KR101470348B1 - 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 의한 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 직류 전압을 생성하고 전류를 발생하는 복수의 태양 전지 어레이와 상기 복수의 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터로 공급하는 접속반과 상기 접속반에서 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터와 상기 태양 전지 어레이, 접속반 및 인버터의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링 장치를 포함하되, 상기 접속반은 상기 복수의 태양 전지 어레이 각 출력단에 직렬로 연결된 퓨즈와 상기 퓨즈에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전압 방지부와 상기 퓨즈의 각 출력단 전압을 측정하는 전압 측정부와 상기 역전압 방지부 출력단 전류를 측정하는 전류 측정부와 상기 접속반의 온도를 측정하기 위해 복수개의 온도 센서를 구비하는 온도 측정부와 상기 전압측정부, 전류측정부 및 온도측정부를 통해 각각 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로에 관한 제어 신호를 생성하는 제어 장치 및 상기 제어 신호에 따라 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로를 차단하는 스위치를 포함한다. 본 발명에 의한 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 태양광 발전 시스템에서 발생하는 화재 발생 징후를 정확히 판단할 수 있다. 따라서 태양광 발전 시스템의 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한 접속반 소자(전자 부품)에 발생되는 발열이 화재 발생 징후로 판단되면 태양광 발전 시스템을 신속하게 정지하여 안전성 확보가 가능하고 이에 따라 인명사고의 위험을 사전에 예방하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 접속반 화재를 방지하는 장치와 이를 이용한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전 산업이 증가함에 따라서 태양광 발전 시스템의 안전한 운영과 더불어 효율적으로 관리하는 방법에 관한 연구가 증가 하고 있다.
이와 관련하여 한국등록특허 제10-1378573호(이하, '573호 특허'라고 함)는 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법을 개시하고 있다.
573호 특허에 개시되어 있는 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법은 외부로부터 관리자의 명령을 수신하여 태양전지모듈을 제어하고 태양전지모듈의 동작 상태를 표시하며, 태양전지모듈의 도난방지기능, 화재방지기능 등을 구현할 수 있도록 하는 태양전지모듈 정션박스 및 그의 구동방법에 관한 것이다. 그러나 태양전지모듈용 정션박스 및 그의 구동방법은 정션박스 내부의 온도만 측정하기 때문에 단순히 정션박스 내부의 공기만 가열된 경우(화재 발생과는 무관하게)를 화재 발생 징후로 잘못 판단하여 태양광 발전 시스템을 중지할 수 있다. 따라서 불필요한 상황에서 태양광 발전 시스템이 중지되어 태양광 발전 시스템의 효율을 떨어뜨리는 심각한 문제점을 갖고 있다. 또한 접속반의 소자(전자 부품)에 발생되는 발열에 의한 화재 발생을 사전에 예측하고 방지하지 못한다. 따라서 화재 발생 징후에 따른 빠른 안전성 확보가 어렵고 인명사고가 발생할 수 있다.
