단부의 동작 순서도이다.
먼저, 간이판단부(1230)는 스캐닝 주기가 도래하였는지 여부를 판단할 수 있다(S41). 여기서, 스캐닝은 태양광 어레이 상의 태양광 모듈 전체에 대한 출력 전압치를 획득하는 것을 의미한다.
S41에서 스캐닝 주기가 도래한 것으로 판단되면, 간이판단부(1230)는 스캐닝을 할 수 있다(S42). 이때, 스위칭 제어부(1230)는 복수의 태양광 모듈의 출력단을 전압계측부(1220)에 순차로 연결하고, 전압계측부(1220)는 계측된 태양광 모듈 각각의 출력 전압치를 간이판단부(1230)에 제공할 수 있다.
간이판단부(1230)는 위와 같은 방식으로 태양광 모듈 각각에 대한 출력 전압치를 획득할 수 있다(S43).
간이판단부(1230)는 태양광 모듈 출력 전압치가 기 설정된 범용 기준 전압치 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S44). 여기서, 범용 기준 전압치는 정상 상태에서의 전압치(달리 표현하면, 그늘, 오염, 고장이 발생하지 않은 태양광 모듈에 기 설정된 조도의 태양광이 조사될 때의 출력 전압치)를 의미할 수 있다. S44에서 태양광 모듈 출력 전압치가 범용 기준 전압치를 초과하는 것으로 판단되고 스캐닝이 완료되지 않은 것으로 판단되면 S42로 복귀할 수 있다.
간이판단부(1230)는 S44에서 이하인 것으로 판단되면, 현재 기준 전압치를 획득할 수 있다(S45). 이를 위해, 지그비 모듈 상에는 조도별 태양광 모듈의 출력 기준 전압치가 저장될 수 있다. 그리고, 간이판단부(1230)는 조도 검출부(1280)가 4 개의 조도 센서를 통해 검출한 4 개의 조도값을 사용하여 현재 조도를 산출할 수 있다. 이때, 현재 조도는 진단 대상인 태양광 모듈에 가장 근접한 조도 센서를 통해 계측한 조도 센서를 통해 계측된 조도일 수 있다. 간이판단부(1230)는 기 저장된 조도별 태양광 모듈의 출력 전압치 중 현재 조도에 매칭되는 태양광 모듈의 출력 전압치를 현재 기준 전압치로 할 수 있다. 현재 기준 전압치의 신뢰성을 위해, 조도 센서는 기 설정된 복수의 위치에 배치되고, 현재 기준 전압치 산출시 진단 대상 태양광 모듈에 가장 근접한 조도 센서의 조도 센싱값을 사용하여 현재 조도를 산출하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.
간이판단부(1230)는 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치가 S45에서 취득된 현재 기준 전압치 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S46). S46에서 진단 대상 태양광 모듈 출력 전압치가 현재 기준 전압치 초과인 것으로 판단되면, 간이판단부(1230)는 진단 대상 태양광 모듈에 그늘이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 간이 판단부(1230)는 S48에 따라 동작할 수 있다. 이때, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 태양광 어레이를 계통으로부터 분리시킬 수도 있다.
S46에서, 진단 대상 태양광 모듈 출력 전압치가 현재 기준 전압치 이하인 것으로 판단되면, 간이판단부(1230)는 세부판단부(1240)를 호출할 수 있다(S47).
이하, 도 5를 참조하여 세부판단부의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 도 5는 도 3의 세부판단부의 동작 순서도이다.
세부판단부(1240)는 간이판단부(1230)가 호출한 경우에 한해 동작할 수 있다.
세부판단부(1240)는 간이판단부(1230)에 의해 호출된 경우, 태양광 어레이 상의 태양광 모듈 전체의 출력 전압치를 스캐닝할 수 있다(S51).
그리고, 태양광 어레이 상 태양광 모듈 별 출력 전압치, 앞서 본 간이판단부(1230)에 의해 획득된 현재 기준 전압치, 및 S46에서 현재 기준 전압치 이하라고 판단된 태양광 모듈 식별 정보를 중앙 관리부(4000)로 전송할 수 있다(S52). 태양광 모듈의 출력 전압치가 현재 기준 전압치 이하인 경우 계통에 불량 전원이 공급될 수 있다.
