KR101480478B1 - Inspection system of deterioioration phenomena of solar photovolataic power facilities and inspection method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 이를 이용한 검출방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열화상 카메라로 촬영된 이미지를 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정함으로써, 태양광발전설비에서 모듈(또는, 셀)의 열화를 손쉽게 검출하여 교정할 수 있고, 태양광발전 모듈의 이상 유무를 용이하게 판단할 수 있는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 이를 이용한 검출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a deterioration module detection system for a photovoltaic power generation facility, and more particularly, to a deterioration module detection system for a photovoltaic power generation facility, A deterioration module detection system of a photovoltaic power generation facility capable of easily detecting and correcting deterioration of a module (or a cell) in a photovoltaic power generation facility and easily determining whether or not the photovoltaic power generation module is abnormal, And a detection method using the same.
최근 들어, 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안전성 등의 문제가 제기되면서 세계적으로 신/재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있으며, 국제적으로 이산화탄소의 배출권이 하나의 상품으로 되어 각 나라는 이산화탄소 배출권을 확보하기 위한 각종의 대책 마련을 위해 노력하고 있다. 우리나라 또한 이산화탄소 배출에 대한 규제정책 및 신/재생 에너지 시설에 대한 장려정책이 제도화되어 실시되고 있다.In recent years, interest in new / renewable energy has been growing globally due to the exhaustion of natural resources, environmental and safety concerns for thermal power generation and nuclear power generation. As a result, We are working on various measures to secure carbon dioxide emission rights. In Korea, regulatory policies for carbon dioxide emissions and incentive policies for new / renewable energy facilities are also being institutionalized.
오늘날 이러한 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 노력으로 청정에너지인 태양광이나 풍력에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 특히, 태양광발전은 무한하고 청정에너지라는 관점에서 상당히 각광을 받으면서 주거용 발전이나 가로등 또는 원거리에 떨어져 있는 무인등대나 시계탑 등 매우 다양한 분야에서 활용되고 있다.Today, efforts to solve these various problems are actively underway for solar energy and wind power, which are clean energy sources. In particular, photovoltaic power generation is being used in a wide variety of fields such as residential power generation, street lamps, and unmanned lanterns and clock towers that are separated from a distance, while receiving considerable attention from the perspective of infinite and clean energy.
이에 태양광을 이용한 발전장치는 최근 몇 년간 주요한 발전 장치로 권장되면서 많은 시설이 개발되고, 현장에 설치 운용되고 있다.Therefore, the solar power generation system has been recommended as a main power generator in recent years and many facilities have been developed and installed in the field.
이러한 태양광을 이용한 발전장치는 보통 복수의 태양전지 모듈(판넬)이 태양전지 서브 어레이를 갖추고, 복수의 태양전지 서브 어레이가 태양전지 어레이를 형성한다. 그러나, 태양전지 모듈(판넬)은 시간의 경과에 따라서 여러 가지 요인에 의해 열화(Aging)하는 경향이 있다. 열화현상의 요인에는 여러 가지가 있으나, 과열로 인한 비가역적인 전기적 저항을 띄게되면서 광기전력에 의한 모듈 내 쎌(Cell)의 출력이 현저히 떨어지는 현상이 대표적이다. 육안으로 황변이나 백화현상을 통해 판별이 가능하기도 하지만, 일반적으로 육안구별이 어려울 수 있으며, 열화상 카메라를 통해 태양광발전시 저항발열하는 것을 통해 식별이 가능하다.Generally, a plurality of solar cell modules (panels) have a solar cell sub-array, and a plurality of solar cell sub-arrays form a solar cell array. However, the solar cell module (panel) tends to aging due to various factors as time elapses. There are various factors of the deterioration phenomenon. However, the irreversible electrical resistance due to the overheating causes a remarkable decrease in the output of the module cell due to the photovoltaic power. Although it is possible to distinguish by yellowing or whitening by the naked eye, it is generally difficult to distinguish the naked eye, and it is possible to identify by resistance heating in the solar power generation through the thermal camera.
따라서 태양전지 어레이는 전력 생산성이 저하되지 않도록 지속적인 유지, 관리가 필요하다.Therefore, the solar cell array needs to be continuously maintained and managed so that the power productivity is not deteriorated.
하지만, 태양전지 어레이의 열화를 검출하여 교정하는 것은 대단히 곤란하고 어려운 일이었다. 종래의 시스템에서는 태양전지 어레이의 관리자는 열화가 있는 경우에 열화를 찾아서 각 태양전지 모듈을 물리적으로 또는 전기특성을 검사해야 했다. 그러나 이러한 방법은 실제 태양광발전시 다양한 외부변수로 인해 측정이 어렵고, 설령 상당수의 열화모듈을 찾아서 열화를 제거하기 위해서 태양전지 어레이를 물리적으로 수리할 필요가 있었고, 이것은 종종 태양전지 어레이의 운전 정지를 일으키기도 하였다. 따라서 태양전지 어레이의 완전한 운전 정지를 회피하기 위하여 소모되는 노력과 비용 때문에 열화는 무시되는 경향이 있었다. 하지만, 교정되지 않고 무시된 열화는 근본적으로 태양광발전의 출력을 저하시켜 수익성을 저감시킬 우려가 있다. 태양광발전 초기 별도의 유지관리가 필요없다던 태양광발전은 실제 저변이 확대되면서 그에 대한 유지관리의 일환으로 열화모듈 검색 및 교체 등의 이슈가 하나씩 나타나고 있는 상황이다. 따라서 이와같은 기술적 현장 수요에 발맞추어 태양광발전 장치에 있어서 열화를 검출하여 교정할 수 있는 시스템 및 방법에 대한 필요가 있어 왔다.