따라서 본 발명은 태양광 발전 시스템에서 발생하는 화재 발생 징후를 정확히 판단하는 장치를 제공하고 이를 통하여 태양광 발전 시스템의 효율을 향상시키는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 접속반 소자(전자 부품)에 발생되는 발열이 화재 발생 징후로 판단되면 태양광 발전 시스템을 신속하게 정지하여 안전성 확보가 가능하고 이에 따라 인명사고의 위험을 사전에 예방할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직류 전압을 생성하고 전류를 발생하는 복수의 태양 전지 어레이와 상기 복수의 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터로 공급하는 접속반과 상기 접속반에서 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터와 상기 태양 전지 어레이, 접속반 및 인버터의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링 장치를 포함하되, 상기 접속반은 상기 복수의 태양 전지 어레이 각 출력단에 직렬로 연결된 퓨즈와 상기 퓨즈에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전압 방지부와 상기 퓨즈의 각 출력단 전압을 측정하는 전압 측정부와 상기 역전압 방지부 출력단 전류를 측정하는 전류 측정부와 상기 접속반의 온도를 측정하기 위해 복수개의 온도 센서를 구비하는 온도 측정부와 상기 전압측정부, 전류측정부 및 온도측정부를 통해 각각 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로에 관한 제어 신호를 생성하는 제어 장치 및 상기 제어 신호에 따라 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로를 차단하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제어 장치는, 상기 전압 측정부에서 측정된 전압, 상기 전류 측정부에서 측정된 전류, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 및 상기 스위치의 동작 상태를 상기 모니터링 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접속반과 통신망을 통해 연결되어, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 동작 상태 및 이상 유무를 모니터링 하는 무선 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 접속반 내부의 가열된 공기를 외부로 배출하는 쿨링 팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 전압측정부, 전류측정부 및 온도측정부를 통해 각각 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 경고음을 발생하는 스피커를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 복수의 태양 전지 어레이 주변에 설치되어 기상 정보를 취득하고, 취득된 정보를 데이터화 하여 상기 모니터링 장치로 전송하는 기상 관측반을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 기상 관측반을 통해 취득하는 정보는, 온도 정보와 일사량 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 태양광 발전 시스템에서 발생하는 화재 발생 징후를 정확히 판단할 수 있다. 따라서 태양광 발전 시스템의 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 접속반 소자(전자 부품)에 발생되는 발열이 화재 발생 징후로 판단되면 태양광 발전 시스템을 신속하게 정지하여 안전성 확보가 가능하고 이에 따라 인명사고의 위험을 사전에 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 세부 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 구성 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 세부 구성 블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 다만, 실시예들을 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 잘 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 가급적 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 핵심을 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템(100)의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지 어레이(110)에서 생성된 직류 전압은 접속반(120)을 통해 인버터(130)로 공급된다. 여기서 접속반(120)은 모니터링 장치(140) 및 무선 단말(150)과 통신망을 통하여 연결되어 있으며 데이터를 송수신 한다. 통신망의 통신 방식은 WiFi 네트워크, 셀룰러 네트워크, 이더넷 네트워크, 무선 센서 네트워크와 같은 방식을 사용할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템(100)의 구성 블록도이며, 도 3은 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템(100)의 세부 구성 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 발전 시스템(100)은 병렬로 연결된 복수의 태양 전지 어레이(110), 각각의 태양 전지 어레이(110)에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터(130)로 공급하는 접속반(120), 공급받은 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터(130) 및 태양광 발전 시스템(100)의 전체 동작 상태 및 발전 전력을 모니터링 하는 모니터링 장치(140)를 포함한다.
도 2에 따르면, 복수의 태양 전지 어레이(110)는 병렬로 연결된다. 이 태양 전지 어레이(110)는 소정의 출력전압을 만족하기 위해 복수의 태양전지 모듈이 직렬 연결되고 하나로 합쳐진 회로이다. 또한 각각의 태양전지 모듈은 복수의 태양전지 셀들이 직렬로 연결되어 있다.
태양 전지 어레이(110)는 직류 전압을 생성하고 전류를 발생 시킨다. 발생된 전류는 태양 전지 어레이(110), 접속반(120) 및 인버터(130) 사이의 폐회로를 따라 흐른다. 태양 전지 어레이(110)에서 발생된 전류는 인버터(130)로 공급되는 입력 전류 및 인버터(130)를 통과하여 출력되는 출력 전류로 구분할 수 있다.
접속반(120)은 복수의 태양 전지 어레이(110)에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터(130)로 공급한다. 접속반(120)은 태양 전지 어레이(110)의 각 출력단마다 직렬로 연결된 퓨즈(121), 각 퓨즈(121)에 직렬로 연결된 역전압 방지부(122) 및 태양 전지 어레이(110), 접속반(120) 및 인버터(130) 사이의 폐회로를 차단하는 스위치(127)를 포함한다.
