KR101568667B1 - Automatic recovery system of the photovoltaic power generation-failure based on the Internet of Things - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 사물통신(IoT) 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광발전장치의 주요 설비에 각각 개별적으로 복수개의 IoT모듈을 설치하고, 복수개의 IoT모듈과 통신이 이루어지면서 관리서버로 데이터 전송이 가능한 제어용 IoT모듈을 RTU에 설치하여 복구가능한 고장일 경우 자체적으로 고장을 해소하고 복구가 불가능한 고장일 경우 관리자에 통보할 수 있도록 구성된 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an IoT-based automatic fault recovery system, and more particularly, to a system and method for installing a plurality of IoT modules individually in a main facility of a photovoltaic power generation apparatus, IOT module that can transfer data to the management server by installing the control IoT module in the RTU so that it can resolve itself if it can be recovered and report it to the manager when it can not be recovered. ≪ / RTI >
석유를 비롯한 화석에너지의 고갈 및 지구 환경보호의 중요성이 날로 높아지면서 화석에너지를 탈피한 신재생에너지의 개발과 이용이 갈수록 더 필요해지고 있다.As the depletion of petroleum and other fossil energies and the importance of protecting the global environment are increasing day by day, the development and utilization of new and renewable energy, which is moving away from fossil energy, is becoming more and more needed.
특히, 지금까지 사용하고 있는 대부분의 전기는 지구 환경파괴의 주범이고 대기환경 오염의 주원인인 화석원료를 이용하여 생산, 공급되고 있어서 화석원료의 사용을 줄이기 위해서는 화석원료를 사용하고 있는 화력발전을 대체하기 위한 신재생에너지의 개발이 매우 시급한 상황이다.In particular, most of the electricity that has been used so far is produced and supplied using fossil raw materials, which are the main cause of global environmental destruction and pollution of the atmospheric environment. Therefore, in order to reduce the use of fossil raw materials, The development of new and renewable energy is very urgent.
한편, 신재생에너지 분야 중 태양광발전 분야가 그중 가방 활발하게 기술개발 및 상용화가 이루어지고 있는 추세에 있다.On the other hand, among the renewable energy fields, the field of photovoltaic power generation is being actively developed and commercialized.
태양광발전기술은 태양광으로부터 전기를 생산하는 무한·청정기술로서 세계 각국에서 가장 활발하게 대체에너지의 수단으로 널리 이용되고 있는 기술분야이다.Solar power generation technology is an infinite and clean technology that produces electricity from the sunlight, and it is the technology field that is widely used as a substitute energy means most actively in the world.
태양광발전 및 관리에 필요한 장치로는 태양광을 수광하여 화학적인 변화를 통해 전기를 생산하는 태양전지와, 상기 태양전지에서 생성된 직류전기를 상용전력인 교류로 변환시키는 인버터와, 생산된 전기를 저장하는 축전지와, 상기 태양전지를 태양광의 수광이 용이하도록 지면으로부터 일정 높이에 고정 설치하는 고정구조물과, 상기 태양전지에서 생산된 전기의 축전, 배전, 공급을 제어하는 제어반과, 원격지에서 태양광발전설비를 관리, 유지하기 위해 원격으로 상기 제어반을 관리하는 관리서버 등이 기본적으로 구비된다.Examples of devices required for solar power generation and management include a solar cell that receives sunlight to produce electricity through chemical change, an inverter that converts the DC electricity generated in the solar cell into an AC that is a commercial power, A control panel for controlling the power generation, distribution and supply of electricity produced by the solar cell; and a controller for controlling the power generation, distribution and supply of electricity generated from the solar cell, A management server for remotely managing the control panel to manage and maintain the photovoltaic power generation facility, and the like.
이와 같은 태양광발전장치는 상업용으로 사용하기 위해서는 일반적으로 주변에 높은 건물이 없으면서 계절에 관계없이 태양광의 수광이 용이한 나대지나, 주변에 키가 큰 나무 등이 없어 그늘이 생기지 않는 개간된 밭이나 임야 등에 대규모로 설치되는 것이 일반적이다.Such a photovoltaic power generation apparatus is generally used for commercial use, and there is no high-rise building in the vicinity, but it is easy to receive sunlight regardless of the season, or a cleared field where there is no shade due to absence of tall trees nearby It is common to be installed on a large scale in forests.
상업용 태양광발전 설비는 발전된 전력을 매전(賣電)하여 수익을 올리는 구조이므로, 전기의 발전량 증대가 사업성을 좌우하는 매우 중요한 요소가 되므로, 일반 상업용 태양광발전소는 발전설비를 최적의 상태로 유지, 관리하여 고장발생율을 억제하고, 고장 발생시 신속하게 대응하여 고장발생으로 인한 발전 정지시간을 최소화시킬 수 있도록 하는 것이 무엇보다도 중요하다 할 것이다.Commercial photovoltaic power generation equipment is a structure that increases the profit by charging and developing electric power. Therefore, since the increase of electric power generation is a very important factor that affects business feasibility, the commercial photovoltaic power generation plant maintains the optimal state of the power generation facilities , It is important to minimize the generation stoppage time due to the occurrence of the fault by managing the fault occurrence rate and suppressing the occurrence rate of the fault and quickly responding to the occurrence of the fault.
