KR101560345B1 - 태양광 발전시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전시스템에 관한 것으로서, 접속반(200) 측에 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 연결된 퓨즈(201)에 연결되는 역전류방지부(222), 선로차단용 개별스위치(213), 예비우회선로(214a)를 갖는 예비우회선로부(214), 접속반 차단기(215), 전압전류측정부(216), 지락보호장치(217), 온도감지부(218), 제어부(230)가 설치되고, 인버터(300) 측에 DC스위칭용 인버터차단기(302)와 AC스위칭용 인버터차단기(303)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 태양광 발전시스템에 있어 고장이나 이상 징후 및 발생 부위를 정확하게 판단할 수 있고 이상 발생부위만을 국소적으로 차단할 수 있으며, 우회 경로를 통해 발전상태를 유지할 수 있고 접속반 내 소자(전자부품)의 발열을 줄일 수 있으며, 태양광 발전시스템의 발전효율 및 운용효율을 극대화시킬 수 있고 안전한 운영과 더불어 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 태양광 발전시스템에 있어 고장이나 이상 징후 및 발생 부위를 정확하게 판단할 수 있고 이상 발생부위만을 국소적으로 차단할 수 있으며, 우회 경로를 통해 발전상태를 유지할 수 있고 접속반 내 소자(전자부품)의 발열을 줄일 수 있으며, 태양광 발전시스템의 발전효율 및 운용효율을 극대화시킬 수 있고 안전한 운영과 더불어 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
Description
본 발명은 태양광을 이용하는 발전시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 발전시스템의 안전한 운영과 더불어 효율적으로 관리할 수 있도록 하며 발전효율의 향상을 위한 개선된 구성을 제공하는 태양광 발전시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전은 햇빛을 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 다수의 태양전지들이 어레이(array)된 태양전지모듈을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 발전시스템이다.
이러한 태양광 발전시스템은 태양의 빛을 받아 직류전기를 발생시키는 태양전지가 어레이된 태양전지모듈과, 상기 태양전지모듈에서 발생된 직류 전기를 단위 스트링별로 모을 수 있도록 연결되는 접속반과, 상기 접속반에 모인 전체 직류 전기를 교류 전기로 변환시키는 전력변환장치를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 전력변환장치가 발전 동작을 개시하면, 각각의 단위 스트링에서 전류가 흐르게 되고 이와 동시에 접속반에서는 각각의 단위 스트링별로 전류를 감시하여 상위 장치인 수집서버와의 통신을 통해 데이터를 전송하게 된다.
이에 의해, 사용자는 접속반을 통하여 수집서버로 전송된 각 스트링별 전류와 전체 전류 등을 모니터링하게 된다.
그런데, 이와 같은 종래 태양광 발전시스템에 있어서는 태양전지 어레이에서 발생되는 출력전압에서 접속반 내부에 구비된 역전류 방지용 다이오드로 통하는 전류값 상승으로 인해 발열이 심화되어 화재가 발생하는 경우가 있으며, 또한 결선의 느슨함으로 인한 아크현상으로 화재가 발생하는 경우가 있다.
이러한 경우, 요구하지 않은 불필요한 상황에서 태양광 발전시스템이 급작스럽게 중지되므로 태양광 발전시스템의 효율을 떨어뜨리는 등 심각한 문제점으로 귀결되고 있다.
또한, 태양광 발전시스템의 소자(전자부품)에서 발생되는 발열에 의해서도 화재가 발생되는데, 이와 같은 소자(전자부품)의 발열로 인한 화재 발생을 사전에 예측하고 방지하는데 상당한 어려움 및 한계가 있으며, 화재발생 징후를 예측할 수 없어 빠른 안전성 확보가 어렵고 심지어는 인명사고가 발생할 수 있다.