또한, 접속반(120)은 퓨즈(121)와 역전압 방지부(122) 사이의 전압을 측정하는 전압 측정부(123), 역전압 방지부(122)를 통과한 전류를 측정하는 전류 측정부(124), 태양 전지 어레이(110)와 인버터(130) 사이의 상태를 외부의 모니터링 장치(140)로 전송하는 제어 장치(126)를 포함한다.
퓨즈(121)는 태양 전지 어레이(110) 각각의 출력단에 직렬로 연결되어, 규정 값을 초과한 직류 전류가 인입될 경우 단락된다. 따라서 퓨즈(121)는 과전류가 접속반(120)에 인입되는 것을 방지하여 접속반(120)의 회로를 보호한다.
역전압 방지부(122)는 태양 전지 어레이(110)를 개별적으로 보호하기 위해서 각각의 퓨즈(121)에 직렬로 연결되며, 전류를 한 방향으로만 흐르게 하고 역 방향으로는 흐르지 못하게 함으로써, 비정상적인 전류의 흐름으로부터 태양 전지 어레이(110)를 보호한다.
여기서 퓨즈(121) 및 역전압 방지부(122)는 발생한 열을 방산하기 위해 방열판을 더 포함할 수 있다. 태양 전지 어레이(110)에서 생성된 직류 전압이 접속반(120)에 인입되면 퓨즈(121) 및 역전압 방지부(122)에 상당한 고열이 발생한다. 이로 인하여 접속부분이 헐거워지거나 끊어질 수 있다. 따라서 소자(전자 부품)의 안쪽으로부터 열을 끌어내서 공기중으로 방출할 수 있도록 방열판을 더 포함할 수 있다.
전압 측정부(123)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 퓨즈(121)의 각 출력단 전압을 측정한다. 전압 측정부(123)에서 측정된 각각의 전압은 제어 장치(126)를 통해 모니터링 장치(140)로 전송된다. 관리자는 모니터링 장치(140)로 전송된 각각의 전압 값을 모니터링 하여 각 태양 전지 어레이(110)별 발전량을 감시할 수 있다. 따라서 태양광 발전 시스템(100)의 이상 여부 및 발전량을 실시간으로 확인할 수 있으며 태양 전지 어레이(110)에 발생하는 문제를 신속하게 해결할 수 있다. 또한 각각의 퓨즈(121)의 단락 여부와 각각의 역전압 방지부(122)의 이상 여부도 판단 할 수 있다.
전류 측정부(124)는 역전압 방지부(122)의 출력단 전류를 측정한다. 전류 측정부(124)에서 측정된 전류는 제어 장치(126)를 통해 모니터링 장치(140)로 전송된다.
온도 측정부(125)는 복수개의 온도 센서를 사용하여 접속반(120) 내부 각각의 소자(전자 부품)의 온도를 측정한다. 바람직하게는 접속반(120) 내부의 온도를 감지하는 접속반 내부 온도센서(125a), 역전압 방지부(122)의 온도를 감지하는 역전압 방지부 온도센서(125b), 전류 측정부(124)의 온도를 감지하는 전류 측정부 온도센서(125c) 및 PCB의 온도를 감지하는 PCB 온도센서(125d)를 포함한다. 그러나 반드시 그러한 것은 아니고 접속반(120)에서 온도가 측정되는 소자(전자 부품) 및 측정 위치는 필요에 따라서 추가하거나 변경하여 적용할 수 있다.
사용되는 각각의 온도 센서는 소자(전자 부품)에 직접 열적으로 접촉하여 열평형 상태에 도달한 뒤 온도를 감지하는 접촉식 온도센서 또는 소자(전자 부품)에서 방사되는 자외선이나 적외선을 검출하여 온도를 감지하는 비접촉식 온도센서가 될 수 있다.
접촉식 온도센서를 사용할 경우, 온도센서를 각 소자(전자 부품)와 접촉함에 따른 열변형이나 측정오차 등의 단점을 보호하기 위해 각 소자(전자 부품)와 약간의 거리를 두고 장착하거나, 에폭시 수지 등으로 소자(전자 부품)를 감싸면서 단자와 접촉시키는 것이 바람직할 것이다.
