KR101532163B1 - Evaluation and condition diagnosis system for photovoltaic power generator - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광발전 상태진단 시스템에 관한 것으로서 보다 구체적으로는, 선형회귀분석법을 이용하여 최소한의 정보만으로 태양광 모듈 각각에 대한 정상 동작 여부를 판단할 수 있는 태양광발전 상태진단 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a photovoltaic power generation state diagnosis system, and more particularly, to a photovoltaic power generation state diagnosis system capable of determining normal operation of each of photovoltaic modules using only a minimum amount of information using linear regression analysis .
태양광 발전(Photovoltaic Power Generation)은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전류를 생산하는 발전 방법으로서, 여러개의 태양 전지들이 붙어있는 태양광 패널을 대규모로 펼쳐 태양광 에너지를 이용하여 전기를 생산하게 된다.Photovoltaic power generation is a method of generating current by converting sunlight into direct current. As a method of generating electricity, a large number of photovoltaic panels with several solar cells are deployed to produce electricity using solar energy.
세계적으로 환경오염 및 자원고갈 문제를 해결하기 위하여 신재생 에너지 사업을 활발히 추진하고 있다. 우리나라에서도 환경오염 및 에너지 위기에 대응하기 위한 노력의 일환으로 신재생에너지 사업을 의무화하는 RPS 제도를 운영 중이다. 이러한 배경 하에 태양 에너지를 이용한 태양광 전원의 설치는 매년 증가하고 있으며, 성능향상을 위한 상태진단 기술 및 발전량 예측기술이 요구되고 있다.We are actively promoting new and renewable energy business to solve environmental pollution and resource depletion problem around the world. As part of efforts to combat environmental pollution and the energy crisis, Korea is also operating an RPS system that mandates renewable energy projects. Under these circumstances, the installation of solar power using solar energy is increasing year by year, and state diagnostic technology and power generation prediction technology for performance improvement are required.
한편, 태양광 전원의 현 유지보수 관리체계는 전체 시스템의 인버터 출력만 계측하고, 웹캠에 의한 단순 현장 모니터링만 하고 있어, 운전 중 문제가 발생했을 때 성능저하와 운전정지 원인, 고장위치 파악에 많은 시간이 소요되고 있다. 또한, 태양광 전원의 데이터 확보 부재로 인하여 고장유형, 고장패턴 및 환경변화에 따른 발전량 변화를 파악하기 어렵다.On the other hand, the present maintenance management system of the solar power source only measures the inverter output of the whole system and performs only simple on-site monitoring by the webcam. Therefore, when there is a problem during operation, It is taking time. In addition, it is difficult to grasp the change in generation amount due to fault type, fault pattern, and environmental change owing to the absence of data securing of the solar power source.
기존의 발전량 예측기술로는 AMPP, FFv, Osterwald's 알고리즘 등이 있지만, 온도, 일사량, 개방전압, 단락전류, 내부 저항, 시리즈 저항 등 많은 파라미터를 고려해야 하고, 동일조건에서 모듈상태에 따라 다르게 출력되는 모듈의 발전량 차이를 고려하기 어렵다.AMPP, FFv, and Osterwald's algorithms are examples of existing power generation prediction techniques. However, many parameters such as temperature, solar radiation, open-circuit voltage, short-circuit current, internal resistance and series resistance must be considered. It is difficult to consider the difference in power generation amount.
또한, 종래의 기술은 다수의 태양광 전지 모듈 중 어느 하나에서 고장이 발생한 경우에 어느 모듈에서 고장 또는 이상상태가 발생했는지를 파악하는 것이 용이하지 않고, 현재의 일사량이 적어서 발전 용량이 작은 것인지, 모듈의 고장 또는 이상상태 발생으로 발전 용량이 떨어진 것인지를 원격지에서 판단하는 것이 불가능하다.Further, in the related art, it is not easy to know which module has a failure or an abnormal state when a failure occurs in any one of the plurality of solar battery modules, and it is difficult to know whether the current solar radiation amount is small and the power generation capacity is small, It is impossible to remotely determine whether the power generation capacity has deteriorated due to a failure or an abnormal condition of the module.