즉, 신재생에너지 분야의 선두주자인 태양광발전은 그 시공도 중요하지만 시공 후 유지관리도 매우 중요한 요건인데, 시공은 대부분 전문 시공업체에서 시행되고 있어서 시공에는 큰 문제가 없으나, 시공 후 이를 관리하는 부분에서는 발전사업자가 직접 할 경우 전문적 기술이나 지식이 없어서 사후관리에 애로사항이 많이 발생하게 된다.In other words, solar power generation, which is a leader in the renewable energy field, is important but the maintenance after installation is also a very important requirement. Most construction work is carried out by professional contractors, so there is no big problem in construction. , There are many difficulties in post-management due to lack of expertise and knowledge.
물론, 태양광발전 시공업체가 사후 관리를 해주거나 별도의 유지관리업체가 대행해주고 있는 경우도 있으나, 늘어나는 태양광발전소의 수량에 비해 그 관리는 효율적으로 이루어지지 못하고 있는 실정이다.Of course, in some cases, solar power generation contractors provide follow-up management or separate maintenance companies act as agents, but the management is not efficient compared to the increasing number of solar power plants.
즉, 태양광발전소의 설치는 세계적으로 볼때, 매년 10%대의 증가율을 보이고 있으며, 국내 태양광발전소도 지속적인 성장이 예상되고 있으나, 태양광발전소의 유지관리업체는 매우 영세한 경우가 대부분이어서 태양광발전소 설비를 유지관리업체에 맡긴다 해도 체계적인 관리가 이루어지지 못하는 실정이다. In other words, the installation of solar power plants is growing at a rate of around 10% every year in the world. Domestic solar power plants are also expected to grow steadily, but the maintenance companies of solar power plants are very small, Even if the facility is left to the maintenance company, systematic management can not be achieved.
태양광발전소의 경우 적절한 유지관리가 이루어지지 않을 경우에 발전량에 큰 영향을 끼치게 되고, 사소한 고장이 큰 고장으로 이어질 경우 시공시보다 더 많은 유지 관리비용이 발생될 수 있는 문제점이 있기 때문에 태양광발전소의 효율적인 관리가 매우 절실한 상태이다.In the case of solar power plants, if the maintenance is not properly performed, the power generation amount will be greatly affected. In the case of minor faults leading to large faults, there is a problem that more maintenance cost may be incurred during construction, Efficient management of the system is very urgent.
또한, 현재의 태양광발전소 유지관리의 주요 임무는 고장발생 후 발생된 고장에 대해서 신속하게 대처하거나 고장발생 내용을 관리자에게 통보하는 수준이고, 고장발생에 따라 관리자가 출동하는 경우 고장발생 내용의 약 70% 정도는 대부분 현장에서 간단하게 처리할 수 있는 오류여서 고장발생 전에 미리 고장발생을 예측하여 사전에 이를 관리할 수 있는 방안이 강구되거나 관리자가 직접 현장에 출동하지 않고 자체 시스템에 의해 고장이 자동 복구될 수 있는 기술개발이 매우 필요한 상태이다.In addition, the main duty of maintenance of the present solar power plant is to cope with the trouble occurring after the occurrence of the fault promptly or to notify the manager of the occurrence of the fault. If the manager responds to the occurrence of the fault, 70% of them are errors which can be easily processed in the field, so there is a possibility to predict the occurrence of faults in advance before the occurrence of faults and to manage them in advance, or the faults are automatically detected by the self- It is very necessary to develop a technology that can be restored.