덧붙여, 태양광 발전시스템이 증가하고 있는 추세인데, 태양광 발전시스템의 안전한 운영과 더불어 효율적으로 관리할 수 있으며 발전효율을 향상시킬 수 있는 개선방안이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0984678호
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 태양광 발전시스템의 안전한 운영과 더불어 효율적으로 관리할 수 있도록 하며 발전효율을 향상시킬 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 태양광 발전시스템에서의 고장이나 이상 유무를 검출하고 고장이나 이상이 발생된 선로 및 부위만을 차단하고 우회하여 발전을 계속해서 실시할 수 있도록 하는 등 태양광 발전효율을 향상시킬 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 태양광 발전시스템에 있어 고장이나 이상 징후 및 발생 부위를 정확하게 판단할 수 있도록 하고 고장이나 이상 발생부분만을 차단할 수 있도록 하며, 우회 경로를 통해 발전상태를 유지하여 발전효율 및 운용효율을 극대화시킬 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 태양전지가 어레이된 각 출력단에서부터 접속반, 인버터, 분전반에 이르기까지 고장이나 이상 발생을 각각 검출함으로써 이상이 발생된 부분만을 국소적으로 차단할 수 있도록 하는 등 신속하게 대응할 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 접속반 내 소자(전자부품)에서 발생되는 발열상태를 체크함으로써 화재발생 징후를 감지시 우회바이패스를 통해 소자(전자부품)의 발열을 줄일 수 있도록 하며, 이를 통해 안전성을 확보함과 동시에 발전효율 및 운용효율을 높일 수 있도록 하고 화재발생을 방지 및 인명사고의 위험을 사전에 예방할 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 태양광 발전시스템의 동작상태 및 고장이나 이상 유무를 전체적으로 모니터링할 수 있도록 하며, 이상 발생시 관리자에게 즉각 통보할 수 있도록 한 태양광 발전시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양광 발전시스템은, 다수의 태양전지가 어레이된 태양전지모듈(100)과, 상기 태양전지모듈에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터(300)로 공급하는 접속반(200)과, 상기 태양전지 어레이와 접속반(200) 및 인버터(300)의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링장치(400)를 포함하는 태양광 발전시스템에 있어서,
상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 직렬로 연결된 퓨즈(211); 상기 각 퓨즈(201)에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전류방지부(212); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)과 이에 연결되는 퓨즈(211)와의 사이에 각각 설치되는 선로차단용 개별스위치(213); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 이들의 병합된 선로에 연결되어 태양전지가 어레이된 각 출력단에서의 이상 발생시 우회발전 경로로 사용하기 위한 예비우회선로(214a)를 갖는 예비우회선로부(214); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)을 병합하고 인버터(300)로 연결되는 선로 상에 설치되며, 이상 상태에 따라 접속반(200)을 차단하는데 사용되는 접속반 차단기(215); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단을 비롯하여 인버터(300) 및 분전반(320)에 이르기까지 태양광 발전시스템의 전반에 걸쳐 전압과 전류를 측정하기 위한 전압전류측정부(216); 상기 인버터(300)와 연결되는 전력계통에 대해 지락 전압과 전류를 검출하여 지락을 차단 및 이를 통해 태양광 발전시스템을 보호하기 위한 지락보호장치(217); 상기 접속반(200) 내에 다수의 온도센서가 설치되며, 접속반 내부의 온도를 측정 및 각 소자(전자부품)의 발열상태를 체크하기 위한 온도감지부(218); 상기 전압전류측정부(216)와 지락보호장치(217), 온도감지부(218)를 비롯한 각종 측정 및 감지부로부터 신호를 입력받아 태양광 발전시스템 내 동작상태를 전반적으로 체크하고 위험 여부를 판단하며, 태양광 발전시스템 내 고장이나 이상 유무 및 이상 발생부위에 따라 제어신호를 구분하여 출력하기 위한 제어부(230); 상기 인버터(300)가 갖는 D/A컨버터(301)의 입력단과 출력단에 각각 설치되는 DC스위칭용 인버터차단기(302)와 AC스위칭용 인버터차단기(303);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 예비우회선로부(214)는, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 각 출력단(L1~Ln)의 병합된 선로에 연결되는 예비우회선로(214a); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)의 퓨즈(211)와 역전류방지부(212) 사이에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 예비우회선로(214a)에 연결되는 