따라서, 세부판단부(1400)는 S52 후에 태양광 어레이를 계통으로부터 분리시킬 수 있다(S53). 이때, 세부판단부(1400)는 스위칭부(6000) 중 진단 대상 태양광 모듈이 속하는 태양광 어레이에 연결된 스위칭부를 오프시킬 수 있다.
이하, 도 6 및 7을 참조하여 중앙 관리부의 구체적인 동작에 대하여 설명한다. 도 6은 도 1의 중앙 관리부의 태양광 모듈 진단 프로세스를 나타내는 동작 순서도이다. 도 7은 이웃하는 태양광 모듈을 설명하기 위한 도면이다.
중앙관리부(4000)는 세부판단부(1240)로부터 태양광 어레이 상 태양광 모듈 별 출력 전압치, 현재 기준 전압치, 및 현재 기준 전압치 이하라고 판단된 태양광 모듈 식별 정보를 사용하여, 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 전압치가 현재 기준 전압치 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S61). 여기서, 이웃한다는 것은 상, 하, 좌, 우, 대각선 중 어느 하나의 방향으로 이웃한 것을 의미할 수 있다. 부연하면, 도 7에서 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈이 M6인 경우, 이웃하는 태양광 모듈은 M1~M3, M5, M7, M9~M11 중 어느 하나일 수 있다.
S61에서 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 전압치가 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈이 존재하면, 중앙 관리부(4000)는 오염에 의해 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈의 출력 저하가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그 판단 결과를 디스플레이할 수 있다.
S61에서 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 모두의 출력 전압치가 현재 기준 전압치 초과인 것으로 판단되면, 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈의 출력 저하가 고장에 의한 것으로 판단할 수 있다. 그리고 그 판단 결과를 디스플레이할 수 있다.
위와 같이 본 발명은 태양광 어레이 당 하나의 지그비 모듈을 사용하여 태양광 모듈을 감시하는 것에 의해, 모니터링 시스템 구축 비용을 저감하고 간이하게 할 수 있다.
그리고, 지그비 모듈에는 태양광 모듈의 출력 저하 원인 중 간이하게 판단할 수 있는 그늘 만을 판단할 수 있는 기능을 탑재시키는 것에 의해 지그비 모듈을 경량화시키는 것에 의해 모니터링 시스템을 경량화 시킬 수 있다.
또한, 실시간으로 태양광 모듈 출력 전압값을 중앙 관리부로 전송하게 되면 중앙 관리부의 부하가 과중하므로, 태양광 모듈의 출력 저하가 그늘 외적인 요인 즉, 고장 또는 오염에 의한 경우에만 중앙 관리부로 태양광 모듈의 출력 전압값을 전송하는 것에 의해, 중앙 관리부의 과부하를 방지할 수 있다.
그리고, 태양광 모듈의 출력 저하 원인 분석에 많은 리소스를 소모하는 고장 또는 오염인지를 판단하는 요소를 중앙관리부에 탑재하고 다수의 지그비 모듈이 그 판단 요소를 공용하도록 하는 것에 의해, 지그비 모듈을 경량화시킬 수 있다.