외부에 설치되는 접속반(120)은 밀폐된 외함으로 제작되어 있어 날씨 또는 계절에 상당한 영향을 받는다. 특히 여름철에는 접속반(120) 내부의 공기가 평상시보다 더욱 가열되어 정확한 온도 측정이 어렵다. 따라서 각 소자(전자 부품)에 발생하는 발열 정도를 측정하여 화재발생 징후를 판단해야 한다.
온도 측정부(125)에서 측정된 온도는 제어 장치(126)를 통하여 외부 모니터링 장치(140)로 전송된다. 관리자는 모니터링 장치를 통해 접속반(120) 내부 각 소자(전자 부품)의 온도를 실시간으로 파악할 수 있고, 주기적으로 기록된 데이터를 통하여 접속반(120)의 이상 징후를 미리 판단할 수 있다.
제어 장치(126)는 PCB(Printed Circuit Board)에 부착되어 있으며 접속반(120) 내부의 소자(전자 부품)들과 연결되어 있다. 제어 장치(126)는 전압 측정부(123)에서 측정된 전압, 전류 측정부(124)에서 측정된 전류, 온도 측정부(125)에서 측정된 각 소자(전자 부품)의 온도 및 스위치(127)의 동작상태(바람직하게는 스위치의 단절 상태 또는 연결 상태) 정보를 외부의 모니터링 장치(140)로 전송한다.
또한, 제어 장치(126)는 전압 측정부(123), 전류 측정부(124), 온도 측정부(125)에서 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과하면 스위치(127)를 단절한다.
태양 전지 어레이(110)에서 생성된 직류 전압이 접속반(120) 내부의 각 소자(전자 부품)에 공급되면 각 소자(전자 부품)에 발열 현상이 발생한다. 이러한 발열이 과도해지면, 각 소자(전자 부품)의 접속부에 접속된 전선이 단락된다. 단락된 전선은 접속반(120) 내부의 다른 소자(전자 부품)와 접촉하여 합선된다. 이때 접점에서는 저항이 최소값에 가까워져 단시간에 많은 양의 전류가 흐르고 발열 현상이 발생한다. 이로 인해 접속반(120) 회로가 고장 나거나 심각하게는 화재나 폭발이 일어나기도 한다. 따라서 제어 장치(126)는 기준 값을 초과하는 전류, 기준 값을 초과하는 전압, 기준 값을 초과하는 온도가 감지된 경우 스위치를 단절하여 접속반(120) 회로를 보호한다.
스위치(127)는 태양 전지 어레이(110), 접속반(120) 및 인버터(130) 사이의 폐회로에 규정 값을 초과한 전류가 흐르면 자동으로 단절하여 폐회로를 차단한다. 바람직하게 스위치(127)는 과전류 차단 스위치가 될 것이다. 또한 스위치(127)는 제어 장치(126)의 제어 신호에 따라 단절하거나 연결된다.
또한, 도시 되지는 않았지만 도난 방지를 위해 접속반(120) 내부에 동작 감지센서를 더 추가하여 모니터링 장치(140) 또는 관리자 무선 단말(150)에서 감시하는 것도 가능할 것이다.
인버터(130)는 접속반(120)을 통해 복수개의 태양 전지 어레이(110)로부터 생성된 직류 전압을 공급 받는다. 인버터(130)는 공급받은 직류 전압을 교류 전압으로 변환한다. 인버터(130)에서 변환된 교류 전압은 교류 전압을 사용하는 부하에 공급된다.
모니터링 장치(140)는 태양광 발전 시스템(100)의 동작 상태 및 이상 유무를 모니터링 한다. 모니터링 장치(140)는 접속반(120) 내부의 제어 장치(126)로부터 전송되는 정보와 인버터(130)로부터 전송되는 정보를 종합하여 감시하고 관리자가 원격으로 파악할 수 있게 해준다. 즉, 태양광 발전 시스템(100)의 전반적인 동작 상태를 감시한다. 또한 모니터링 장치(140)는 복수개로 구성된 접속반(120)과 복수개로 구성된 인버터(130)를 광범위하게 관리하는 것도 가능하다.