However, it has been extremely difficult and difficult to detect and correct deterioration of the solar cell array. In the conventional system, the manager of the solar cell array had to examine the physical or electrical characteristics of each solar cell module in search of deterioration in the presence of deterioration. However, this method is difficult to measure due to various external variables during actual solar power generation, and it is necessary to physically repair the solar cell array in order to detect a large number of deteriorated modules and to remove the deterioration, . Thus, the deterioration tended to be neglected due to the effort and cost spent to avoid a complete shutdown of the solar cell array. However, the uncorrected and neglected degradation may fundamentally reduce the output of solar power generation, thereby reducing profitability. Solar power generation, which does not require separate maintenance at the initial stage of solar power generation, is experiencing an increasing number of issues such as search and replacement of deteriorated modules as part of its maintenance. Accordingly, there has been a need for a system and method for detecting and correcting deterioration in a photovoltaic device in accordance with such technical field demands.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 태양광발전설비에서 모듈의 열화를 손쉽게 검출하고 열화된 모듈을 정상모듈로 교체함으로써 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 검출방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a deterioration module detection system for a photovoltaic power generation facility capable of easily detecting deterioration of a module in a photovoltaic power generation facility and improving the output of the photovoltaic power generation facility by replacing a deteriorated module with a normal module And a detection method.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열화모듈을 정상모듈로 교체함으로써 열화모듈에서의 핫스팟 현상(Hot Spot Effect)을 방지하고, 열화모듈로 인해 발생하는 직렬연결된 모듈에서의 보틀넥(bottle neck) 현상을 방지하여 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 검출방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to prevent a hot spot effect in a deteriorating module by replacing a deteriorating module with a normal module and to prevent a bottle neck The present invention also provides a deterioration module detection system and a detection method of a photovoltaic power generation facility that can improve the output of a photovoltaic power generation facility.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 열화모듈을 어레이의 중간이 아닌 주변이나 다른 위치에 적절히 배치함으로써, 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 검출방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a deterioration module detection system and a detection method of a photovoltaic power generation facility capable of improving the output of a solar power generation facility by suitably disposing the deterioration module at a periphery or other position other than the middle of the array Method.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The various problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템은, 현장에 설치되고, 태양광을 집적하여 전력을 생산하는 모듈이 그 내부에 직렬로 연결 및 배치된 태양광발전설비의 열화모듈을 검출하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템에 있어서, 상기 태양광발전설비의 모듈의 열화상을 촬영하는 열화상 카메라; 상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 태양광발전설비 모듈의 열화상 이미지들을 저장하는 이미지저장부; 상기 이미지저장부와 연결되고, 상기 이미지저장부에 저장된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 이미지보정부; 상기 이미지보정부에 의해 보정된 열화상 이미지들의 모듈배치도를 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부에 출력된 모듈배치도에서 열화된 모듈을 판단하여 열화모듈이 시각적으로 표시되도록 하는 열화모듈검출부;를 포함할 수 있다.A deterioration module detection system of a photovoltaic power generation facility according to the present invention detects a deterioration module of a photovoltaic power generation facility installed in a field and connected to and arranged in series in a module for generating power by integrating sunlight A deteriorated module detection system for a photovoltaic power generation facility, comprising: a thermal imaging camera for capturing a thermal image of a module of the photovoltaic power generation facility; An image storage unit for storing thermal images of a photovoltaic power generation facility module photographed by the thermal imaging camera; An image correcting part connected to the image storing part and correcting the thermal image stored in the image storing part with a thermal image of the same magnification and a color gradient according to the same reference temperature; A display unit for displaying a module layout of thermal images corrected by the image correction unit; And a deterioration module detector for determining a deteriorated module in the module layout diagram output to the display unit and visually displaying the deterioration module.
상기 이미지보정부는, 상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)에서 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정한 후, 상기 열화상 이미지들의 RGB 값을 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)에 맞게 보정할 수 있다.The image correcting unit corrects the lowest temperature and the highest temperature in the color gradient for each reference temperature of the thermal image by the minimum temperature Min and the maximum temperature Max of the color gradient for each new reference temperature, The RGB values of the thermal images can be corrected to correspond to the new reference temperature-dependent color gradients.
상기 이미지보정부는, 상기 열화상 이미지들을 기준이 되는 열화상 이미지의 길이 및 두께와 동일하도록 촬영된 모든 열화상 이미지들의 비율을 축소 또는 확대하여 상기 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정할 수 있다.The image correction section may reduce or enlarge the ratio of all thermal image images taken so that the thermal image images are the same as the length and thickness of the thermal image to be the reference and correct the thermal image images to the thermal image of the same magnification .
상기 이미지보정부는, 기준 척도로 사용할 마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하고 상기 마커를 인식한 후, 기준이 되는 열화상 이미지의 마커들의 길이 및 두께를 동일하게 조절할 수 있다.The image correction unit may cause the marker to be used as a reference scale to be photographed on the thermal image, and after recognizing the marker, adjust the length and thickness of the markers of the reference thermal image to be the same.
상기 기준 척도로 사용할 마커는 상기 태양광발전설비의 어레이를 지지하는 일 부분을 마커로 구성할 수 있다.The marker to be used as the reference scale may comprise a marker for supporting a part of the solar power generation facility.
상기 디스플레이부에 구현되는 모듈배치도는 현장에 설치된 태양광발전설비의 모듈과 동일하게 연결 및 배치되도록 구성될 수 있다.
The module layout diagram implemented in the display unit may be configured to be connected and arranged in the same manner as a module of a photovoltaic power generation facility installed in the field.
또한, 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법은, 열화상 카메라를 이용하여 현장에 설치된 태양광발전설비의 모듈을 촬영하는 단계; 상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 모듈의 열화상 이미지들을 위치에 따른 일련번호별로 저장하는 단계; 상기 저장된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 단계; 상기 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정된 열화상 이미지들을 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 단계; 및 상기 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정된 열화상 이미지들을 배치하여 현장에 설치된 태양광발전설비의 모듈과 동일한 위치로 모듈들을 배치하는 단계;를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for detecting a deteriorated module of a photovoltaic power generation facility, comprising: photographing a module of a photovoltaic power generation facility installed on a site using a thermal imaging camera; Storing thermographic images of modules photographed by the thermal imaging camera for each serial number according to a position; Correcting the stored thermal images to thermal image of the same magnification; Correcting the thermal image corrected with the thermal image of the same magnification to the same reference temperature-dependent color gradient; And arranging the thermal images of the same magnification and the thermal images corrected by the same color gradient of the reference temperature to dispose the modules in the same position as the module of the photovoltaic power plant installed in the field .