본 발명은 상술한 종래 태양광발전소의 유지 관리시 발생되었던 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양광발전소의 주요 기기에 설치된 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 외부로 연결되는 마스터 IoT모듈간 상호간에 실시간 통신을 통해 슬래이브 IoT모듈에서 감지된 고장 또는 에러가 문제해결솔루션이 탑재된 마스터 IoT모듈의 제어를 통해 자동으로 해결 또는 복구될 수 있도록 하여 태양광발전소의 유지 및 관리비용을 절감하면서 발전 정지시간을 최소화하여 매전량을 증대시킬 수 있도록 하는 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems that have occurred in the maintenance of the conventional photovoltaic power generation system. The present invention provides a method of controlling a plurality of slave IoT modules installed in main apparatuses of a solar power plant, Communication can be solved or recovered automatically by controlling the master IoT module equipped with the problem solution so that the maintenance or management cost of the solar power plant can be reduced and the generation stop time The present invention has been made to solve the above problems and to provide a system for automatically recovering the fault of photovoltaic power generation based on the object communication.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템은 복수개의 태양전지모듈 및 전기실의 주요 기기에 각각 개별적으로 설치되어 해당 기기의 고장 또는 에러발생을 실시간 감시하는 센싱모듈과, 고장 또는 에러발생을 정해진 기기로 실시간 송신하거나 응급복구솔루션을 수신받아 자체 고장 및 에러를 해결할 수 있는 고장처리모듈이 구비되어 사물간 통신이 가능한 복수개의 슬래이브 IoT모듈; 설치될 기기의 고장 또는 에러발생을 감시하는 센서모듈과, 상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 실시간 통신을 통해 각 슬래이브 IoT모듈에서 인지되는 고장 또는 에러내용이 수신되는 경우 자체 해결가능한 것인지 판단할 수 있도록 저장된 고장 및 에러 데이터베이스와, 상기 고장 및 에러 데이터베이스를 통해 자체 해결가능한 고장 또는 에러인 경우 해당 슬래이브 IoT모듈로 해결솔루션을 제공하도록 하는 고장 및 에러해소 제어모듈과, 상기 슬래이브 IoT모듈과의 통신 및 원격지의 메인관리서버로 슬래이브 IoT모듈에서 수신된 고장 또는 에러내용을 실시간 송신하도록 통신모듈이 구비되어 전기실의 통신모뎀측에 설치되는 마스터 IoT모듈;을 포함하여 구성된다.In order to achieve the above object, the object communication-based PV repair automatic restoration system according to the present invention is installed individually in main devices of a plurality of solar cell modules and an electric room, and real- A plurality of slave IoT modules capable of real-time transmission of a failure or an error occurrence to a predetermined device or a failure handling module capable of solving a self-failure and an error by receiving an emergency recovery solution and capable of communication between objects; A sensor module for monitoring a failure or an error occurrence of an apparatus to be installed; and a control unit for determining whether the failure or error content recognized by each slave IoT module through self-realtime communication with the plurality of slave IoT modules is self- And a failure and error resolution control module that provides a solution to the slave IoT module if it is a self-resolvable failure or error through the failure and error database; And a master IoT module provided on the communication modem side of the electric room, wherein the communication module is provided to transmit a failure or an error content received from the slave IoT module to the main management server at a remote location in real time.
특히, 상기 슬래이브 IoT모듈과 상기 마스터 IoT모듈은 동일한 운영체계상에 공용플랫폼이 각각 설치되어 인터넷을 통해 실행프로그램(어플)을 다운받아 사용될 수 있도록 구성되며, 상기 마스터 IoT모듈에 구비된 고장 및 에러해소 제어모듈에는 각 슬레이브 IoT모듈이 설치된 기기에서 자주 발생되는 고장 또는 에러내용에 내용에 따라 고장해소 절차 및 방법이 프로그램밍되어 각 슬레이브 IoT모듈을 제어할 수 있도록 하는 고장처리실행부와, 상기 고장처리실행부의 제어명령에 따라 고장이 감지된 각 기기의 고장솔루션으로 고장기기의 고립, 우회 또는 재부팅을 자동으로 수행하도록 하는 스위치박스;가 구비된다.Particularly, the slave IoT module and the master IoT module are configured such that a common platform is installed on the same operating system so that an execution program (application) can be downloaded and used through the Internet, The error handling control module is provided with a failure processing execution section for making a procedure and a method of troubleshooting the failure or error contents frequently occurring in the devices having the respective slave IoT modules installed according to their contents to be programmed so as to control each of the slave IoT modules, And a switch box for automatically isolating, bypassing, or rebooting the faulty device with the faulty solution of each device whose fault is detected according to the control command of the process execution unit.
또한, 상기 전기실의 내부 일측에는 전기실 내부의 온도를 실시간 감시하기 위한 온도센서 및 상기 온도센서의 이상유무를 감시하기 위한 온도센서 감시용 슬래이브 IoT모듈이 설치되고, 상기 복수개의 환기팬에는 각각의 동작상태를 확인할 수 있는 얼라이브 센서가 개별적으로 설치되어 상기 온도센서측 정보 및 인버터측의 부하량을 종합적으로 고려하여 그 동작이 이루어지도록 하나의 슬래이브 IoT모듈에 의해 제어되도록 구성된다.In addition, a temperature sensor for monitoring the temperature inside the electric room and a slave IoT module for monitoring the temperature sensor for monitoring the abnormality of the temperature sensor are installed on one side of the electric room, And an alliance sensor capable of checking the operation state are separately installed and controlled by a single slave IoT module so that the temperature sensor side information and the load on the inverter side are taken into consideration in a comprehensive manner.