모니터링 장치(140)는 현재의 발전량, 누적량, 각 접속반(120)의 동작정보, 각 인버터(130)의 동작 정보, 접속반(120)의 비정상 상황 발생 신호 등과 같은 정보를 관리자에게 제공한다. 관리자는 제공되는 정보로 현재 동작 상태를 파악하고 관리할 수 있다. 따라서 관리자는 비정상 동작에 따른 신속한 복구와 유사 사고 재발을 예방할 수 있다.
접속반(120)은 무선 단말(150)과 통신망을 통해 연결되어 있다. 관리자는 무선 단말(150)을 통해 태양광 발전 시스템(100)의 현재 상태를 외부에서도 체크할 수 있다. 또한 기준 값을 초과한 온도로 인하여 태양광 발전 시스템(100)이 운전을 멈추면, 제어 장치(126)는 모니터링 장치(140)와 관리자의 무선 단말(150)에 이상 발생 메시지를 통보한다.
관리자는 모니터링 장치(140) 또는 무선 단말(150)을 통해 태양광 발전 시스템(100)을 제어할 수 있다. 관리자가 모니터링 장치(140) 또는 무선 단말(150)을 통해 제어 신호를 입력하면, 제어 장치(126)는 제어 신호에 따라 스위치(127)를 단절하거나 연결시킨다. 또한 모니터링 장치(140) 또는 무선 단말(150)을 통해 온도 측정부(125)의 온도 측정 주기를 변경하는 것도 가능하며 접속반(120) 내부에 추가로 설치되는 소자(전자 부품)들을 제어할 수 있을 것이다.
관리자는 모니터링 장치(140) 또는 무선 단말(150)의 온도 감시 기록을 통해 각 소자(전자 부품)들의 온도를 확인 할 수 있다. 온도 감시 기록은 일자별로 기록된 각 소자(전자 부품)의 최대 온도, 최소 온도 및 평균 온도를 산출하여 확인할 수 있다. 관리자는 측정된 각 소자(전자 부품)의 온도를 통하여 접속반(120) 내부 회로의 이상 징후를 미리 판단할 수 있다.
상기와 같은 구성으로 태양광 발전 시스템(100)은 화재 발생 징후를 정확히 판단하여 관리함으로써 안전성 확보가 가능하고 이에 따라 인명사고의 위험을 사전에 예방할 수 있다. 또한 태양광 발전 시스템(100)의 이상 여부를 신속하게 판단하여 관리하므로 태양광 발전 시스템(100)의 관리 효율을 향상할 수 있다.
한편, 각 소자(전자 부품)의 발열과는 관계없이 날씨에 의해서 접속반(120) 내부의 온도가 상승할 경우, 화재 발생 징후로 잘못 판단하여 태양광 발전 시스템(100)을 중지할 수 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 접속반(120)은 내부의 가열된 공기를 외부로 배출하는 쿨링 팬(128)을 더 포함할 수 있다. 또한, 경고음을 발생하는 스피커(129) 및 외부의 기상을 관측하는 기상관측반(160)을 더 포함할 수 있다.
쿨링 팬(128)은 제어 장치(126)와 연결되며 접속반(120) 내부의 가열된 공기를 외부로 배출한다. 온도 측정부(125)에서 측정된 온도가 상승하고 있으면, 제어 장치(126)는 쿨링 팬(128)을 동작시켜 가열된 공기를 외부로 배출한다. 따라서 접속반(120) 내부 가열 상태를 순간적으로 줄일 수 있다. 또한, 장마철에는 접속반(120) 내부의 과도한 습기를 제거하는 효과도 갖는다.
여기서, 쿨링 팬(128)이 작동 되어도 접속반(120) 내부의 온도가 낮아지지 않으면, 제어 장치(126)는 접속반(120)의 화재발생 징후로 판단하여 태양광 발전 시스템(100) 작동을 신속하게 중단하여 안전성을 확보한다.