상기 저장된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 단계는, 마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계; 및 상기 열화상 이미지 상에 촬영된 마커들을 기준이 되는 열화상 이미지 마커와 동일한 길이 및 두께로 상기 열화상 이미지들을 확대 또는 축소하는 단계를 포함할 수 있다.The step of correcting the stored thermal images into an thermal image of the same magnification includes: causing the marker to be photographed on the thermal image; And enlarging or reducing the thermal image to the same length and thickness as the thermal image marker based on the markers photographed on the thermal image.
상기 마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계는, 상기 태양광발전설비의 어레이를 지지하는 일 부분을 상기 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계일 수 있다.The step of causing the marker to be photographed on the thermal image may be a step of causing a portion of the photovoltaic power generation apparatus to be photographed on the thermal image.
상기 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정된 열화상 이미지들을 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 단계는, 상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 최저온도(Min)와 최고온도(Max)의 RGB 값과 숫자를 측정하는 단계; 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 최저온도들 및 최고온도들을 비교하는 단계; 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정하는 단계; 및 상기 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)를 기준으로 상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 온도의 RGB 값 및 범위를 보정하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the step of correcting the thermal image images corrected with the thermal image of the same magnification with the same color gradient of the reference temperature comprises the step of adjusting the minimum temperature Min of the color gradations of the thermal images based on the reference temperature, And a maximum temperature (Max); Comparing the lowest temperatures and the highest temperatures of the reference color temperature gradients; Setting a lowest temperature and a highest temperature of the color gradients at each reference temperature to a minimum temperature (Min) and a maximum temperature (Max) of a color gradient for each new reference temperature; And correcting the RGB value and the range of the temperature of the color gradations of the thermal images by the reference temperature based on the minimum temperature (Min) and the maximum temperature (Max) of the new reference color temperature gradation (Color Gradient) .
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.
본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법은, 태양광발전설비에서 모듈의 열화를 손쉽게 검출하고 열화된 모듈을 정상모듈로 교체함으로써 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있다.The deterioration module detection method of the photovoltaic power generation facility according to the present invention can improve the output of the photovoltaic power generation facility by easily detecting deterioration of the module in the photovoltaic power generation facility and replacing the deteriorated module with the normal module.
또한, 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법은, 열화모듈을 정상모듈로 교체함으로써 열화모듈에서의 핫스팟 현상(Hot Spot Effect)을 방지하고, 열화모듈로 인해 발생하는 직렬연결된 모듈에서의 보틀넥(bottle neck) 현상을 방지하여 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있다.The deterioration module detecting method of the present invention can prevent the hot spot effect in the deteriorating module by replacing the deteriorating module with the normal module and prevent the hot spot effect in the module connected in series It is possible to prevent the bottle neck phenomenon of the photovoltaic power generation equipment and improve the output of the photovoltaic power generation facility.
또한, 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법은, 열화모듈을 어레이의 중간이 아닌 주변이나 다른 위치에 적절히 배치함으로써 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있다.Further, in the method of detecting a deteriorated module of a photovoltaic power generation facility according to the present invention, the output of the photovoltaic power generation facility can be improved by appropriately disposing the deteriorated module at the periphery of the array, or at other positions.
본 발명의 기술적 사상의 다양한 실시예들은, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
It will be appreciated that various embodiments of the inventive concepts of the present invention can provide various effects not specifically mentioned.
도 1은 본 발명에 따른 태양광발전설비에서 열화모듈 내 셀의 핫스팟의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광발전설비에서 열화모듈의 핫스팟의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템을 설명하기 위한 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 열화상 카메라를 이용하여 태양광발전설비의 모듈을 촬영하는 방법을 설명하기 위한 그림이다.
도 5는 본 발명에 따른 이미지보정부에서 열화상 이미지를 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 방법을 설명하기 위한 그림이다.
도 6은 본 발명에 따른 이미지보정부에서 열화상 이미지의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)를 보정하는 방법을 설명하기 위한 그림이다.1 is a view for explaining a concept of a hot spot of a cell in a deterioration module in a solar power generation facility according to the present invention.
2 is a view for explaining a concept of a hot spot of a deterioration module in a solar power generation facility according to the present invention.
3 is a block diagram illustrating a system for explaining a deteriorated module detection system of a photovoltaic power generation facility according to the present invention.
4 is a view for explaining a method of photographing a module of a solar power generation facility using a thermal imaging camera according to the present invention.
5 is a diagram for explaining a method of correcting a thermal image into an infrared image of the same magnification in the image corrector according to the present invention.
6 is a diagram for explaining a method of correcting a color gradient according to a reference temperature of a thermal image in the image correction unit according to the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected to the other element, but there may be other elements in between. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. On the other hand, other expressions that describe the relationship between components, such as "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to" should be interpreted as well.
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, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
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 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be construed as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템 및 이를 이용한 검출방법에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a deterioration module detection system and a detection method using the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 태양광발전설비에서 열화모듈 내 셀의 핫스팟의 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광발전설비에서 열화모듈의 핫스팟의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
FIG. 1 is a view for explaining the concept of a hot spot of a cell in a deterioration module in a solar power generation facility according to the present invention. FIG. 2 is a view for explaining the concept of a hot spot of a deterioration module in a solar power generation facility according to the present invention. to be.
본 발명에서 사용되는 태양전지(Solar Cell, 이하"셀"이라 칭함)는 태양광의 조사(照射)에 의한 에너지를 직접 전기 에너지로 바꾸는 반도체 장치로서, 대표적인 실리콘 셀은 쾌청할 때의 직사일광을 받는 1cm2의 면적에서 대략적으로 0.45V, 30mA의 특성을 얻을 수 있다.A solar cell (hereinafter referred to as "cell") used in the present invention is a semiconductor device that directly converts energy generated by irradiation of sunlight into electrical energy. A typical silicon cell is a solar cell that receives direct sunlight A characteristic of approximately 0.45 V and 30 mA can be obtained in an area of 1 cm 2 .
이러한 셀의 핫스팟(Hot Spot) 현상은 현장에서 동작 중에 전류능력이 떨어지는 셀에서 나타나는 현상으로, 열의 크기는 외기 온도, 일사량, 전류 등에 따라 달라지며, 만약 현장에서 동작하는 전류가 10A라고 하고, 셀의 크랙에 의해 핫스팟이 난 셀의 허용 전류가 셀의 크랙 부분에 의해 8A라고 한다면, 10A의 동작 전류를 견디지 못하고 발전이 아닌 부하(Load)로서 작용하도록 발열이 일어나게 되며, 반대로 현장에서 동작하는 전류가 5A라고 하면, 셀이 크랙, 즉 금이 가거나 파손이 되는 등의 현상이 발생했더라도 핫스팟은 일어나지 않게 되는 것이다.