도 1은 종래의 일반적인 태양광발전 상태진단 시스템을 나타내는 개략도인데, 도 1을 참조하면, 종래의 시스템은 복수개의 태양광 모듈(10a, 10b, 10n, 20a, 20b, 20n)을 직렬 또는 병렬로 연결하고 이렇게 직렬 또는 병렬로 연결되어 있는 태양광 모듈 전체에 대한 발전량을 측정하기 때문에 한 개의 라인에서 발전량 저하가 감지되더라도 실제로 어느 모듈에서 문제가 발생하였는지 파악하기 어려운 문제가 있었다.1 is a schematic diagram showing a conventional solar power generation state diagnosis system. Referring to FIG. 1, a conventional system includes a plurality of
따라서 종래 시스템의 고장 또는 이상상태 발생 여부를 판단하기 위해서는 현장에 인원이 투입되어 하나하나의 태양광 전지 모듈의 각각의 전압 전류를 직접 확인하는 방식으로 고장 여부를 판단하는데, 이는 많은 인력 및 시간의 낭비이며 비효율적이었다.Therefore, in order to determine whether a malfunction or an abnormal state occurs in the conventional system, a person is input into the field to directly check the voltage and current of each of the photovoltaic modules. It was wasteful and inefficient.
이에, 다수의 태양광 모듈 각각의 고장 또는 이상상태 발생 여부를 원격지에서도 정확하게 판단할 수 있는 상태진단 모니터링 시스템의 개발이 필요하게 되었다.
Accordingly, it has become necessary to develop a state diagnostic monitoring system that can accurately determine whether a failure or abnormality occurs in each of a plurality of solar modules at a remote site.
본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 시스템의 목적은, 태양광 어레이를 구성하는 태양광 모듈 각각에 대한 고장 또는 이상상태 발생 여부를 용이하게 파악할 수 있는 태양광발전 상태진단 평가시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a photovoltaic power generation status evaluation system that can easily determine whether a failure or an abnormal condition occurs in each of the photovoltaic modules constituting the solar array.
본 발명의 다른 목적은, 복잡한 정보 대신에 일사량 정보만을 이용하여 태양광 모듈의 발전량 예측치를 구하여 태양광 모듈의 상태를 평가할 수 있는 태양광발전 상태진단 평가시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a photovoltaic state diagnostic evaluation system capable of evaluating the state of a photovoltaic module by obtaining predicted power generation amount of a photovoltaic module using only irradiation amount information instead of complicated information.
본 발명의 또 다른 목적은, 태양광 모듈의 일시적인 비정상적인 동작 및 고장 여부를 판단할 수 있는 태양광발전 상태진단 평가시스템을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a solar power generation condition diagnosis and evaluation system capable of determining temporary abnormal operation and failure of a solar cell module.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 시스템은, 적어도 하나의 행과 열로 배열되는 태양광 모듈로 이루어지는 태양광 발전 장치에 대한 상태진단 시스템에 있어서, 상기 태양광 모듈 각각에 구비되어, 상기 태양광 모듈 각각으로부터 발전량 및 일사량을 포함하는 데이터를 센싱하는 센싱부, 상시 센싱부가 센싱한 데이터를 수신하여 전송하는 통신부, 상기 통신부로부터 상기 데이터를 수신하여 저장하는 데이터베이스 서버 및 상기 데이터베이스 서버에 저장되는 데이터를 이용하여 상기 태양광 모듈 각각에 대한 정상 작동 여부를 판단하는 모듈상태 진단부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for diagnosing a solar power generation state, the system comprising: a solar module arranged in at least one row and a column; A sensing unit provided in each module for sensing data including power generation amount and irradiation dose from each of the solar modules, a communication unit for receiving and transmitting data sensed by the constant sensing unit, a database server for receiving and storing the data from the communication unit, And a module status diagnosis unit for determining whether the solar modules are normally operated using data stored in the database server.
또한, 상기 센싱부는 발전량을 측정하기 위하여 상기 태양광 모듈 각각에서 출력되는 전류 및 전압 데이터를 더 센싱할 수 있으며, 상기 모듈상태 진단부는 하기의 식을 이용하여 상기 태양광 모듈 각각에 대한 발전량을 예측할 수 있다.Further, the sensing unit may further sense the current and voltage data output from each of the solar modules in order to measure the power generation amount, and the module status diagnosis unit may estimate the power generation amount for each of the solar modules using the following equation .
여기서, P* (t)는 발전량 예측치, X(t)는 일사량, α, β는 일사량 선형계수이다.Where P * (t) is the predicted power generation amount, X (t) is the solar irradiance, and α and β are the solar irradiance linear coefficients.
또한, 상기 일사량 선형계수 α 및 β는 하기의 식으로부터 계산될 수 있으며, 상기 모듈상태 진단부는 태양광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하기 위하여 상기 발전량 예측치의 소정 비율값을 발전량 기준치로 설정하고, 실제 발전량이 상기 발전량 기준치보다 작은 경우 해당 태양광 모듈을 비정상으로 판단할 수 있고, 상기 비율값은 상기 발전량 예측치의 80%일 수 있다.The module condition diagnosis unit may set a predetermined ratio value of the power generation amount predicted value as a power generation amount reference value to determine whether the solar module is operating normally or not, If the power generation amount is smaller than the power generation amount reference value, the photovoltaic module may be determined to be abnormal, and the ratio value may be 80% of the power generation expected value.