또한, 쿨링 팬(128)이 작동 되어 접속반(120) 내부의 측정된 온도가 낮아지면, 제어 장치(126)는 쿨링 팬(128)의 회전 속도를 감소시킨다.
스피커(129)는 접속반(120) 내부에 이상 증상이 발생하면 경고음을 발생시킨다. 제어 장치(126)는 접속반(120)에 기준 값을 초과하는 전류, 기준 값을 초과하는 전압, 기준 값을 초과하는 온도가 측정된 경우, 스피커(129)를 통해 경고음을 발생하여 주변에 알린다. 그리고 이와 같은 상황을 외부 모니터링 장치(140) 또는 무선 단말(150)로 전송하여 관리자에게 통보한다. 따라서 빠른 안전성 확보로 인명사고 피해를 줄일 수 있다
기상 관측반(160)은 태양 전지 어레이(110)가 설치된 지역 주변에 설치된다. 바람직하게는 복수의 태양 전지 어레이(110)가 설치된 장소의 중심부가 될 것이다. 기상 관측반(160)은 내부에 온도 센서와 일사량 센서를 포함한다. 또한 필요에 따라 습도 센서를 더 포함할 수 있다.
기상 관측반(160)은 실시간 기상 정보를 취득하고, 취득된 정보를 데이터화 하여 모니터링 장치(140)로 전송한다. 예를 들면 온도 정보 데이터, 일사량 정보 데이터 등이 될 수 있다. 또한 영상 장비를 추가하여 태양 전지 어레이(110)가 설치된 지역을 실시간 영상으로 관리하는 것도 가능할 것이다.
이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 동작 흐름도로서, 먼저 전압 측정부(123), 전류 측정부(124) 및 온도 측정부(125)를 통해 각각의 전압, 전류, 온도를 측정한다(S100).
제어 장치(126)는 각각의 측정부에서 측정된 전압, 전류, 온도를 전송받아 기준 값을 초과하는지 판단한다(S110). 측정된 전압, 전류, 온도 중 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 제어 장치(126)는 스위치(127)를 단절하여 태양광 발전 시스템(100)의 폐회로를 차단한다(S120).
제어 장치(126)는 외부의 모니터링 장치(140)로 스위치(127) 단절 정보를 전송하여 관리자에게 알린다(S130). 또한, 제어 장치(126)는 관리자의 무선 단말(150)에도 스위치(127) 단절 정보를 통보한다. 따라서 화재 발생을 미연에 방지하고 빠른 안전성 확보로 태양광 발전 시스템(100)을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화재를 방지 장치의 동작을 도시한 동작 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 동작 흐름도로서, 제어 장치(126)는 온도 측정부(125)에서 측정된 온도를 전송받아 기준 값을 초과하는지 판단한다(S200).
측정된 온도가 기준 값을 초과한 경우, 제어 장치(126)는 접속반(120) 내부에 설치된 쿨링 팬(128)을 작동시켜 접속반(120) 내부의 가열된 공기를 외부로 배출한다(S210). 각 소자(전자 부품)의 발열과는 관계없이 날씨에 의해서 접속반(120) 내부의 온도가 상승할 경우, 화재 발생 징후로 잘못 판단하여 태양광 발전 시스템(100)을 중지할 수 있다. 이와 같이 잘못 판단하는 경우를 방지하기 위해서 접속반(120)은 쿨링 팬(128)을 작동시켜 날씨에 의해 가열된 접속반(120) 내부의 공기를 외부로 배출한다. 따라서 각 소자(전자 부품)의 발열을 정확하게 측정할 수 있다.
제어 장치(126)는 쿨링 팬(128)이 가열된 공기를 외부로 배출하여도 접속반(120) 내부의 각 소자(전자 부품)에서 온도가 지속적으로 상승 하는지 판단한다(S220).
접속반(120) 내부의 온도가 지속적으로 상승하는 경우, 제어 장치(126)는 스위치(127)를 단절하여 태양광 발전 시스템(100)의 폐회로를 차단한다(S230).