추가우회선로(214b); 상기 예비우회선로(214a) 상에 순차적으로 연결 설치되는 우회선로차단용 스위치(214c)와 퓨즈(214d) 및 역전류방지부(214e); 상기 역전류방지부(214e)에 병렬 연결되며, 열 방출을 통해 내부온도를 줄이기 위한 바이패스다이오드(214f);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 접속반(200) 내 아크 발생을 감지하기 위한 아크감지부(219); 상기 접속반(200) 내 화재 발생을 감지하기 위한 화재감지부(220);를 더 포함하되 상기 아크감지부(219)와 화재감지부(220)의 각 감지신호는 상기 제어부(230)로 입력되어 태양광 발전시스템의 동작 제어에 사용되며, 상기 역전류방지부(212)에는 퓨즈(211) 및 역전류방지부(212)에서 발생되는 열을 방출하여 접속반(200)의 내부온도를 줄일 수 있도록 바이패스다이오드(221)가 병렬 연결되는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 모니터링장치(400)와 통신망을 통해 연결되어 상기 태양전지 어레이를 비롯하여 접속반과 인버터를 포함하는 태양광 발전시스템의 동작 상태 및 이상 유무를 모니터링할 수 있도록 구비되며, 태양광 발전시스템 내 이상 발생시 관리자 통보용으로 사용되는 무선단말(500);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제어부(230)에서의 제어출력에 의해 동작되며, 접속반(200) 내부의 온도가 가열된 경우 가열 공기를 외부로 배출하여 과열 및 화재를 방지하기 위한 쿨링팬(240);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제어부(230)에서의 제어출력에 의해 동작되고, 날씨별과 계절별 또는 시간별 일사량의 차이에 따른 전력량 개선을 위해 구비되며, 접속반(200)과 인버터(300)의 사이에 설치되는 부스터(250);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 태양광 발전시스템 내에서의 고장이나 이상 징후 및 발생 부위를 정확하게 판단할 수 있고 그에 따른 신속한 대응이 가능하므로 유지보수에 따른 유용함을 발휘할 수 있으며, 시스템 전체를 다운시키지 않고 고장이나 이상 발생부위만을 국소적으로 차단하면서 우회 경로를 통해 발전상태를 유지할 수 있으며, 접속반 내 소자(전자부품)의 발열을 줄일 수 있으며, 태양광 발전시스템의 발전효율 및 운용효율을 극대화시킬 수 있으면서 안전한 운영과 더불어 보다 효율적인 관리를 가능하게 한다.
본 발명은 태양전지가 어레이된 각 출력단에서부터 접속반, 인버터, 분전반에 이르기까지 고장이나 이상 발생을 각각 검출할 수 있으며, 이를 통해 태양광 발전시스템 내 위험여부를 판단 및 신속하게 대응할 수 있고 고장이나 이상 발생부위의 확대를 방지할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명은 접속반 내 소자(전자부품)에서 발생되는 발열상태를 체크하여 과열됨을 방지하는 등 화재발생을 방지 및 인명사고의 위험을 사전에 예방할 수 있으며, 태양광 발전시스템의 동작상태를 비롯한 고장이나 이상 유무를 전체적으로 모니터링할 수 있고 시스템 내 고장이나 이상 발생시 관리자에게 즉각 통보할 수 있으며, 계절별과 날씨별 및 시간별 일사량의 차이에 따른 전력량의 차이를 개선할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템을 나타낸 개략적 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템을 설명하기 위해 나타낸 세부 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전시스템을 설명하기 위해 나타낸 세부 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템을 설명하기 위해 나타낸 세부 구성도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태양광 발전시스템을 설명하기 위해 나타낸 세부 구성도.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전시스템은 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 다수의 태양전지가 어레이된 태양전지모듈(100)과, 상기 태양전지모듈(100)에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터(300) 측으로 공급하기 위한 접속반(200)과, 상기 태양전지모듈(100)이 갖는 태양전지 어레이와 접속반(200)과 인버터(300) 및 분전반(320)에 이르기까지 이들의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링장치(400)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기에서, 상기 모니터링장치(400)와 통신망을 통해 연결되어 상기 태양전지 어레이를 비롯하여 접속반(200)과 인버터(300)를 포함하는 태양광 발전시스템의 동작 상태 및 이상 유무를 모니터링할 수 있도록 구비되며, 태양광 발전시스템 내 이상 발생시 관리자 통보용으로 사용되는 무선단말(500)을 더 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 태양전지모듈(100)은 다수가 직렬 연결되고 하나로 합쳐진 회로를 형성하는 것으로서, 이를 구성하는 태양전지 어레이(array)가 병렬로 연결되며, 태양전지 셀은 직렬로 연결되어 구성된다.