The hot spot phenomenon of such a cell is a phenomenon that occurs in a cell whose current capability drops during operation in the field. The size of the heat depends on the outside air temperature, the irradiation amount, the current, etc. If the current in the field is 10 A, If the allowable current of the cell in which the hot spot is caused by the crack is 8A due to the crack portion of the cell, the heat is generated so as to act as a load (not a power generation) but not withstand the operating current of 10A. On the other hand, Is 5A, the hot spot will not occur even if a phenomenon such as cracking, that is, cracking or breakage of the cell occurs.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 모듈 내의 셀들은 직렬로 연결되어 있으며, 이러한 셀의 효율에 영향을 주는 변수로는 개방 전압(Open-Circuit Voltage, Voc), 단락 전류(Short-Circuit Current, Isc) 및 필팩터(Fill Factor, FF) 등이 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, the cells in the solar module according to the present invention are connected in series. Variables that affect the efficiency of the cells include an open-circuit voltage (Voc) A current (Short-Circuit Current, Isc), and a fill factor (FF).
상기 개방 전압은 회로가 개방된 상태, 즉 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때, 셀의 양단에 형성되는 전위차이며, 동종접합(Homojuction)의 경우로 예를 들면, 얻을 수 있는 최대한의 개방 전압은 P형 반도체와 N형 반도체 사이의 일함수(Work Function) 값의 차이로 주어지며, 이값은 반도체의 밴드갭(Band Gap)에 의해 결정되므로, 밴드갭이 큰 재료를 사용하면 대체로 높은 개방 전압 값이 얻어진다.The open-circuit voltage is a potential difference formed at both ends of the cell when light is received in a state where the circuit is open, that is, when an infinite impedance is applied. In the case of homojunction, for example, The voltage is given as the difference in the work function value between the p-type semiconductor and the n-type semiconductor, and this value is determined by the band gap of the semiconductor. Therefore, when a material having a large band gap is used, Voltage value is obtained.
상기 단락 전류는 회로가 단락된 상태, 즉 외부 저항이 없는 상태에서 빛을 받았을 때 나타나는 역방향(-)의 전류 밀도이며, 이값은 우선적으로 입사광의 세기와 파장분포(Spectral Distribution)에 따라 달라지지만, 이러한 조건이 결정된 상태에서는 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 재결합하여 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전지 내부에서 외부 회로 쪽으로 보내지는가에 의존되며, 재결합에 의한 손실은 재료의 내부에서나 계면에서 일어날 수 있다.The short-circuit current is a reverse (-) current density that appears when a circuit is short-circuited, that is, when light is received in the absence of an external resistor. This value is primarily dependent on the intensity of the incident light and the spectral distribution, In such a condition, the excitation of the electrons and holes excited by the light absorption is not lost and depends on how effectively the electrons are sent from the inside of the cell to the external circuit, and the recombination loss can occur inside the material or at the interface.
또한, 단락 전류를 크게 하기 위해서는 태양전지 표면에서의 태양 빛의 반사를 최대한으로 감소시켜야 하며, 반사감소 코팅을 해주거나 도체 접촉점을 만들 때 태양 빛을 가리는 면적을 최소화해야 하며, 가능한 모든 파장의 흡수하기 위해서는 반도체의 밴드갭 에너지가 작을수록 유리하지만, 이와 같은 경우 개방 전압도 감소하게 되므로, 적정한 밴드갭을 가진 재료로 셀을 만드는 것이 바람직하다.In order to increase the short-circuit current, it is necessary to reduce the reflection of the sunlight on the surface of the solar cell to the utmost, to minimize the area covering the sunlight when making the reflection reduction coating or the conductor contact point, The smaller the bandgap energy of the semiconductor is, the more advantageous it is. However, in this case, the open-circuit voltage also decreases. Therefore, it is preferable to form the cell with a material having an appropriate bandgap.
상기 필팩터는 최대전력점에서 전류밀도와 전압값의 곱을 개방 전압과 단락 전류의 곱으로 나눈 값이며, 필팩터는 빛이 가해진 상태에서 I-V 곡선의 모양이 얼마나 사각형에 가까운가를 나타내는 지표이다.The fill factor is a value obtained by dividing the product of the current density and the voltage value by the product of the open-circuit voltage and the short-circuit current at the maximum power point, and the fill factor is an index indicating how close the square of the I-V curve is in the state where the light is applied.
이러한 배경 지식을 바탕으로, 도 1을 참조하면, 태양광발전설비 모듈이 현장에 설치되면, 그림자, 먼지, 크랙 등으로 인해 동일하게 제조된 셀이라고 하더라도, 각각 다른 단락 전류(Isc)가 발생할 수 있으며, 이에 따라 첫 번째 셀은 단락 전류(Isc)가 7A, 두 번째 셀은 8.3A, 세 번째 셀은 8.2A, 네 번째 셀은 8.1A 로 각각 다른 단락 전류, 즉 각 셀이 허용할 수 있는 전류가 현장의 상황에 따라 각기 다르게 변경되었다고 가정하자.Referring to FIG. 1, when a photovoltaic power generation module is installed in the field, different short-circuit currents (Isc) may be generated even though the cells are manufactured identically due to shadows, dust, Thus, the first cell has a short-circuit current (Isc) of 7A, the second cell is 8.3A, the third cell is 8.2A, and the fourth cell is 8.1A. Suppose that the currents are changed differently depending on the situation at the site.
(a)에서는 최대 전력점(Maximum Power Point)을 가지게 하는 최대 전력 전류가 7.5A 로 흐르고 있다고 가정하고, 직렬 연결은 전류가 모두 동일하므로, 각 셀을 통해 모두 동일하게 7.5A 의 전류가 도통하고 있는 상태이다.(a), it is assumed that a maximum power current having a maximum power point flows at 7.5 A, and since the series connection has the same current, a current of 7.5 A is conducted through each cell in the same way .