또한, 상기 모듈상태 진단부는 설정된 시간 간격으로 상기 태양광 모듈 각각의 실제 발전량 및 발전량 기준치를 측정 및 계산하고, 상기 실제 발전량이 상기 발전량 기준치보다 작은 경우 비정상 판정횟수 카운트를 하나씩 누적시키며, 상기 비정상 판정횟수가 일정횟수를 초과하면 해당 태양광 모듈을 고장으로 판단할 수 있다.The module status diagnosis unit may measure and calculate the actual power generation amount and the power generation amount reference value of each of the solar modules at the set time intervals and accumulate the abnormal number of determination counts one by one when the actual power generation amount is smaller than the power generation amount reference value, If the number of times exceeds the predetermined number, the corresponding solar module can be judged as a failure.
또한, 상기 모듈상태 진단부는 상기 비정상 판정횟수 카운트가 상기 일정횟수를 초과하기 전에 상기 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되면, 상기 비정상 판정횟수 카운트를 0으로 초기화하거나, 1만큼 감소시킬 수 있다.
The module status diagnosis unit may initialize the abnormality determination number count to zero or decrease it by one if the actual generation amount of the generation amount reference value or more is measured before the abnormality determination number count exceeds the predetermined number of times.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 태양광발전 상태진단 시스템은, 태양광 어레이를 구성하는 태양광 모듈 각각에 대한 고장 또는 이상상태 발생 여부를 용이하게 파악할 수 있는 태양광 발전 상태진단 평가시스템을 제공할 수 있다.As described above, the solar photovoltaic condition diagnosis system according to the present invention provides a solar photovoltaic condition diagnosis and evaluation system which can easily detect whether a malfunction or an abnormal condition occurs in each of the solar photovoltaic modules constituting the solar photovoltaic array can do.
또한, 복잡한 정보 대신에 일사량 정보만을 이용하여 태양광 모듈의 발전량 예측치를 구하여 태양광 모듈의 상태를 평가할 수 있는 태양광발전 상태진단 평가시스템을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a photovoltaic condition diagnosis and evaluation system which can evaluate the state of a photovoltaic module by obtaining predicted power generation amount of the photovoltaic module using only irradiation amount information instead of complicated information.
그리고, 태양광 모듈의 일시적인 비정상적인 동작 및 고장 여부를 판단할 수 있는 태양광발전 상태진단 평가시스템을 제공할 수 있다.
In addition, it is possible to provide a photovoltaic power generation state diagnostic evaluation system capable of judging temporary abnormal operation and failure of the solar module.
도 1은 종래의 일반적인 태양광발전 상태진단 평가시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 평가시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 센싱부가 태양광 모듈 각각에 구비되는 것을 나타내는 개략도이다.
도 4는 온도와 발전량과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일사량과 발전량과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 모듈상태 진단부에서 모듈의 정상작동 여부를 판단하는 과정을 나타내는 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a conventional solar power generation status diagnosis and evaluation system.
2 is a configuration diagram of a solar power generation status diagnosis and evaluation system according to the present invention.
3 is a schematic diagram showing that the sensing unit according to the present invention is provided in each of the solar modules.
4 is a graph showing a correlation between the temperature and the power generation amount.
5 is a graph showing a correlation between a solar radiation amount and an electricity generation amount.
6 is a flowchart illustrating a process of determining whether the module is normally operated in the module status diagnosis unit according to the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 관한 태양광발전 상태진단 시스템에 대해 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩뜨리지 않도록 생략될 수 있다.In the following description, only parts necessary for understanding the operation according to the embodiment of the present invention will be described, and descriptions of other parts may be omitted so as not to disturb the gist of the present invention.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.In addition, terms and words used in the following description and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings, but are to be construed in a manner consistent with the technical idea of the present invention As well as the concept.
도 2는 본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명에 다른 센싱부가 태양광 모듈 각각에 구비되는 것을 나타내는 개략도이다.FIG. 2 is a schematic diagram of a solar photovoltaic condition diagnosis system according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic view showing that a sensing part according to the present invention is provided in each of solar photovoltaic modules.