상술한 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템은 태양광발전소의 주요 설비에 고장 및 에러센싱기능과 통신기능이 구비된 슬래이브 IoT모듈이 각각 설치되고, 전기실의 통신모뎀측에는 상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 통신을 통해 각 슬래이브 IoT모듈에서 수신된 고장 및 에러내용에 따라 자체 복구 또는 해결 솔루션을 제공할 수 있는 고정해소모듈이 구비된 마스터 IoT모듈이 구비되어 태양발전설비에서 발생되는 간단한 오류나 고장이 마스터 IoT모듈의 자가진단을 통해 자체적으로 해결할 수 있도록 함으로써 관리자가 현장까지 출동하는 번거러움을 해소하면서 고장으로 인한 발전정지시간을 최소화하여 태양광발전설비의 생산성을 향상시킬 수 있도록 한다.The above object of the present invention is also achieved by a slave IoT module having a failure, an error sensing function and a communication function installed in a main facility of a solar power plant, A master IoT module having a fixed elimination module capable of providing a self recovery or solution solution according to the failure and error contents received from each slave IoT module through communication with a plurality of slave IoT modules is provided, By allowing simple errors or failures to be solved by the self-diagnosis of the master IoT module, it is possible to improve the productivity of solar power generation facilities by minimizing generation stoppage time due to failure while eliminating the trouble for the manager to dispatch to the site do.
즉, 상기 마스터 IoT모듈의 고장해소모듈에는 태양광발전소의 각 설비에서 자주 발생되는 고장 및 에러 내용과 이에 대한 해결책이 데이터베이스로 저장되어 슬래이브 IoT모듈에서 고장 또는 에러신호가 마스터 IoT모듈에 수신되는 경우, 마스터 IoT모듈에서는 자체해결가능한 것인지를 판단한 후에, 데이터베이스에 저장된 고장 또는 에러인 경우 해당 고장해소에 필요한 솔루션을 슬래이브 IoT모듈로 송신하여 자체 고장을 복구할 수 있도록 함으로써 원격지의 태양광발전소 설비에 대한 유지 관리가 더욱 용이하도록 한다.That is, in the module for troubleshooting the master IoT module, failure and error contents frequently encountered in each facility of the PV plant are stored in the database, and a failure or an error signal is received in the master IoT module in the slave IoT module If the master IoT module determines that it is self-resolvable, it can send a solution to the slave IoT module in case of failure or error stored in the database so that it can recover its own fault, Thereby facilitating the maintenance of the system.
또한, 마스터 IoT모듈에 수신된 각 슬래이브 IoT모듈의 고장발생내용이나 에러내용이 메인관리서버로 실시간 송신되어 저장되거나 디스플레이되어 관리자는 원격지의 태양광발전설비의 고장발생 유무나 이의 해결내용을 실시간 감시 및 관리할 수 있고, 자체 고장해소 및 에러 복구를 통해 2차적인 고장발생위험을 줄임으로써 전력생산효율을 한증 증대시켜 발전사업자의 수익성을 향상시킬 수 있도록 한다.In addition, the contents or error contents of each slave IoT module received in the master IoT module are transmitted to the main management server in real time and stored or displayed, so that the manager can check whether there is any trouble in the remote solar power generation facility, Monitoring, and management of the power plant, and reducing the risk of secondary failure through self-troubleshooting and error recovery, thereby enhancing the power generation efficiency and improving the profitability of the power generation company.
도 1은 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템의 전체적인 구성 블럭도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템에 이용되는 IoT모듈의 일실시예에 따른 개략적인 내부구성도 및 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템에서 고 장자동복구 동작 흐름도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a system for automatically recovering a photovoltaic power generation fault based on the present invention;
FIG. 2 and FIG. 3 are a schematic internal block diagram and block diagram of an IoT module according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a failure recovery process in an automatic recovery system based on a telecommunication system according to the present invention.
먼저, 본 발명이 적용되는 태양광발전소의 일반적인 구성 시스템에 대해서 간단히 설명하고, 그 다음으로 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템에 대하여 자세하게 설명한다.First, a general configuration system of a solar power plant to which the present invention is applied will be briefly described, and then a system for automatically recovering a PV system based on the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
일반적인 태양광발전소는 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 복수개의 태양전지(PV모듈)가 일정한 규모로 설치되고, 상기 복수개의 태양전지에서 생산된 직류전기는 상용전력으로 사용 가능하도록 전기실의 인버터를 통해 교류로 변환되며, 인버터를 통해 교류로 변환된 전기는 수배전반을 통해 매전(賣電)되거나 필요한 시설로 송전이 이루어지도록 구성된다.In general solar power plants, a plurality of solar cells (PV modules) that receive solar light and produce electricity are installed at a certain scale, and the DC electricity generated from the plurality of solar cells is used as an electric power source inverter And the electricity converted into AC through the inverter is configured to be transferred to the necessary facilities or to the necessary facilities through the switchboard.