다음으로 제어 장치(126)는 접속반(120) 내부에 구비된 스피커(129)를 통해 경고음을 발생하여 주변에 알린다(S240).
다음으로 제어 장치(126)는 외부의 모니터링 장치(140)로 스위치(127) 단절 정보를 전송하여 관리자에게 알린다(S250). 또한, 제어 장치(126)는 관리자의 무선 단말(150)에도 스위치(127) 단절 정보를 통보한다. 따라서 화재 발생을 미연에 방지하고 빠른 안전성 확보로 태양광 발전 시스템(100)을 효율적으로 관리할 수 있다.
한편, 접속반(120) 내부의 온도가 상승하지 않는 경우, 제어 장치(126)는 쿨링 팬(128)을 중지한다(S260).
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 태양광 발전 시스템 110 : 태양 전지 어레이
120 : 접속반 121 : 퓨즈
122 : 역전압 방지부 123 : 전압 측정부
124 : 전류 측정부 125 : 온도측정부
125a : 접속반 내부 온도센서 125b : 역전압 방지부 온도센서
125c : 전류 측정부 온도센서 125d : PCB 온도센서
126 : 제어 장치 127 : 스위치
128 : 쿨링 팬 129 : 스피커
130 : 인버터 140 : 모니터링 장치
150 : 무선 단말 160 : 기상관측반
120 : 접속반 121 : 퓨즈
122 : 역전압 방지부 123 : 전압 측정부
124 : 전류 측정부 125 : 온도측정부
125a : 접속반 내부 온도센서 125b : 역전압 방지부 온도센서
125c : 전류 측정부 온도센서 125d : PCB 온도센서
126 : 제어 장치 127 : 스위치
128 : 쿨링 팬 129 : 스피커
130 : 인버터 140 : 모니터링 장치
150 : 무선 단말 160 : 기상관측반
Claims (7)
- 직류 전압을 생성하고 전류를 발생하는 복수의 태양 전지 어레이;
상기 복수의 태양전지 어레이에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터로 공급하는 접속반;
상기 접속반에서 공급되는 직류 전압을 교류 전압으로 변환하는 인버터;
상기 태양 전지 어레이, 접속반 및 인버터의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링 장치;
를 포함하되, 상기 접속반은
상기 복수의 태양 전지 어레이 각 출력단에 직렬로 연결된 퓨즈;
상기 퓨즈에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전압 방지부;
상기 퓨즈의 각 출력단 전압을 측정하는 전압 측정부;
상기 역전압 방지부 출력단 전류를 측정하는 전류 측정부;
상기 접속반의 온도를 측정하기 위해 복수개의 온도 센서를 구비하여 접속반 내부 및 전자부품 각각의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 기준값을 초과하면 스위치를 단절하여 접속반 회로를 보호하는 온도 측정부;
상기 전압 측정부, 전류 측정부 및 온도 측정부를 통해 각각 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로에 관한 제어 신호를 생성하는 제어 장치; 및
상기 제어 신호에 따라 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 폐회로를 차단하는 스위치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제어 장치는,
상기 전압 측정부에서 측정된 전압, 상기 전류 측정부에서 측정된 전류, 상기 온도 측정부에서 측정된 온도 및 상기 스위치의 동작 상태를 상기 모니터링 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접속반과 통신망을 통해 연결되어, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이의 동작 상태 및 이상 유무를 모니터링 하는 무선 단말;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 접속반 내부의 가열된 공기를 외부로 배출하는 쿨링 팬;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 전압측정부, 전류측정부 및 온도측정부를 통해 각각 측정된 전압, 전류 및 온도 중, 적어도 어느 하나가 기준 값을 초과한 경우, 경고음을 발생하는 스피커;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 태양 전지 어레이 주변에 설치되어 기상 정보를 취득하고, 취득된 정보를 데이터화 하여 상기 모니터링 장치로 전송하는 기상 관측반;
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 6 항에 있어서,
상기 기상 관측반을 통해 취득하는 정보는,
온도 정보와 일사량 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재방지 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
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