상기 태양전지모듈(100)은 태양전지 어레이를 통해 직류전압을 생성하고 전류를 발생시키며, 여기에서 생성된 직류전압은 접속반(200)을 통해 병합되어 인버터(300)로 공급되어진다.
상기 접속반(200)은 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 직렬로 연결된 퓨즈(211)와, 상기 각 퓨즈(201)에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전류방지부(212)와, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)과 이에 연결되는 퓨즈(211)와의 사이에 각각 설치되는 선로차단용 개별스위치(213)와, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 이들의 병합된 선로에 연결되어 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에서의 이상 발생시 우회발전 경로로 사용하기 위한 예비우회선로(214a)를 갖는 예비우회선로부(214)와, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)을 병합하고 인버터(300)로 연결되는 선로 상에 설치되며 이상 상태에 따라 접속반(200)을 차단하는데 사용되는 접속반 차단기(215)와, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)을 비롯하여 인버터(300) 및 분전반(320)에 이르기까지 태양광 발전시스템의 전반에 걸쳐 전압과 전류를 측정하기 위한 전압전류측정부(216)와, 상기 인버터(300)와 연결되는 전력계통에 대해 지락 전압과 전류를 검출하여 지락을 차단 및 이를 통해 태양광 발전시스템을 보호하기 위한 지락보호장치(217)와, 상기 접속반(200) 내에 다수의 온도센서가 설치되며 접속반(200) 내부의 온도를 측정 및 각 소자(전자부품)의 발열상태를 체크하기 위한 온도감지부(218)와, 상기 전압전류측정부(216)와 지락보호장치(217) 및 온도감지부(218)를 비롯한 각종 측정 및 감지부로부터 신호를 입력받아 태양광 발전시스템의 동작상태를 전반적으로 체크하고 위험 여부를 판단하며 태양광 발전시스템 내 고장이나 이상 유무 및 이상 발생부위에 따라 제어신호를 구분하여 출력하기 위한 제어부(230)를 포함하도록 구성된다.
이때, 상기 접속반(200)은 접속반(200) 내 아크 발생을 감지하기 위한 아크감지부(219)와, 상기 접속반(200) 내 화재 발생을 감지하기 위한 화재감지부(220)를 더 포함하도록 구성할 수 있으며, 상기 아크감지부(219)와 화재감지부(220)에서의 각 감지신호는 상기 제어부(230)로 입력되게 함으로써 태양광 발전시스템의 동작 제어에 사용하도록 구비된다.
상기 퓨즈(211)는 과전류가 접속반(200)에 인입되는 것을 방지하여 접속반(200)의 회로 구성을 보호하기 위한 것으로서, 기준값을 초과한 직류전류가 인입될 경우 단락된다.
상기 역전류방지부(212)는 태양전지모듈(100)을 구성하는 태양전지 어레이를 개별적으로 보호하기 위한 것으로서, 전류를 순방향으로만 흐르게 하고 역방향으로 흐르지 못하게 하여 비정상적인 전류의 흐름으로부터 태양전지 어레이를 보호하는 역할을 담당한다.
상기 역전류방지부(212)는 주로 다이오드 소자로 구성할 수 있으나, 특별히 이에 제한하지 않는다 할 것이다.
여기에서, 상기 역전류방지부(212)에는 퓨즈(211) 및 역전류방지부(212)의 소자에서 발생되는 열을 방출하여 접속반(200)의 내부온도를 줄일 수 있도록 바이패스다이오드(221)를 병렬 연결하여 구비되게 할 수 있다.
상기 선로차단용 개별스위치(213)는 태양광 발전시스템의 전반적인 동작상태 및 위험여부를 판단하는 상기 제어부(230)에서의 제어신호에 따라 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 연결된 선로 중에서 이상이 발생된 부위만을 각각 개별 차단하기 위한 구성이다.
여기에서, 상기 예비우회선로부(214)는 상기 제어부(230)에서의 제어신호에 따라 어느 하나 이상의 선로에 문제가 발생된 경우 태양광 발전시스템을 멈추지 않고 우회발전을 통해 전력생산을 계속해서 실시할 수 있도록 하기 위한 구성이다.