복수개의 태양전지에서 생산된 전기를 관리하는 상기 전기실은 태양광발전소의 일측에 독립적으로 설치되어 태양전지에서 생산된 전기의 유지, 관리 및 급배전을 위한 다수의 설비가 배치, 운영된다.The electric room for managing electricity produced by a plurality of solar cells is independently installed at one side of the solar power plant, and a plurality of facilities for maintaining, managing and distributing electricity produced in the solar cell are arranged and operated.
이와 같은 기본적은 구성을 토대로 구성되는 본 발명은 실시예가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.An embodiment of the present invention which is constructed on the basis of such a basic configuration is schematically shown in Fig.
도면에 도시된 바와 같이, 상기 전기실(E)에는 외부의 태양전지(10)에서 생산된 직류전기를 교류전기로 변환하는 인터버(20)와, 상기 인버터(20)에서 변환된 교류전기를 외부로 송전하는 수배전반(30)과, 상기 전기실(E)의 내부 온도를 조절하여 주요 장치를 보호하기 위해 상기 수배전반(30)의 일측에서 수배전반(30)에 연결 설치되어 전기실(E) 내부의 공기를 외부로 배출시키기 위한 복수개의 환기팬(41~43)의 구성되는 환풍장치(40)가 구성된다.As shown in the figure, the electric room E includes an
또한, 상기 전기실(E)의 내외부에서 발생되는 과전압 및 과전류로 인한 전기실(E) 내부 기기의 손상을 방지할 수 있도록 전기실(E) 내부 일측에는 서지보호기(SPD, 62)가 설치되고, 상기 인버터측(20)에 연결되어 전력생산량의 정보를 수집, 통신모뎀(66)을 통해 관리자 또는 사업자가 위치한 메인관리서버(70)로 전송하도록 데이터 변환장치인 RTU(50)가 설치되고, 상기 전기실(E) 내부의 온도를 검출하여 상기 환기장치(40)의 복수개 환기팬(41~43)을 제어하기 위한 온도센서(60) 등이 구비된 구성으로 이루어진다.A surge protector (SPD) 62 is installed at one side of the electric room E to prevent damage to the internal equipment of the electric room E due to overvoltage and overcurrent generated in the inside and the outside of the electric room E, (RTU) 50, which is a data conversion device, is connected to the
이와 같이, 도 1과 같은 태양광발전소의 기본적인 발전시스템의 주요 구성에 더불어, 본 발명은 상술한 구요 구성에 IoT모듈이 설치되어 각 기기간 또는 메인관리서버측과 통신이 이루어지도록 구성되어 관리자 또는 전력생산 사업자의 직접적인 관리없이도 각 기기간 고장 및 에러발생을 스스로 모니터링하여 고장을 진단하고, 진단된 고장이 현장에서 처리가능한 경우 적합한 고장해소솔루션이 제공되어 고장복구, 리셋 등의 동작을 통해 장치의 정상동작이 이루어지도록 구성된다.In addition to the main configuration of the basic power generation system of the solar power plant as shown in Fig. 1, the present invention is configured such that the IoT module is installed in the above-described fashion structure and communication is performed between the devices or the main management server side, If the diagnosed faults can be processed in the field, it is possible to provide a suitable fault-free solution so that normal operation of the device can be achieved through fault recovery and reset operations .
즉, 본 발명의 실시예에서는 태양광발전 소자인 태양전지(PV모듈,10)와, 전기실(E)의 주요 기기에 각각 개별적으로 사물간 통신기능을 갖는 복수개의 슬래이브 IoT모듈(81~88)과, 상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈(81~88)과 통신이 이루어져 이들의 제어가 가능한 마스터 IoT모듈(90)이 설치된 구성으로 이루어진다.That is, in the embodiment of the present invention, a plurality of
상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈(81~88)과 마스터 IoT모듈(90)에는 기본적인 운영시스템이 설치되고, 공용플랫폼이 구축되어 필요한 기기에 맞게 필요한 실행프로그램(어플)을 다운받아 사용할 수 있도록 구성된다.
A basic operating system is installed in the plurality of
즉, 도 2에는 본 발명에 적용되는 복수개의 슬래이브 IoT모듈(81)의 하드웨어적인 기본구성도로서, 슬래이브 IoT모듈(81)은 공용으로 이용할 수 있는 회로기판인 베이스플레이트(81a)상에 통신을 위한 통신모듈(81b)과, 설치되어 감시할 기기의 동작상태나 고장을 감시하기 위한 센서모듈(81d)과, 발생된 고장이나 에러를 자체 해결할 경우 이를 처리할 수 있는 고장처리모듈(81f)이 구비되고, 각 모듈의 전체적인 제어와 실행을 유지, 관리하기 위한 제어처리모듈(81c)이 구비된다.2 shows a hardware basic structure of a plurality of
또한, 각각의 슬래이브 IoT모듈 뿐만 아니라 마스터 IoT모듈은 컴퓨터와 하드웨어적인 연결을 위한 별도의 연결단자(81e)가 베이스플레이트(81a)의 일측에 마련된 구조로 이루어진다.In addition to the respective slave IoT modules, the master IoT module has a structure in which a separate connection terminal 81e for hardware connection with a computer is provided on one side of the base plate 81a.