도 2 및 도 3을 참조하면, 적어도 하나의 행과 열로 배열되는 태양광 모듈로 이루어지는 태양광 발전 장치에 대한 상태진단을 수행하는 태양광발전 상태진단 시스템은, 태양광 모듈 각각에 구비되어, 상기 태양광 모듈 각각으로부터 발전량 및 일사량을 포함하는 데이터를 센싱하는 센싱부(100), 상기 센싱부가 센싱한 데이터를 수신하여 전송하는 통신부(200), 상기 통신부로부터 상기 데이터를 수신하여 저장하는 데이터베이스 서버(300) 및 상기 데이터베이스 서버에 저장되는 데이터를 이용하여 상기 태양광 모듈 각각에 대한 정상 작동 여부를 판단하는 모듈상태 진단부(400)를 포함한다.2 and 3, a photovoltaic power generation state diagnostic system for performing a state diagnosis of a photovoltaic device including a photovoltaic module arranged in at least one row and a column is provided in each of the photovoltaic modules, A
상기 센싱부(100)는 상기 태양광 모듈 각각에 부착되어 데이터를 센싱하는 센서(110)로 이루어지며, 특정 모듈에서 고장이 발생하더라도 해당 모듈이 속해있는 열 또는 행의 모든 태양광 모듈을 일일이 검사하지 않더라도 고장이 발생한 특정 모듈을 용이하게 찾아낼 수 있도록 한다.The
상기 태양광 모듈 각각에 대한 상태진단은 태양광 모듈의 발전량 예측치와 실제 태양광 모듈에서 실측된 발전량을 비교하여 이루어지는데, 본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 평가시스템은 복잡한 데이터를 사용하지 않고 일사량만으로 발전량을 예측하는 알고리즘을 제시하여 시스템의 효율성을 제고한다.The state diagnosis for each of the solar modules is performed by comparing the power generation predicted value of the solar module and the actual generation quantity of the actual solar module. The efficiency of the system is improved by suggesting an algorithm for predicting the generation amount.
또한, 실제 발전량은 태양광 모듈에서 출력되는 전압과 전류를 측정하여 계산할 수 있으므로, 상기 센싱부(100)는 태양광 모듈 각각으로부터 일사량 정보뿐만 아니라 출력되는 전류 및 전압에 관한 정보도 센싱하며, 태양광 모듈 후면의 온도도 센싱한다.In addition, since the actual power generation amount can be calculated by measuring the voltage and current output from the solar module, the
한편, 상기 통신부(200)는 상기 센싱부(100)에서 센싱되는 데이터 즉, 일사량, 온도, 발전량, 전압 및 전류에 관한 데이터를 상기 데이터베이스 서버(300)에 전송하기 위한 통신 기능을 구비하고 있으며, 설치되는 태양광 어레이의 크기 및 설치되는 환경에 따라 적용 가능한 어떠한 유무선 통신 방법을 사용할 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다.The
상기 데이터베이스 서버(300)는 상기 통신부로부터 수신한 데이터를 저장하고 이를 상기 모듈상태 진단부(400)가 활용할 수 있도록 하는데, 또한, 상기 데이터베이스 서버는 태양광 발전 장치를 관리하는 관리자로 하여금 각각의 태양광 모듈에서의 실제 발전량, 출력전압 및 전류, 현재의 일사량 및 온도 등의 정보를 확인할 수 있도록 하는 역할도 하게 된다.The
본 발명의 명세서에는 도시되지 않지만, 상기 데이터베이스 서버(300)에 저장되는 데이터는 별도의 디스플레이 장치(미도시) 등을 이용하여 표시될 수 있을 것이다.Although not shown in the specification of the present invention, data stored in the
한편, 상기 모듈상태 진단부(400)는 상기 태양광 모듈 각각에 대한 정상 작동 여부를 판단하는데, 상술한 바와 같이 발전량 예측치와 실제 발전량을 비교하여 정상 작동 여부를 판단한다.On the other hand, the module
정상 작동 여부를 판단하기 위하여 상기 발전량 예측치를 계산하는 과정이 필요하며, 상기 모듈상태 진단부(400)는 상기 발전량 예측치를 계산함에 있어서 해당 시점에서의 태양광 모듈 각각에 대한 일사량 정보만을 사용하며, 구체적으로는 선형회귀분석법을 따른다. 이하에서는 이를 보다 상세히 설명하도록 한다.The module
도 4 및 도 5는 각각 온도와 발전량, 일사량과 발전량과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.FIGS. 4 and 5 are graphs showing the correlation between the temperature and the power generation amount, the solar radiation amount, and the power generation amount, respectively.
도 4를 참조하면, 온도가 높아지면 발전량도 함께 증가하기는 하지만 큰 상관관계를 갖지는 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, 도 5의 그래프에 나타나는 바와 같이 일사량과 발전량은 강한 상관관계를 가지고 있음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that when the temperature is increased, the power generation amount increases, but does not have a large correlation. On the other hand, as shown in the graph of FIG. 5, it can be confirmed that the solar radiation amount and the power generation amount have a strong correlation.
도 4에 나타나는 온도와 발전량의 상관관계는 아래의 식으로 나타낼 수 있다.The correlation between temperature and power generation shown in FIG. 4 can be expressed by the following equation.