이러한 상황에서, 첫 번째 셀은 7A 만큼 허용할 수 있고, 나머지 0.5A 만큼은 자신의 허용량을 초과하였으므로, 계속하여 7.5A의 전류가 흐를 경우, 첫 번째 셀은 발열하게 되고, 이에 따라 셀 자체가 에너지를 소비하는 부하(Load)로 작용하여 핫스팟이 되는 것이다.In this situation, since the first cell can be allowed by 7A and the remaining 0.5A exceeds its allowable amount, if the current of 7.5A continues to flow, the first cell becomes heat, (Load) consuming the power of the hotspot.
(b)에서는 최대 전력점을 가지게 하는 최대 전력 전류가 8.2A로 흐르고 있다고 가정하고, 직렬 연결은 모두 동일하므로, 각 셀을 통해 모두 동일하게 8.2A의 전류가 도통하고 있는 상태이다. 이러한 상황에서, 첫 번째 셀은 7A 만큼 허용할 수 있고, 네 번째 셀은 8.1A 만큼 허용할 수 있으므로, 첫 번째 셀에서는 1.2A 만큼, 네 번째 셀에서는 0.1A 만큼은 자신의 허용량을 초과하였고, 계속하여 8.1A의 전류가 흐를 경우, 첫 번째 셀과 네 번째 셀은 시간의 차이는 있겠지만 발열하게 되고, 이에 따라 셀 자체가 에너지를 소비하는 부하로 작용하여 두 군데의 핫스팟이 발생하게 되는 것이다.(b), it is assumed that the maximum power current having the maximum power point flows at 8.2 A, and since the series connection is all the same, a current of 8.2 A is conducted through each cell in the same manner. In this situation, since the first cell is allowed by 7A, and the fourth cell is allowed by 8.1A, its allowance is exceeded by 1.2A in the first cell and 0.1A in the fourth cell, If a current of 8.1A flows, the first cell and the fourth cell will have time difference, but the heat will be generated. As a result, the cell itself acts as a load consuming energy, resulting in two hot spots.
(c)에서는 최대 전력점을 가지게 하는 최대 전력 전류가 8.25A로 흐르고 있다고 가정하고, 직렬 연결은 모두 동일하므로, 각 셀을 통해 모두 동일하게 8.25A의 전류가 도통하고 있는 상태이다.(c), it is assumed that the maximum power current having the maximum power point flows at 8.25 A, and since the series connection is all the same, a current of 8.25 A is conducted through each cell in the same manner.
이러한 상황에서, 첫 번째 셀은 7A 만큼 허용할 수 있고, 세 번째 셀은 8.2A 만큼 허용할 수 있으며, 네 번째 셀은 8.1A 만큼 허용할 수 있으므로, 첫 번째 셀에서는 1.25A 만큼, 세 번째 셀에서는 0.05A 만큼, 네 번째 셀에서는 0.15A 만큼은 자신의 허용량을 초과하였고, 계속하여 8.2A의 전류가 흐를 경우, 첫 번째 셀과 세번째 셀과 네 번째 셀은 시간의 차이는 있겠지만 발열하게 되고, 이에 따라 셀 자체가 에너지를 소비하는 부하로 작용하여 세 군데의 핫스팟이 발생하게 되는 것이다.
In this situation, the first cell can be allowed by 7A, the third cell by 8.2A, and the fourth cell by 8.1A, so it is 1.25A in the first cell, In the fourth cell and 0.15A in the fourth cell. When the current of 8.2 A continues to flow, the first cell, the third cell, and the fourth cell have a time difference, Thus, the cell itself acts as a load consuming energy, resulting in three hot spots.
한편, 열화상 카메라(200)는, 물체가 발산하는 적외선을 영상으로 나타내 주는 장비로서, 배관라인의 유동상태 점검 및 분석, 건축물의 냉/난방 단열 및 보온상태 진단, 송배전 전기설비의 과열상태 진단, 각종 기기 열 설계, 지열 조사, 육지 동/식물 생태조사, 해양 표면 및 지표면 온도분포 관찰, 공장 시설의 침입감시 및 화재감시, 발전소/변전소의 침입감시, 차량 및 비행기용 나이트 비젼 등 산업응용, 연구개발, 보안감시 등의 분야에서 다양하게 사용된다.On the other hand, the
이러한 열화상 카메라(200)는, 눈에 보이지 않는 적외선을 검출하여 에너지량과 온도의 상관관계로부터 열화상을 획득한다. 물체로부터 방사된 복사에너지를 검출하기 위해서는 적외선 검출소자(IR Detector)가 사용된다. 상기 검출소자는 적외선 에너지를 광자로서 흡수하고, 흡수된 적외선 광자들은 검출기 내에 전자를 여기시켜 전류를 발생한다. 여기된 광자의 수에 따라 검출기 내의 전기저항도 비례적으로 변하게 되며, 이 저항변화를 검출하여 디지털 레벨 값으로 저장이 된다. 디지털 레벨 값은 온도 보정 함수를 이용하여 온도로 변환이 되고, 변환된 온도 값은 밝기 값에 맞는 열화상으로 생성된다.The
일반적인 열화상 카메라(200)는, 피사체에서 발생된 자외선을 IR-Lens를 통해 입력하고, 입력된 IR신호는 IR Detector에 상이 맺혀서 array로 구성된 초기 영상신호로 입력된다. 입력된 신호는 증폭기(Amplifier)를 통해 적합한 크기의 신호로 증폭된 후 처리부(Processor)에서 설정된 방사율에 따른 입력화면의 온도를 계산한 후 신호 발생기(Signal-generator)를 통해 사용자가 눈으로 볼 수 있는 화상 또는 파일로 출력한다.In a general
그러나, 상기 열화상 카메라(2000로 태양광발전설비의 모듈(110)(또는,어레이(100))의 열화 여부를 검출하는 경우에는, 열화상 케메라는 촬영각도와 분해능(resolution)이 제한되어 있기 때문에 하나의 태양광발전설비 어레이(100)를 찍으려면 여러 장의 열화상 이미지 촬영이 필요하고, 따라서 많은 모듈을 대상으로 많은 수의 촬영 이미지가 필요하다. 또한, 촬영자가 직접 색의 차이를 통해 열화모듈(130)을 구별해야 하므로 열화모듈(130) 판단에 대한 일관성이 결여되고, 촬영된 이미지마다 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 재설정되기 때문에, 각각의 촬영 이미지마다 인위적인 판단으로 열화모듈(130)을 정해야 한다. 즉, 열화 여부를 판단하기 위한 태양광발전설비의 모듈(110)의 촬영된 이미지의 양이 많고, 이미지마다 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 달라지며, 열화모듈(130)을 정하는 기준이 인위적이어서 열화모듈(130)에 대한 기준이 모호한 문제점이 발생될 수 있다.