상기 예비우회선로부(214)는 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 각 출력단(L1~Ln)의 병합된 선로에 연결되는 예비우회선로(214a)와, 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)의 퓨즈(211)와 역전류방지부(212) 사이에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 예비우회선로(214a)에 연결되는 추가우회선로(214b)와, 상기 예비우회선로(214a) 상에 순차적으로 연결 설치되는 우회선로차단용 스위치(214c)와 퓨즈(214d) 및 역전류방지부(214e)와, 상기 역전류방지부(214e)에 병렬 연결되며 퓨즈(214d) 및 역전류방지부(214e)에서 발생되는 열을 방출하여 접속반(200)의 내부온도를 줄이기 위한 바이패스다이오드(214f)를 포함하도록 구성된다.
여기에서, 상기 예비우회선로부(214)는 상기 예비우회선로(214a)를 통해 선로 상에 이상이 발생된 경우 우회발전을 실시할 수 있게 한 것이며, 상기 추가우회선로(214b)를 통해 선로 상의 고장이나 이상발생 부위에 따라 우회 경로를 다각도로 확보 및 불필요한 차단을 방지함으로써 태양광 발전시스템의 운용효율을 높일 수 있도록 한 것이다.
일 예로, 상기 예비우회선로(214a)는 접속반(200)에 설치된 퓨즈(211)에 이상이 있을 시 우회발전을 실시하는데 사용할 수 있고, 상기 추가우회선로(214b)는 역전류방지부(212)에 이상이 있을 시 우회발전을 실시하는데 사용할 수 있다 할 것이다.
상기 전압전류측정부(216)는 접속반(200)과 인버터(300) 및 분전반(320)에 이르기까지 태양광 발전시스템 내에 흐르는 전압과 전류를 전반적으로 검출 및 측정할 수 있도록 한 것으로서, 이상 발생부위를 보다 정확하게 검출함과 더불어 시스템 내 고장 및 이상 발생부위만을 차단하고 고장 및 이상 발생부위가 확대되는 것을 방지하는데 사용하기 위한 것이다.
예를 들면, 퓨즈(211)와 역전류방지부(212) 사이의 전압을 측정하고, 역전류 방지부(212)를 통과한 전류를 측정하며, 접속반(200)과 인버터(300)의 연결부위 전압전류를 측정하며, 인버터(300) 내 전력변환에 따른 직류와 교류의 스위칭 전압전류를 측정하며, 분전반(320)에서 전력계통으로 흐르는 전압전류를 측정하는 등 세분화함으로써 보다 정확하게 고장이나 이상 발생을 검출하도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 접속반(200)에는 상기 제어부(230)에서의 제어출력에 의해 동작되며, 접속반(200) 내부의 온도가 가열된 경우 가열 공기를 외부로 배출하여 과열 및 화재를 방지하기 위한 쿨링팬(240)을 설치할 수 있다.
이때, 상기 쿨링팬(240)은 상기 제어부(230)에서 온도감지부(218)로부터 신호를 받아 기준값을 초과할 때, 상기 제어부(230)의 제어출력을 받아 동작하도록 구비된다.
또한, 상기 접속반(200)에는 접속반(200)과 인버터(300)의 사이에 부스터(250)를 설치하고, 상기 제어부(230)에서의 제어출력에 의해 동작하도록 구성할 수 있다.
이때, 태양광 발전시스템에 있어서는 날씨별과 계절별 또는 시간별 태양광 일사량의 차이에 따라 전력량에 차이가 발생하게 되는데, 상기 부스터(250)를 통해서 전력량이 저하되는 시점에 전압 전류를 조정하여 줌으로써 전력량 및 발전량을 개선할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 제어부(230)에서는 전압전류측정부(216)와 지락보호장치(217), 온도감지부(218), 아크감지부(219) 및 화재감지부(220) 등으로부터 신호를 입력받아 태양광 발전시스템의 동작상태를 전반적으로 체크하고 위험 여부를 판단하게 되는데, 이들 중 어느 하나라도 기준값을 초과하는 경우 태양광 발전시스템 내 고장이나 이상 유무 및 이상 발생부위를 체크한다.
즉, 상기 제어부(230)에서는 태양광 발전시스템 내 고장이나 이상 발생부위에 따라 시스템의 전체적인 동작 정지나 이상 발생부위만의 국소적 차단 및 우회변경을 결정하게 되며, 태양광 발전시스템의 전반적인 동작상태 및 이상상태를 모니터링장치(400)로 전송한다.