여기서, P* (t)는 온도가 보정된 발전량 예측치, P(t)는 모듈의 발전량 측정치, γ는 온도에 따른 모듈의 전력계수, T(t)는 모듈의 후면온도이다.Where P * (t) is the temperature-corrected power generation predicted value, P (t) is the module power generation measure, γ is the module power factor, and T (t) is the module backside temperature.
도 4를 참조하면, 온도가 높을 때 발전량의 변동성이 작고 온도가 낮을 때는 변동성이 크다는 사실을 알 수 있다. 상기 수학식 1은 이러한 특징을 반영한 관계식으로서, 모듈의 전력계수 γ는 사용되는 모듈에 따라 달라질 수 있다.Referring to FIG. 4, it can be seen that when the temperature is high, the fluctuation of the power generation amount is small and when the temperature is low, the fluctuation is large. Equation (1) is a relational expression reflecting such a characteristic, and the power coefficient gamma of the module can be changed according to a module to be used.
한편, 상기 수학식 1로부터 일사량까지 고려한 발전량 예측치를 구하기 위하여 이차 선형회귀분석식으로 나타내면 하기 수학식 2와 같다.In order to obtain a predicted power generation amount considering the amount of solar radiation from Equation (1), a quadratic linear regression equation is shown in Equation (2).
여기서, P* (t)는 발전량 예측치, X(t)는 일사량, α, β는 일사량 선형계수이다.Where P * (t) is the predicted power generation amount, X (t) is the solar irradiance, and α and β are the solar irradiance linear coefficients.
상기 수학식 2에서 P* (t)에 대한 일사량 선형계수 α, β를 도출하면, 시간 t에서 측정된 일사량만 이용하여 온도까지 고려한 발전량 예측치를 쉽게 구할 수 있다.If the solar radiation linear coefficients α and β for P * (t) are derived from the above equation (2 ) , the power generation predicted value considering the temperature using only the solar radiation measured at time t can be easily obtained.
상기 발전량 예측치 P* (t)는 온도와 발전량과의 관계를 나타내는 상기 수학식 1에 일사량과 발전량과의 상관관계를 더 고려한 것이며, 일사량 선형계수 α, β는 다음과 같은 방법으로 구해진다.The predicted power generation amount P * (t) considers the correlation between the solar radiation amount and the power generation amount in Equation (1), which indicates the relationship between the temperature and the power generation amount, and the solar radiation amount linearity coefficients α and β are obtained by the following method.
발전량 예측치의 정확도를 보정하기 위하여 최소자승법 개념을 이용해 상기 수학식 2의 양변을 제곱하여 나타내면 하기 수학식 3과 같다.In order to correct the accuracy of the power generation predicted value, both sides of Equation (2) can be expressed by the following Equation (3) using the least squares method concept.
한편, 상기 일사량 선형계수 α, β를 구하기 위하여 상기 수학식 3을 α, β에 대해 각각 편미분하면 하기 수학식 4 및 수학식 5를 얻을 수 있다.In order to obtain the solar radiation linear coefficients alpha and beta, the following Equation 4 and Equation 5 can be obtained by partially differentiating Equation 3 with respect to alpha and beta, respectively.
그리고, 상기 수학식 4 및 수학식 5를 이용하여 발전량 예측식의 계수인 α, β를 구하면 하기 수학식 6 및 수학식 7과 같다.Then, the coefficients α and β of the power generation amount predicting formula are obtained using Equations (4) and (5), as shown in Equation (6) and Equation (7).
상기 수학식 6 및 수학식 7에서 P* (t)에는, 상기 수학식 1의 온도가 보정된 발전량 예측치를 대입하고, 일사량 X(t)를 함께 고려하여 일사량 선형계수 α, β를 구할 수 있다.Equation (6)) and (P * at 7 (t), the said substituting the equation (1) the temperature correction power generation amount prediction of, and can be determined irradiation linear coefficient α, β in consideration with the solar radiation X (t) .