이와 같이 각각 독립적으로 구성되어 서로 다른 기기에 설치되어 사용되는 복수개의 슬래이브 IoT모듈(81~88)은 인터넷망 또는 인터넷이 연결된 컴퓨터에 연결되어 기기의 고장이나 에러를 감시하기 위한 응용프로그램을 다운받아 사용가능하도록 전체 슬래이브 IoT모듈 및 마스터 IoT모듈에 공용으로 사용할 수 있도록 상술한 바와 같이 동일한 운영체계(OS, Operating System)가 설치되고, 이 운영체계를 기반으로 IoT운영프로그램이 설치되어 각 IoT모듈간 통신 및 감시가 이루어도록 구성된다.The plurality of
즉, 상기 슬래이브 IoT모듈(81)은 서로 다른 기기에 각각 설치되므로, 각 기기의 특성 및 동작구성에 알맞는 응용프로램을 각각 다운받아 설치되는데, 기본적으로 구성되는 센서모듈(81d)은 외부나 내부의 온도를 감시하는 온도센서 또는 외부 기상상태를 감시하는 기상센서 또는 전류 및 전압을 감지하는 전류/전압 감지센서 등 용도에 따라 해당 응용프로그램을 다운받아 필요한 기능을 수행하게 된다.That is, since the slave IoT
또한, 고장감지/처리모듈은 각 기기의 감지센서 및 동작상태 감시를 통해 고장 여부를 파악하고, 고장 및 에러 발생에 따라 마스터 IoT모듈에서 고장해소솔루션이 제공될 경우 이를 통해 고장을 자체적으로 처리할 수 있도록 한다.In addition, the fault detection / processing module detects faults through the detection sensors and operation status of each device, and when a fault cancellation solution is provided in the master IoT module according to faults and errors, .
또한, 통신모듈(81b)은 각 슬래이브 IoT모듈간 또는 슬래이브 IoT모듈과 마스터 IoT모듈간의 감시와 고장 복구를 위한 유무선 통신기능을 수행할 수 있도록 구성되며, 모든 IoT모듈에는 배터리(81g)가 구비되어 필요한 전원을 공급받을 수 있도록 구성되는데, 상기 배터리는 태양광발전소에서 생산된 전기를 직접 공급받아 충전 사용되거나 각 부품들이 직접 전원을 공급받아 동작될 수 있도록 구성될 수 있다.The communication module 81b is configured to perform a wired / wireless communication function between the slave IoT modules or between the slave IoT module and the master IoT module for monitoring and repairing faults. The battery 81g is connected to all the IoT modules The battery can be charged or used by directly receiving the electricity generated by the solar power plant, or the battery can be operated by supplying power directly to each component.
한편, 도 3에는 본 발명에 적용되는 마스터 IoT모듈(90)의 기본적인 시스템 구성을 간단한 블럭도로 도시하고 있다.3 shows a basic block diagram of a basic system configuration of a
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용된 마스터 IoT모듈은 상술한 슬래이브 IoT모듈에 설치된 운영체계(OS,91) 및 공용플랫폼(92)이 적용되고, 설치될 기기의 고장 또는 에러발생을 감시하는 센서모듈(93)과, 상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 실시간 통신을 통해 각 슬래이브 IoT모듈에서 인지되는 고장 또는 에러내용이 수신되는 경우 자체 해결가능한 것인지 판단할 수 있도록 다양한 고장 및 에러사례가 종합정리된 고장 및 에러 데이터베이스(95)와, 상기 고장 및 에러 데이터베이스(95)를 통해 자체 해결가능한 고장 또는 에러인 경우 해당 슬래이브 IoT모듈로 해결솔루션을 제공하도록 하는 고장 및 에러해소 제어모듈(96)이 구비된 구성으로 이루어진다.3, an operating system (OS) 91 and a
그리고, 상기 고장 및 에러해소 제어모듈(96)은 각 슬레이브 IoT모듈이 설치된 기기에서 자주 발생되는 고장 또는 에러내용에 내용에 따라 고장해소 절차 및 방법이 프로그램밍되어 각 슬레이브 IoT모듈을 제어할 수 있도록 하는 고장처리실행부(96a)와, 상기 고장처리실행부(96a)의 제어명령에 따라 고장이 감지된 각 기기의 고립, 우회 또는 재부팅을 자동으로 수행하도록 하는 스위치박스(96);가 추가적으로 포함된 구성으로 이루어진다.The fault and error
한편, 도 4에는 상술한 구성으로 이루어진 슬래이브 IoT모듈과 마스터 IoT모듈이 설치된 태양광발전소 고장 자동복구시스템의 동작내용이 블럭도로 간략하게 도시하고 있다.FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating the operation of the solar power plant failure automatic restoration system having the slave IoT module and the master IoT module constructed as described above.