However, in the case where the thermal imaging camera 2000 detects the deterioration of the module 110 (or the array 100) of the solar power generation facility, the imaging angle and the resolution are limited Therefore, in order to take a single
종합하여 말하면, 상술한 바와 같이, 태양광발전설비의 모듈(또는, 어레이)에 최대 전력 전류가 어느 정도 흐르느냐에 따라, 외부 환경 변화에 따라 단락 전류가 변경된 각각의 셀은 핫스팟이 될 수도 있고, 핫스팟이 아닐 수도 있으며, 어느 정도를 핫스팟으로 지정할 것인지에 대한 기준이 제시되어 있지 않다. In other words, as described above, depending on how much the maximum power current flows in the modules (or arrays) of the photovoltaic power generation facility, each cell in which the short-circuit current is changed in accordance with the external environment change may become a hot spot, It may not be a hotspot, and there is no standard for how to designate it as a hotspot.
또한, 열화상 카메라(200)로 열화모듈(130)을 검출하기 위하여 태양광발전설비의 모듈(110)(또는, 어레이(100))를 촬영하는 경우에는 촬영된 이미지마다 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 재설정되기 때문에, 각각의 촬영 이미지마다 인위적인 판단으로 열화모듈(130)을 정해야 하는데, 본 출원에서는 열화상 카메라(200)로 촬영된 이미지를 동일한 크기 및 동일한 기준 온도별 열화상 이미지로 보정함으로써, 태양광발전설비에서 모듈(또는, 셀)의 열화를 손쉽게 검출하여 교정할 수 있고, 태양광발전 모듈(110)의 이상 유무를 용이하게 판단할 수 있는 기준을 제시하고자 한다.
When the module 110 (or the array 100) of the photovoltaic power generation facility is photographed to detect the deterioration module 130 with the
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템을 설명하기 위한 시스템을 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a system for explaining a deteriorated module detection system of a photovoltaic power generation facility according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템은 태양광발전설비 어레이(100), 열화상 카메라(200), 이미지저장부(300), 디스플레이부(400), 이미지보정부(500) 및 열화모듈검출부(700)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, a deterioration module detection system of a photovoltaic power generation facility according to the present invention includes a solar power
상기 태양광발전설비 어레이(100)는 발전기의 도움없이 태양전지를 이용하여 태양광을 직접 전기 에너지로 변환시키는 발전방식으로, 태양의 빛 에너지를 태양전지인 광전 변환기를 써서 직접 전기 에너지로 변환시켜 이용하는 것이다. 상기 태양광발전설비 어레이(100)는 셀(120)(즉, 태양전지)을 종 및 횡으로 연결하여 결합한 형태로, 개별 셀(120)에서 생산된 전기가 모듈(110)(즉, 패널)에 동시에 모이게 되며, 태양전지를 많이 붙일수록 발전 용량은 커지게 된다. 상기 모듈(110)은 다수개가 종 및 횡으로 연결되어 어레이(array)(100)를 구성할 수 있다.
The photovoltaic power
상기 열화상 카메라(200)는 상기 태양광발전설비에서 열화된 모듈(110)을 검출하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 열화상 카메라(200)는 상기 모듈(110)의 표면에서 방사되는 적외선의 측정에 의해 얻어진 표면의 온도 분포를 흑백의 농담(濃淡) 또는 RGB로 표현되는 색깔로 표시되는 화상을 볼 수 있는 것으로, 콘트라스트(Contrast) 또는 색채 형태에 상응하는 장면을 그려놓은 가시적인 화상을 얻을 수 있도록 구비된다. 따라서, 상기 열화상 카메라(200)에 의해 태양광발전설비의 모듈(110)을 촬영했을 때 온도가 높은 핫스팟인 부분이 있는지의 여부를 확인할 수 있다. 상기 열화상 카메라(200)로 촬영한 열화상 이미지는 태양광발전설비의 촬영된 모듈(110)의 위치를 구분하기 위하여 일련번호(예를 들어, 1, 2, 3 등의 숫자)가 붙여질 수 있다.The
상기 열화상 카메라(200)로 촬영된 열화상 이미지들은 상기 열화상 카메라(200)의 디스플레이부 일측에 온도 범위를 나타내주는 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 위치하는데, 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)는 촬영되는 모듈 이미지마다 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 재설정되기 때문에, 촬영된 열화상 이미지마다 설정기준이 달라질 수 있다. 본 발명에서 상기 열화상 카메라(200)는 일반적으로 공지된 열화상 카메라(200)를 채용할 수 있는 바, 상기 열화상 카메라(200)의 구체적인 원리 및 구성에 대하여는 생략하기로 한다.
The thermal image photographed by the
상기 이미지저장부(300)는 상기 열화상 카메라(200)에 의해 촬영된 이미지들을 저장하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 이미지저장부(300)는 상기 이미지보정부(500)와 전기적으로 연결되고, 상기 열화상 이미지들을 상기 이미지보정부(500)로 전송할 수 있다. 상기 이미지저장부(300)에 저장된 열화상 이미지들은 태양광발전설비의 촬영된 모듈(110)의 위치별로 일련번호(예를 들어, 1, 2, 3 등의 숫자)가 붙여져서 저장될 수 있다.