수학식 1에서의 발전량 예측치 P* (t)는 일사량이 고려되지 않은 값이지만, 상기 수학식 6 및 수학식 7에서 일사량을 고려하여 일사량 선형계수 α, β를 구하게 되므로, 이렇게 계산된 일사량 선형계수 α, β 및 시간 t에서의 일사량 X(t)를 상기 수학식 2에 대입하면 간단하게 태양광 모듈의 발전량 예측치를 구할 수 있다.Since the solar radiation amount predicted value P * (t) in the equation (1 ) is a value not taking the solar radiation amount into consideration, the solar radiation amount linear coefficients? And? Are calculated by taking the solar radiation amount into account in the equations (6) and (7) By substituting the irradiation amount X (t) at?,? and time t into the above equation (2 ) , it is possible to easily obtain the predicted power generation amount of the solar module.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광발전 상태진단 시스템은 일사량만으로도 태양광 모듈의 발전량 예측치를 쉽게 구할 수 있는 효과를 제공한다. 이하에서는 상기 발전량 예측치를 이용하여 태양광 모듈에 대한 정상 작동 여부를 판단하는 과정을 설명하도록 한다.As described above, the system for diagnosing the solar power generation state according to the present invention provides an effect of easily obtaining the predicted value of the power generation amount of the solar module with only the solar radiation amount. Hereinafter, a process for determining whether the solar module is normally operated using the power generation predicted value will be described.
도 6은 본 발명에 따른 모듈상태 진단부에서 모듈의 정상 작동 여부를 판단하는 과정을 나타내는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a process of determining whether the module is normally operated in the module status diagnosis unit according to the present invention.
도 6을 참조하면, 상기 모듈상태 진단부(400)는 태양광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하기 위하여 발전량 기준치를 설정하고, 실제 발전량을 상기 발전량 기준치와 비교하게 된다.Referring to FIG. 6, the module
상기 발전량 기준치는 상기 수학식 2를 통하여 구한 발전량 예측치에 대한 소정 비율값이 될 수 있는데, 상기 발전량 예측치가 가질 수 있는 오차를 고려하는 것이 바람직하기 때문이다. 상기 발전량 예측치가 갖게 되는 오차의 범위를 일률적으로 한정할 수는 없으나, 운용실적 및 경험치에 따라 80% 내외의 수치로 설정하도록 한다.The power generation amount reference value may be a predetermined ratio value with respect to the power generation amount predicted value obtained through Equation (2), and it is preferable that the error that the power generation amount estimated value can take into consideration. Although the range of the error of the power generation predicted value can not be uniformly set, it should be set to a value of about 80% according to the operation result and experience value.
한편, 상기 실제 발전량을 상기 발전량 기준치와 비교한 결과 실제 발전량이 발전량 기준치 이상인 경우에는 해당 태양광 모듈은 정상 작동하는 것으로 판단하고, 다음 태양광 모듈에 대한 진단을 하게 된다.On the other hand, when the actual power generation amount is compared with the power generation amount reference value, if the actual power generation amount is equal to or greater than the power generation reference value, it is determined that the corresponding photovoltaic module operates normally and the next photovoltaic module is diagnosed.
반면에, 실제 발전량이 발전량 기준치 미만인 경우에는 정상 작동으로 볼 수 없다. 다만, 해당 태양광 모듈에 대한 진단을 실시하는 시점에 갑작스런 환경의 변화, 예를 들어 짧은 시간 동안 구름이 태양을 가리는 등, 실제 태양광 모듈의 성능 저하와 무관한 요인에 의한 발전량 저하일 수 있으므로, 바로 고장 또는 이상상태로 판단하는 것은 바람직하지 않다.On the other hand, when the actual power generation amount is less than the power generation amount reference value, it can not be regarded as normal operation. However, there may be a sudden change in the environment at the time of the diagnosis of the relevant solar module, for example, the cloud may cover the sun for a short time, and the power generation may be deteriorated due to factors unrelated to the performance degradation of the actual solar module , It is not preferable to immediately judge the failure or the abnormal state.
이러한 점을 고려하여 상기 모듈상태 진단부(400)는, 실제 발전량이 발전량 기준치 미만인 경우에는 비정상 판정횟수 카운트를 하나씩 누적시킨다. 그리고, 상기 비정상 판정횟수가 일정횟수를 초과하면 해당 태양광 모듈을 고장 또는 이상상태로 판단하게 된다.In consideration of this point, the module
상기 일정횟수는 관리자 또는 사용자의 필요에 의하여 원하는 값으로 설정할 수 있으나, 본 명세서에서는 3회를 예로써 설명한다.The predetermined number of times may be set to a desired value according to the needs of an administrator or a user, but three times will be described as an example in this specification.
실제로 특정 태양광 모듈에서 고장 또는 이상상태가 발생한 경우에는 해당 태양광 모듈에 대한 진단을 실시할 때마다 비정상 판정횟수가 1씩 꾸준히 증가할 것이며, 4번째 진단시에 이르러 비정상 판정횟수가 4가 되어 3회를 초과하므로, 이때 상기 모듈상태 진단부는 고장이 발생한 모듈을 최종적으로 고장 또는 이상상태로 판단하게 된다.In fact, when a fault or an abnormal condition occurs in a specific solar module, the number of abnormality judgments will increase steadily by one every time the diagnosis is performed for the corresponding solar module. In the fourth diagnosis, the number of abnormality judgments becomes four The module status diagnosis unit finally determines that the module in which the failure has occurred is in a failure or abnormal state.