이하, 도 4를 참조하면서 본 발명에 따른 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템의 동작 내용에 대해서 좀더 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the system for automatically recovering the photovoltaic power generation based on the object communication according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
즉, 본 발명의 특징은 태양광발전소의 주요구성에 복수개의 슬래이브 IoT모듈이 설치되어 각 기기의 고장 및 동작상태의 감시가 이루어지면서, 고장 및 에러가 발생할 경우 그 내용이 마스터 IoT모듈로 전송되어 마스터 IoT모듈에서 송신된 제어명령에 따라 고장 및 에러가 자체적으로 해결될 수 있도록 하고, 자체 해결이 어렵고나 발생된 고장내용이 메인관리서버로 제공되어 관리자가 이를 파악하고 사후관리할 수 있도록 하는데 있다. That is, a feature of the present invention is that a plurality of slave IoT modules are installed in a main configuration of a solar power plant, so that failure and operation status of each device are monitored, and when a failure or error occurs, the contents are transmitted to the master IoT module This enables the fault and error to be solved according to the control command transmitted from the master IoT module. It is difficult to solve the problem itself and the fault contents are provided to the main management server so that the manager can grasp the fault and manage it have.
이를 위해, 태양광발전소의 주요설비에 각각 설치된 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 전기실에 설치된 마스터 IoT모듈에는 IoT모듈이 설치된 해당기기의 동작상태 및 고장감지를 감지할 수 있는 응용프로그램이 다운로드되어 실행되고 있고, 슬래이브 IoT모듈 상호간 또는 슬래이브 IoT모듈과 마스터 IoT모듈 상호간에 통신기능이 활성화되어 있어서 슬래이브 IoT모듈이 설치된 각 기기의 동작상태나 고장내용이 실시간 마스터 IoT모듈에 통보되면서 마스터 IoT모듈의 고정해소 기능, 메인관리서버로 정보의 송수신이 이루어지는 네트워크가 구성된다.To this end, a plurality of slave IoT modules installed in major facilities of the solar power plant and an application program for detecting the operation state and the failure detection of the corresponding equipment installed with the IoT module are downloaded and executed in the master IoT module installed in the electric room Since the communication function is activated between the slave IoT modules or between the slave IoT module and the master IoT module, the operation status or failure contents of each slave IoT module installed are notified to the real time master IoT module, A fixed resolution function, and a network in which information is transmitted and received to the main management server.
따라서, 태양광발전소의 여러 기기에 설치된 각각의 슬래이브 IoT모듈(81~88)들은 해당기기의 동작상태나 고정상태를 실시간 감시하면서 다른 슬래이브 IoT모듈 또는 마스터 IoT모듈간에 통신상태를 유지하고 있다가 어느 특정 기기에서 고장이나 에러가 발생할 경우, 해당 기기에 설치된 슬래이브 IoT모듈은 고정 또는 에러 내용을 마스터 IoT모듈로 통보하게 된다.Accordingly, each of the
상기 마스터 IoT모듈은 각 슬래이브 IoT모듈에서 고장 및 에러신호가 수신될 경우, 고장 및 에러 데이터베이스를 통해 고장 및 에러 내용에 대해 자체적으로 해결가능한 내용인지를 스스로 판단한 후에, 자체 해결가능한 내용으로 판단될 경우, 고장 및 에러해소 제어모듈을 통해 고장신호가 수신된 슬래이브 IoT모듈로 고장해소솔루션을 제공함으로써 고장 및 에러가 발생된 슬래이브 IoT모듈이 자체적으로 고장 및 에러를 해결할 수 있도록 한다.When the failure and error signal are received in each slave IoT module, the master IoT module determines itself as a self-resolvable content after judging whether it is self-solvable for the failure and the error contents through the failure and error database In this case, the slave IoT module that received the fault signal through the fault and error control module provides a troubleshooting solution so that the faulty and errored slave IoT module can resolve its own fault and error.
또한, 상기 마스터 IoT모듈은 각 슬래이브 IoT모듈에서 수집된 해당기기의 운영정보나 고장정보의 자체 해결내용이나 미해결 고장 및 에러 상활을 관리자의 메인관리서버로 실시간 전송하여 관리자가 이를 파악할 수 있도록 한다.In addition, the master IoT module transmits to the main management server of the manager in real time the operation information of the corresponding device collected from each slave IoT module, the self-resolution content of the failure information, the unresolved failure and the error occurrence, .