또한, 세부판단부를 간이판단부와 별개로 구성하고, 간이판단부가 이상이 발생한 것으로 판단한 경우에 한해 세부판단부가 동작하도록 하는 것에 의해, 지그비 모듈에서 소모되는 전력을 줄일 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
1000a, 1000b, 1000c: 태양광 어레이
1100: 태양광 모듈
1200: 지그비 모듈
1210: 스위칭부
1220: 전압계측부
1230: 간이판단부
1240: 세부판단부
1250: 전류계측부
1260: 누설전류판단부
1270: 통신부
1280: 조도검출부
1290: 스위칭제어부
S: 조도센서

Claims (8)

  1. 단일 지그비 통신에 기반한 다채널 태양광 모듈 별 감시 및 누설전류 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템에 있어서,
    복수의 태양광 모듈을 포함하는 태양광 어레이
    상기 태양광 어레이 일측에 설치되는 지그비 모듈을 포함하고,
    상기 지그비 모듈은,
    복수의 태양광 모듈 각각의 전압을 계측하는 전압계측부 및
    상기 전압계측부에 의해 계측된 상기 복수의 태양광 모듈 각각의 출력 전압치를 사용하여 상기 태양광 모듈을 진단하는 간이판단부를 포함하며,
    상기 간이판단부는,
    진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치를 획득하고,
    상기 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치가 기 설정된 범용 기준 전압치 이하인지 여부를 판단하고,
    상기 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치가 상기 범용 기준 전압치 이하인 것으로 판단되면 현재 기준 전압치를 획득하고,
    상기 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치가 상기 현재 기준 전압치 초과인 것으로 판단되면, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 그늘이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그비 모듈은,
    상기 복수의 태양광 모듈 각각에서의 누설 전류를 모니터링하는 누설전류판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 기준 전압치는,
    상기 태양광 어레이에 설치된 복수의 조도 센서 중 상기 진단 대상 태양광 모듈에 가장 근접한 조도 센서에 의해 감지된 조도에 대응한 기준 전압치인 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 간이판단부는,
    상기 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압치가 상기 현재 기준 전압치 이하인 것으로 판단되면,
    세부판단부를 호출하고,
    상기 세부판단부는,
    상기 태양광 어레이 상의 복수의 태양광 모듈 별 전압치, 상기 현재 기준 전압치 및 상기 진단 대상 태양광 모듈 식별 정보를 중앙 관리부로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 세부판단부는,
    상기 상기 태양광 어레이 상의 복수의 태양광 모듈 별 전압치, 상기 현재 기준 전압치 및 상기 진단 대상 태양광 모듈 식별 정보를 중앙 관리부로 전송한 후,
    상기 태양광 어레이를 계통으로부터 분리시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 세부판단부는 상기 간이판단부와 별개의 모듈로 형성되고, 상기 간이판단부에 의해 호출된 경우에 한해 동작하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 중앙 관리부는,
    상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 출력 전압치가 현재 기준 전압치 이하인 태양광 모듈이 존재하면, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 오염이 발생한 것으로 판단하고,
    상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 모두의 출력 전압치가 현재 기준 전압치 초과이면 상기 진단 대상 태양광 모듈의 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104283494A (zh) * 2014-09-22 2015-01-14 国家电网公司 一种基于无线传感器网络的小型风光蓄互补发电群的自主控制系统
KR101646936B1 (ko) 2016-04-06 2016-08-10 (주)세진엔지니어링 기능 확장형 태양광발전 채널별 감시장치를 구비하는 태양광 발전시스템
KR20230129853A (ko) 2022-03-02 2023-09-11 주식회사 케이디파워 태양광 모듈별 누설 감시를 통한 누설구간 검출이 가능한 태양광 발전 시스템 및 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983236B1 (ko) * 2010-04-16 2010-09-20 에디슨솔라이텍(주) 태양광발전의 지락 및 누전 등의 이상 검출 및 보호 기능을 갖는 지능관리형 태양광 발전 시스템
KR20120065830A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 (주)청파이엠티 지능형 태양광 발전 시스템
KR101304022B1 (ko) * 2013-03-12 2013-09-09 에마텍 주식회사 단일 지그비 모듈에 기반한 태양광 모듈 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983236B1 (ko) * 2010-04-16 2010-09-20 에디슨솔라이텍(주) 태양광발전의 지락 및 누전 등의 이상 검출 및 보호 기능을 갖는 지능관리형 태양광 발전 시스템
KR20120065830A (ko) * 2010-12-13 2012-06-21 (주)청파이엠티 지능형 태양광 발전 시스템
KR101304022B1 (ko) * 2013-03-12 2013-09-09 에마텍 주식회사 단일 지그비 모듈에 기반한 태양광 모듈 감시 기능을 가지는 태양광 발전 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104283494A (zh) * 2014-09-22 2015-01-14 国家电网公司 一种基于无线传感器网络的小型风光蓄互补发电群的自主控制系统
KR101646936B1 (ko) 2016-04-06 2016-08-10 (주)세진엔지니어링 기능 확장형 태양광발전 채널별 감시장치를 구비하는 태양광 발전시스템
KR20230129853A (ko) 2022-03-02 2023-09-11 주식회사 케이디파워 태양광 모듈별 누설 감시를 통한 누설구간 검출이 가능한 태양광 발전 시스템 및 방법
KR102646351B1 (ko) * 2022-03-02 2024-03-11 주식회사 케이디파워 태양광 모듈별 누설 감시를 통한 누설구간 검출이 가능한 태양광 발전 시스템 및 방법

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