The
상기 이미지보정부(500)는 상기 이미지저장부(300)와 전기적으로 연동되고, 상기 이미지저장부(300)에 저장된 열화상 이미지들을 보정하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 이미지보정부(500)는 상기 이미지저장부(300)에서 전송된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)로 보정하여 태양광발전설비에서 모듈(110)(또는, 셀(120))의 열화를 손쉽게 검출하여 교정할 수 있게 하기 위하여 구비될 수 있다.The
먼저, 상기 이미지보정부(500)는 상기 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정할 수 있다. 상기 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 방법은 패턴인식 기술이 활용될 수 있다. 본 발명에서 상기 패턴인식 기술은 통상적으로 사용되는 자동적인 수단에 의해 모양, 윤곽 등을 인식하는 기술을 의미할 수 있다. 도 5를 참조하면, 촬영자는 열화상 카메라(200)로 상기 태양광발전설비의 모듈(110)의 열화상 이미지를 촬영할 때, 기준 척도로 사용할 마커(10)를 열화상 이미지들과 함께 촬영되도록 할 수 있다. 상기 이미지보정부(500)는 상기 마커(10)를 인식한 후, 기준이 되는 열화상 이미지의 마커(20)의 길이 및 두께와 동일하게 촬영된 모든 열화상 이미지들의 비율을 축소 또는 확대할 수 있다. 상기한 방법에 의해 촬영된 열화상 이미지들을 동일할 배율의 열화상 이미지들로 보정될 수 있다. 본 발명에서는 상기 태양광발전설비의 어레이(100)를 지지하는 일 부분을 마커(10)로 구성하였는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 마커(10)의 구성을 용이하게 설계변경할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서 상기 마커(10)는 상기 태양광발전설비의 모든 어레이(100) 또는 모듈(110) 상에 공통적으로 구비되는 물체를 이용할 수도 있다.First, the
다음으로, 상기 이미지보정부(500)는 상기 동일한 크기로 보정된 열화상 이미지들을 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)로 보정할 수 있다. 도 6을 참조하면, 동일한 열화상 카메라(200)로 촬영한 열화상 이미지들에는 상기 열화상 카메라(200)의 일측에 온도 범위를 나타내주는 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)가 존재하는데, 상기 촬영된 열화상 이미지들에서 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)를 동일하게 보정할 수 있다. 상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)를 동일하게 보정하는 방법은 상술한 열화상 이미지들을 동일할 배율의 이미지로 보정하는 방법과 동일하게 패턴인식 기술이 활용될 수 있다. 즉, 촬영된 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)는 피촬영물의 온도 범위에 따라 다르게 구성될 수 있는데, 도 6을 참조하면, 본 발명에서는 패턴인식 기술을 활용하여 각각의 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)의 최저온도(Min)와 최고온도(Max)의 RGB 값과 숫자를 측정한다. 그리고, 열화상 이미지들 중에서 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정한 후, 측정된 모든 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(600)를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)에 맞게 보정할 수 있다. 상기한 방법에 의해 촬영된 열화상 이미지들은 새롭게 구성된 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)의 범위에 위치하게 되고, 상기한 방법에 의해 동일한 온도 범위로 보정된 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)를 얻을 수 있다.Next, the
본 발명에서는 열화상 이미지들의 기준 온도별 열화상 이미지들 중에서 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정한 후 상기 열화상 이미지들의 RGB 값을 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)로 구성하는 것을 일 예로 들어 설명하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 어느 하나의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 범위에 맞게 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)를 보정하는 것도 가능함을 알 수 있다.In the present invention, the lowest temperature and the highest temperature among the thermal images for respective reference temperatures of the thermal images are set to the minimum temperature (Min) and the maximum temperature (Max) of the
이어서, 상기 이미지보정부(500)는 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)(650)로 보정된 열화상 이미지들을 상기 디스플레이부(400)로 전송할 수 있다.
Then, the
상기 디스플레이부(400)는 모니터 형태로 구비될 수 있으며, 상기 이미지보정부(500)에 의해 보정된 열화상 이미지들을 디스플레이하기 위하여 구비될 수 있다. 상기 디스플레이부(400)에는 모듈배치도 형태로 열화상 이미지들이 화면상에 나타날 수 있는데, 상기 모듈배치도는 실제로 촬영된 태양광발전설비의 모듈(110)의 위치와 동일하게 배치될 수 있다. 즉, 상기 이미지보정부(500)에서 보정된 열화상 이미지들이 상기 디스플레이부(400)로 전송되면, 상기 디스플레이부(400)에서는 배듈배치도 형태로 출력될 수 있도록 구성될 수 있다. 상기 디스플레이부(400)는 상기 이미지보정부(500)와 직접적으로 연결될 수 있으며, 사용자의 취향 또는 상황에 따라 상기 디스플레이부(400)와 이미지보정부(500) 사이에 이미지저장부(300)를 구성하는 등 다양하게 변형되어 구성될 수 있다.
The
상기 열화모듈검출부(700)는 상기 디스플레이부(400) 상에 출력되는 모듈배치도에서 열화된 모듈을 판단하여 시각적으로 나타날 수 있도록 하기 위하여 구비될 수 있다. 즉, 상기 열화모듈검출부(700)는 상기 모듈배치도에 열화모듈(130)이 표시되도록 구성될 수 있는데, 예를 들어, 열화상 이미지 내의 각 모듈의 칼라값의 최대치(Max 값)가 전체 모듈의 칼라값의 평균치보다 크면 열화모듈(또는, 열화셀)로 표시되도록 구성될 수 있다. The deteriorated
이때 사용자는 상기 열화모듈검출부(700)에 의해 판단되어 상기 디스플레이부(400)의 모듈배치도에 나타난 열화모듈(130)들을 검토한 후, 핫스팟 등 이상이 있는 것으로 판명된 모듈(110)들을 어레이(100)의 중간이 아닌 주변이나 다른 위치에 적절히 배치함으로써, 태양광발전설비의 출력을 향상시킬 수 있다.
At this time, the user examines the deterioration modules 130 shown in the module layout diagram of the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that the invention may be practiced. It is therefore to be understood that one embodiment described above is illustrative in all aspects and not restrictive.