한편, 앞서 설명한 바와 같은 일시적인 외부 환경 변화로 인한 발전량 저하를 고려할 수 있는데, 상기 모듈상태 진단부는 상기 비정상 판정횟수 카운트가 상기 일정횟수를 초과하기 전에, 상기 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되면, 상기 비정상 판정횟수 카운트를 0으로 초기화할 수 있다.Meanwhile, when the actual power generation amount exceeding the power generation amount reference value is measured before the abnormality determination number count is exceeded the predetermined number of times, the module state diagnosis unit may detect the abnormality The determination count count can be initialized to zero.
예를 들어 비정상 판정횟수가 2로써 3회를 초과하지 않는 경우에, 3번째 진단시에 실제 발전량이 발전량 기준치 이상으로 측정되었다면, 일시적인 외부 영향으로 인한 비정상 작동으로 판단하고, 다시 0부터 비정상 판정횟수를 카운트하게 되는 것이다.For example, if the number of abnormality judgments is not more than 3 times as 2, if the actual power generation amount is measured at the third diagnosis time or more as the power generation amount reference value or more, it is determined that the abnormality is caused by temporary external influences, .
위와 같이, 일시적인 외부 환경 변화를 고려하는 것도 가능하며, 상기 모듈상태 진단부는 상기 비정상 판정횟수 카운트가 상기 일정횟수를 초과하기 전에 상기 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되면, 상기 비정상 판정횟수 카운트를 1만큼 감소시키는 것도 가능하다.If the actual power generation amount of the power generation amount reference value or more is measured before the abnormality determination number count exceeds the predetermined number of times, the abnormality determination number count is set to 1 It is also possible to reduce it.
예를 들어, 비정상 판정횟수가 10을 초과하는 경우에만 해당 태양광 모듈을 고장으로 판단하는 것으로 설정한 경우에는, 8까지 비정상 판정횟수가 누적된 이후에 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되었다고 하더라도, 곧바로 비정상 판정횟수를 0으로 초기화하는 것보다는, 비정상 판정횟수 카운트를 감소시키는 것이 태양광 모듈의 상태를 진단하는데 있어서 보다 논리적일 것이다.For example, even when the actual power generation amount exceeding the power generation reference value is measured after the number of abnormality determination times up to 8 is measured, when the abnormality determination number is set to determine that the solar cell module is faulty only when the number of abnormal determination exceeds 10, It may be more logical to diagnose the state of the photovoltaic module to reduce the number of abnormal decision counts than to initialize the number of abnormal decisions to zero.
한편, 상기 모듈상태 진단부는 설정된 시간 간격으로 상기 태양광 모듈 각각의 실제 발전량 및 발전량 기준치를 측정 및 계산하게 되는데, 상기 실제 발전량이 발전량 기준치 이상인 경우는 물론, 그 미만인 경우에도 비정상 판정횟수를 1만큼 누적시키고, 고장으로 판단하기 위한 기준인 일정횟수와 비교한 후에는 다음 모듈에 대한 진단을 실시하게 된다.Meanwhile, the module status diagnosis unit measures and calculates the actual power generation amount and the power generation amount reference value of each of the solar modules at the set time intervals. In the case where the actual power generation amount is equal to or more than the power generation amount reference value, After comparing with the predetermined number of times, which is a criterion for determining failure, the next module is diagnosed.
도 6은 하나의 태양광 모듈에 대한 상태진단 흐름을 나타내는 것이며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로서, 복수 개의 태양광 모듈에 대한 상태진단은 앞선 설명에 따라 이루어진다.6 is a flowchart illustrating a state diagnosis for one solar module, which is for the purpose of understanding the present invention, and the state diagnosis for a plurality of solar modules is performed according to the above description.
즉, 비정상 판정횟수 카운트가 누적되는 경우에 있어서도, 곧바로 실제 발전량과 발전량 기준치를 비교하는 것이 아니라, 나머지 태양광 모듈에 대한 진단을 수행한 이후에, 해당 모듈에 대한 그 다음의 진단을 수행하게 되는 것으로 이해하여야 한다.
That is, even when the number of abnormality determination counts is accumulated, the diagnosis is performed for the remaining solar modules, instead of comparing the actual power generation amount with the power generation amount reference value immediately. .