덧붙여, 상기 제어부(230)에서는 전압전류측정부(216)와 지락보호장치(217), 온도감지부(218), 아크감지부(219) 및 화재감지부(220) 등으로부터 입력되는 신호를 통해 태양광 발전시스템 내 각종 이상 징후까지 사전 검출하여 점검 및 예방할 수 있으며, 이를 통해 태양광 발전시스템의 안전성을 확보함과 동시에 발전효율 및 운용효율을 높일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
상기 인버터(300)는 상기 접속반(200)으로부터 접속반(200)에 모인 병합된 직류 전압을 공급받아 교류전압으로 변환하여주는 구성으로서, 여기에서 변환된 교류전압은 분전반(320)을 통해 한국전력공사의 전력계통으로 보내진다.
상기 인버터(300)는 상기 접속반(200)으로 공급되는 직류를 교류로 변환하기 위한 D/A컨버터(301)와, 상기 D/A컨버터(301)의 입력단과 출력단에 각각 설치되는 DC스위칭용 인버터차단기(302) 및 AC스위칭용 인버터차단기(303)를 포함하도록 구성된다.
이때, 상기 DC스위칭용 인버터차단기(302) 및 AC스위칭용 인버터차단기(303)는 상기 인버터(300) 내로 인입되는 직류와 변환 후 출력되는 교류에서의 스위칭 전압전류를 감지하여 이상 발생시 제어부(230)에서의 제어출력을 통해 입력전류나 출력전류를 차단하는데 사용되며, 해당 부위에서의 고장이나 이상 발생이 확대되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 분전반(320)에도 전력계통으로 보내지는 교류에 있어 고장이나 이상 발생시 이를 차단할 수 있도록 분전반차단기(321)를 설치함이 바람직한데, 전력계통에서 발생되는 지락사고로부터 태양광 발전시스템을 보호하는 등 안전성을 강화할 수 있으면서 운용효율을 높일 수 있다.
따라서, 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 태양광 발전시스템은 태양광 발전시스템 내에서의 고장이나 이상 징후 및 발생 부위를 정확하게 판단할 수 있고 그에 따른 신속한 대응이 가능하므로 유지보수에 따른 유용함을 발휘할 수 있으며, 시스템 전체를 다운시키지 않고 이상 발생부위만을 국소적으로 차단하면서 우회 경로를 통해 발전상태를 유지할 수 있어 발전량을 확보할 수 있으며, 접속반 내 소자(전자부품)의 발열상태를 체크하고 이를 줄여 과열을 방지할 수 있으며, 태양광 발전시스템의 발전효율 및 운용효율을 극대화시킬 수 있으면서 안전한 운영과 더불어 보다 효율적인 관리를 가능하게 하며, 계절별과 날씨별 및 시간별 일사량의 차이에 따른 전력량의 차이를 개선할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.
100: 태양전지모듈 200: 접속반
211: 퓨즈 212: 역전류방지부
213: 선로차단용 개별스위치 214: 예비우회선로부
214a: 예비우회선로 214b: 추가우회선로
214c: 우회선로차단용 스위치 214d: 퓨즈
214e: 역전류방지부 214f: 바이패스다이오드
215: 접속반 차단기 216: 전압전류측정부
217: 지락보호장치 218: 온도감지부
219: 아크감지부 220: 화재감지부
221: 바이패스다이오드 230: 제어부
240: 쿨링팬 250: 부스터
300: 인버터 301: D/A컨버터
302: DC스위칭용 인버터차단기 303: AC스위칭용 인버터차단기
320: 분전반 321: 분전반 차단기
400: 모니터링장치 500: 무선단말
211: 퓨즈 212: 역전류방지부
213: 선로차단용 개별스위치 214: 예비우회선로부
214a: 예비우회선로 214b: 추가우회선로
214c: 우회선로차단용 스위치 214d: 퓨즈
214e: 역전류방지부 214f: 바이패스다이오드
215: 접속반 차단기 216: 전압전류측정부
217: 지락보호장치 218: 온도감지부
219: 아크감지부 220: 화재감지부
221: 바이패스다이오드 230: 제어부
240: 쿨링팬 250: 부스터
300: 인버터 301: D/A컨버터
302: DC스위칭용 인버터차단기 303: AC스위칭용 인버터차단기
320: 분전반 321: 분전반 차단기
400: 모니터링장치 500: 무선단말
Claims (6)