10; 마커 20; 기준 마커
100; 어레이 110; 모듈
120; 셀 130; 열화모듈
200; 열화상 카메라 300; 이미지저장부
400; 디스플레이부 500; 이미지보정부
600; 기준 온도별 칼라 그라디언트
650; 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트
700; 열화모듈검출부10;
100;
120; Cell 130; Deterioration module
200; An
400; A
600; Color gradient by reference temperature
650; Color gradient by new reference temperature
700; Deterioration module detection section
Claims (10)
상기 태양광발전설비의 모듈의 열화상을 촬영하는 열화상 카메라;
상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 태양광발전설비 모듈의 열화상 이미지들을 저장하는 이미지저장부;
상기 이미지저장부와 연결되고, 상기 이미지저장부에 저장된 상기 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 이미지보정부;
상기 이미지보정부에 의해 보정된 열화상 이미지들의 모듈배치도를 디스플레이하는 디스플레이부; 및
상기 디스플레이부에 출력된 모듈배치도에서 열화된 모듈을 판단하여 열화모듈이 시각적으로 표시되도록 하는 열화모듈검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
A deteriorated module detection system for a photovoltaic power generation facility, which detects a deteriorated module of a photovoltaic power generation facility installed in a field, and a module for generating power by integrating sunlight is connected and arranged in series in the inside thereof,
An infrared camera for capturing a thermal image of a module of the solar power generation facility;
An image storage unit for storing thermal images of a photovoltaic power generation facility module photographed by the thermal imaging camera;
An image correcting unit connected to the image storing unit and correcting the thermal image stored in the image storing unit with a thermal image of the same magnification and a color gradient according to the same reference temperature;
A display unit for displaying a module layout of thermal images corrected by the image correction unit; And
And a deterioration module detecting unit for determining a deteriorated module in the module layout diagram output to the display unit and visually displaying the deteriorated module.
상기 이미지보정부는,
상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)에서 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정한 후, 상기 열화상 이미지들의 RGB 값을 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)에 맞게 보정하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the image correction unit comprises:
After setting the lowest temperature and the highest temperature in the color gradient for each reference temperature of the thermal images to a minimum temperature Min and a maximum temperature Max of a color gradient for each new reference temperature, And corrects the RGB values of the thermal images according to the new color temperature gradation color gradation.
상기 이미지보정부는,
상기 열화상 이미지들을 기준이 되는 열화상 이미지의 길이 및 두께와 동일하도록 촬영된 모든 열화상 이미지들의 비율을 축소 또는 확대하여 상기 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the image correction unit comprises:
Characterized in that the thermal image images are corrected to a thermal image of the same magnification by reducing or enlarging the ratio of all thermal image images photographed so as to be equal to the length and thickness of the thermal image on which the thermal image images are based. Deterioration module detection system of photovoltaic plant.
상기 이미지보정부는,
기준 척도로 사용할 마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하고 상기 마커를 인식한 후, 기준이 되는 열화상 이미지의 마커들의 길이 및 두께를 동일하게 조절하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
The method of claim 3,
Wherein the image correction unit comprises:
Wherein the markers to be used as the reference scale are photographed on the thermal image and the markers are recognized and then the length and thickness of the markers of the reference thermal image are adjusted to be the same. system.
상기 기준 척도로 사용할 마커는 상기 태양광발전설비의 어레이를 지지하는 일 부분을 마커로 구성하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the marker to be used as the reference scale comprises a marker for supporting a part of the array of solar power generation facilities.
상기 디스플레이부에 구현되는 모듈배치도는 현장에 설치된 태양광발전설비의 모듈과 동일하게 연결 및 배치되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the module layout diagram of the display unit is connected and arranged in the same manner as a module of a photovoltaic power generation facility installed in the field.
상기 열화상 카메라에 의해 촬영된 모듈의 열화상 이미지들을 위치에 따른 일련번호별로 저장하는 단계;
상기 저장된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 단계;
상기 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정된 열화상 이미지들을 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 단계; 및
상기 동일한 배율의 열화상 이미지 및 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정된 열화상 이미지들을 배치하여 현장에 설치된 태양광발전설비의 모듈과 동일한 위치로 모듈들을 배치하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법.
Photographing a module of a photovoltaic power generation facility installed on the site using an infrared camera;
Storing thermographic images of modules photographed by the thermal imaging camera for each serial number according to a position;
Correcting the stored thermal images to thermal image of the same magnification;
Correcting the thermal image corrected with the thermal image of the same magnification to the same reference temperature-dependent color gradient; And
And arranging the thermal image of the same magnification and the thermal image corrected by the same color temperature gradation by the same reference temperature to dispose the modules in the same position as the module of the photovoltaic power generation facility installed in the field Wherein the deterioration module detecting method comprises the steps of:
상기 저장된 열화상 이미지들을 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정하는 단계는,
마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계; 및
상기 열화상 이미지 상에 촬영된 마커들을 기준이 되는 열화상 이미지 마커와 동일한 길이 및 두께로 상기 열화상 이미지들을 확대 또는 축소하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the step of correcting the stored thermal images into an thermal image of the same magnification comprises:
Causing the marker to be photographed on the thermal image; And
And enlarging or reducing the thermal image to the same length and thickness as the thermal image marker based on the markers photographed on the thermal image.
상기 마커를 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계는,
상기 태양광발전설비의 어레이를 지지하는 일 부분을 상기 열화상 이미지 상에 촬영되도록 하는 단계인 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법.
9. The method of claim 8,
The step of causing the marker to be photographed on the thermally-
And photographing a part of the photovoltaic power generation system supporting the array of the photovoltaic power generation system on the thermal image.
상기 동일한 배율의 열화상 이미지로 보정된 열화상 이미지들을 동일한 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)로 보정하는 단계는,
상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 최저온도(Min)와 최고온도(Max)의 RGB 값과 숫자를 측정하는 단계;
상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 최저온도들 및 최고온도들을 비교하는 단계;
상기 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 가장 낮은 온도와 가장 높은 온도를 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)로 설정하는 단계; 및
상기 새로운 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)의 최저온도(Min) 및 최고온도(Max)를 기준으로 상기 열화상 이미지들의 기준 온도별 칼라 그라디언트(Color Gradient)들의 온도의 RGB 값 및 범위를 보정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전설비의 열화모듈 검출방법.8. The method of claim 7,
The step of correcting the thermal image corrected with the thermal image of the same magnification to the same reference temperature-based color gradient,
Measuring RGB values and a minimum temperature (Min) and a maximum temperature (Max) of the color gradients of the thermal images at a reference temperature;
Comparing the lowest temperatures and the highest temperatures of the reference color temperature gradients;
Setting a lowest temperature and a highest temperature of the color gradients at each reference temperature to a minimum temperature (Min) and a maximum temperature (Max) of a color gradient for each new reference temperature; And
And corrects the RGB value and the range of the temperature of the color gradients by the reference temperature of the thermal image based on the minimum temperature (Min) and the maximum temperature (Max) of the new reference color temperature gradation (Color Gradient) And detecting a deterioration module of the photovoltaic power generation facility.
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