10, 20 : 태양광 어레이
10a, 10b, 10n, 20a, 20b, 20n : 태양광 모듈
50 : 인버터 100 : 센싱부
110 : 센서 200 : 통신부
300 : 데이터베이스 서버 400 : 모듈상태 진단부10, 20: solar array
10a, 10b, 10n, 20a, 20b, 20n: solar modules
50: inverter 100: sensing part
110: sensor 200:
300: database server 400: module status diagnosis unit
Claims (9)
상기 태양광 모듈 각각에 구비되어, 상기 태양광 모듈 각각으로부터 발전량 및 일사량을 포함하는 데이터를 센싱하는 센싱부;
상기 센싱부가 센싱한 데이터를 수신하여 전송하는 통신부;
상기 통신부로부터 상기 데이터를 수신하여 저장하는 데이터베이스 서버; 및
상기 데이터베이스 서버에 저장되는 데이터를 이용하여 상기 태양광 모듈 각각에 대한 정상 작동 여부를 판단하는 모듈상태 진단부;
를 포함하며,
상기 모듈상태 진단부는 하기의 식을 이용하여 상기 태양광 모듈 각각에 대한 발전량을 예측하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
여기서, P* (t)는 발전량 예측치, X(t)는 일사량, α, β는 일사량 선형계수이다.
1. A state diagnostic system for a solar power generator comprising a solar module arranged in at least one row and column,
A sensing unit, disposed in each of the solar modules, for sensing data including a power generation amount and a solar radiation amount from each of the solar modules;
A communication unit for receiving and transmitting data sensed by the sensing unit;
A database server for receiving and storing the data from the communication unit; And
A module status diagnosis unit for determining whether the solar modules are normally operated by using data stored in the database server;
/ RTI >
Wherein the module status diagnosis unit predicts an amount of power generation for each of the solar modules using the following equation.
Where P * (t) is the predicted power generation amount, X (t) is the solar irradiance, and α and β are the solar irradiance linear coefficients.
상기 센싱부는 발전량을 측정하기 위하여 상기 태양광 모듈 각각에서 출력되는 전류 및 전압 데이터를 더 센싱하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensing unit further senses the current and voltage data output from each of the solar modules in order to measure the power generation amount.
상기 일사량 선형계수 α 및 β는 하기의 식으로부터 계산되는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
여기서, P* (t)는 온도가 보정된 발전량 예측치, X(t)는 일사량이다.The method according to claim 1,
Wherein the solar radiation linear coefficients? And? Are calculated from the following formula.
Here, P * (t) is a predicted power generation amount whose temperature has been corrected, and X (t) is a solar radiation amount.
상기 모듈상태 진단부는 태양광 모듈의 정상 작동 여부를 판단하기 위하여 상기 발전량 예측치의 소정 비율값을 발전량 기준치로 설정하고, 실제 발전량이 상기 발전량 기준치보다 작은 경우 해당 태양광 모듈을 비정상으로 판단하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the module status diagnosis unit sets a predetermined ratio value of the power generation amount prediction value to a power generation amount reference value to determine whether the solar cell module is operating normally or not and determines whether the solar cell module is abnormal if the actual power generation amount is smaller than the power generation amount reference value Development status diagnosis evaluation system.
상기 비율값은 상기 발전량 예측치의 80%인 태양광발전 상태진단 평가시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the ratio value is 80% of the predicted power generation amount.
상기 모듈상태 진단부는 설정된 시간 간격으로 상기 태양광 모듈 각각의 실제 발전량 및 발전량 기준치를 측정 및 계산하고, 상기 실제 발전량이 상기 발전량 기준치보다 작은 경우 비정상 판정횟수 카운트를 하나씩 누적시키며, 상기 비정상 판정횟수가 일정횟수를 초과하면 해당 태양광 모듈을 고장으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the module status diagnosis unit measures and calculates the actual power generation amount and the power generation amount reference value of each of the photovoltaic modules at the set time intervals and accumulates the abnormal number of determination counts one by one when the actual power generation amount is smaller than the power generation amount reference value, And when the number of solar modules exceeds a predetermined number of times, the solar module is determined as a failure.
상기 모듈상태 진단부는 상기 비정상 판정횟수 카운트가 상기 일정횟수를 초과하기 전에 상기 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되면, 상기 비정상 판정횟수 카운트를 0으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.
8. The method of claim 7,
Wherein the module status diagnosis unit initializes the abnormality determination number count to 0 when the actual generation amount of the generation amount reference value or more is measured before the abnormality determination number count exceeds the predetermined number of times.
상기 모듈상태 진단부는 상기 비정상 판정횟수 카운트가 상기 일정횟수를 초과하기 전에 상기 발전량 기준치 이상의 실제 발전량이 측정되면, 상기 비정상 판정횟수 카운트를 1만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 태양광발전 상태진단 평가시스템.8. The method of claim 7,
Wherein the module status diagnosis unit reduces the abnormality determination number count by one when the actual generation amount of the generation amount reference value or more is measured before the abnormality determination number count exceeds the predetermined number of times.
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