- 다수의 태양전지가 어레이된 태양전지모듈(100)과, 상기 태양전지모듈에서 생성된 직류 전압을 병합하여 인버터(300)로 공급하는 접속반(200)과, 상기 태양전지 어레이와 접속반(200) 및 인버터(300)의 동작 상태와 이상 유무를 감시하는 모니터링장치(400)를 포함하는 태양광 발전시스템에 있어서,
상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 직렬로 연결된 퓨즈(211); 상기 각 퓨즈(201)에 직렬로 연결되어 전류를 한 방향으로만 흐르게 하는 역전류방지부(212); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)과 이에 연결되는 퓨즈(211)와의 사이에 각각 설치되며, 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 연결된 선로 중에서 이상이 발생된 부위만을 각각 개별 차단하기 위한 선로차단용 개별스위치(213); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 이들의 병합된 선로에 연결되어 태양전지가 어레이된 각 출력단에서의 이상 발생시 우회발전 경로로 사용하기 위한 예비우회선로(214a)를 갖는 예비우회선로부(214); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)을 병합하고 인버터(300)로 연결되는 선로 상에 설치되며, 이상 상태에 따라 접속반(200)을 차단하는데 사용되는 접속반 차단기(215); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)을 비롯하여 인버터(300) 및 분전반(320)에 이르기까지 태양광 발전시스템의 전반에 걸쳐 전압과 전류를 측정하기 위한 전압전류측정부(216); 상기 인버터(300)와 연결되는 전력계통에 대해 지락 전압과 전류를 검출하여 지락을 차단 및 이를 통해 태양광 발전시스템을 보호하기 위한 지락보호장치(217); 상기 접속반(200) 내에 다수의 온도센서가 설치되며, 접속반 내부의 온도를 측정 및 각 소자(전자부품)의 발열상태를 체크하기 위한 온도감지부(218); 상기 접속반(200) 내 아크 발생을 감지하기 위한 아크감지부(219); 상기 접속반(200) 내 화재 발생을 감지하기 위한 화재감지부(220); 상기 전압전류측정부(216)와 지락보호장치(217), 온도감지부(218), 아크감지부(219), 화재감지부(220)로부터 신호를 입력받아 태양광 발전시스템 내 동작상태를 전반적으로 체크하고 위험 여부를 판단하며, 태양광 발전시스템 내 고장이나 이상 유무 및 이상 발생부위에 따라 제어신호를 구분하여 출력하기 위한 제어부(230); 상기 제어부(230)에서의 제어출력에 의해 동작되며, 접속반(200) 내부의 온도가 가열된 경우 가열 공기를 외부로 배출하여 과열 및 화재를 방지하기 위한 쿨링팬(240); 상기 인버터(300)가 갖는 D/A컨버터(301)의 입력단과 출력단에 각각 설치되는 DC스위칭용 인버터차단기(302)와 AC스위칭용 인버터차단기(303); 를 포함하며,
상기 역전류방지부(212)에는 퓨즈(211) 및 역전류방지부(212)에서 발생되는 열을 방출하여 접속반(200)의 내부온도를 줄일 수 있도록 바이패스다이오드(221)가 병렬 연결되고,
상기 예비우회선로부(214)는,
상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 각 출력단(L1~Ln)의 병합된 선로(A)에 연결되는 예비우회선로(214a); 상기 태양전지가 어레이된 각 출력단(L1~Ln)의 퓨즈(211)와 역전류방지부(212) 사이에 일측이 공통으로 연결되고 타단이 예비우회선로(214a)에 연결되며, 선로 상의 고장이나 이상발생 부위에 따라 우회 경로를 다각도로 확보 및 불필요한 차단을 방지하기 위한 추가우회선로(214b); 상기 예비우회선로(214a) 상에 순차적으로 연결 설치되는 우회선로차단용 스위치(214c)와 퓨즈(214d) 및 역전류방지부(214e); 상기 역전류방지부(214e)에 병렬 연결되며, 퓨즈(214d) 및 역전류방지부(214e)에서 발생되는 열을 방출하여 접속반(200)의 내부온도를 줄이기 위한 바이패스다이오드(214f); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템. - 삭제
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