상기 마스터 IoT모듈에 탑재된 고장 및 에러해소 제어모듈에는 각 슬레이브 IoT모듈이 설치된 각 기기에서 자주 발생되는 고장 또는 에러내용에 따라 고장해소 절차 및 해소방법이 프로그램밍된 고장처리실행부를 통해 각 슬레이브 IoT모듈을 제어하며, 별도의 스위치박스를 통해 고장기기의 고립, 우회 또는 재부팅을 자동으로 수행하여 고장기기가 복구될 수 있도록 한다.The failure and error resilience control module mounted on the master IoT module is connected to each slave IoT module through a failure processing execution unit in which the troubleshooting procedure and the troubleshooting method are programmed according to the failure or error contents frequently generated in each device in which each slave IoT module is installed. And isolating, bypassing, or rebooting the faulty device through a separate switch box so that the faulty device can be recovered.
즉, 본 발명은 일반 태양광발전소에서 발생되는 전체 고장 내용 중 약 70%정도가 현장에서 자체 해결가능한 것임을 그동안 많은 시공사례 및 유지관리를 하면서 확인할 수 있어서, 본 발명자는 이러한 현장해결가능한 고장 및 에러 내용에 대해서 자체적인 데이터베이스를 구축하고, 고장 빈도가 높은 문제점들의 해결방안 또한 데이터베이스로 구축하여 이를 마스터 IoT모듈의 제어하에 각 슬래이브 IoT모듈을 제어할 수 있도록 네트워크를 구성하여 관리자의 직접 개입 없이도 Iot모듈간에 고장 및 에러를 해소할 수 있도록 함으로써 관리자의 현장 빈도수를 줄여 타양광발전소의 유지, 관리가 더욱 편리하고, 사소한 고장이나 에러로 인해 상업적으로 이용되는 태양광발전소의 발전정지 시간을 최소화할 수 있도록 한다.That is, the present invention can confirm that about 70% of the total malfunctions occurring in a general solar power plant can be solved in the field on its own, and can be confirmed while carrying out many construction examples and maintenance, It is also possible to build a database of contents and to solve problems with high frequency of faults. Also, it is possible to construct a database so as to control each slave IoT module under the control of master IoT module, By eliminating faults and errors between modules, it is possible to reduce the number of man-hours on the spot and to minimize the generation stoppage time of commercial photovoltaic power plants due to minor faults or errors. .
10 : 태양전지모듈 20 : 인버터
30 : 수배전반 40 : 환풍장치
41,42,43 : 환기팬 50 : RTU
60 : 온도센서 62 : 서지보호기(SPD)
64 : 기상센서 66 : 통신모뎀
70 : 메인관리서버 81~88 : 슬래이브 IoT모듈
81a : 베이스플레이트 81b : 통신모듈
81c : 제어처리모듈 81d : 센서모듈
81e : 연결단자 81f : 고장처리모듈
81g : 배터리 90 : 마스터 IoT모듈
91 : 운영체계(OS) 82 : 공용플랫폼
93 : 센서모듈 94 : 통신모듈
95 : 고장 및 에러 D/B 96 : 고장및에러해소 제어모듈
96a : 고장처리 실행부 96b : 스위치박스
E : 전기실10: solar cell module 20: inverter
30: switchboard 40: ventilation device
41, 42, 43: ventilation fan 50: RTU
60: temperature sensor 62: surge protector (SPD)
64: weather sensor 66: communication modem
70:
81a: base plate 81b: communication module
81c: control processing module 81d: sensor module
81e: Connection terminal 81f: Fault handling module
81g: Battery 90: Master IoT module
91: Operating system (OS) 82: Public platform
93: sensor module 94: communication module
95: Fault and error D / B 96: Fault and error resolution control module
96a: failure
E: Electrical room
Claims (4)
상기 복수개의 태양전지모듈 및 전기실의 각 기기에는 인터넷을 통해 다운받은 실행프로그램(어플)으로 동작될 수 있도록 설치되어 해당기기의 고장 또는 에러 발생시 정해진 기기로 실시간 송신하거나 응급복구솔루션을 수신받아 발생된 고장 및 에러를 자체 해결할 수 있는 고장처리모듈이 구비되어 사물간 통신이 가능한 슬래이브 IoT모듈이 각각 설치되고,
상기 슬래이브 IoT모듈과 동일한 운영체계 및 공용플랫폼이 설치되어 인터넷을 통해 다운받은 실행프로그램(어플)으로 동작되도록 구성되면서 설치될 기기의 고장 또는 에러발생을 감시하는 센서모듈과, 상기 복수개의 슬래이브 IoT모듈과 실시간 통신을 통해 각 슬래이브 IoT모듈에서 인지되는 고장 또는 에러내용이 수신되는 경우 자체 해결가능한 것인지를 판단하기 위한 고장 및 에러 데이터베이스와, 상기 고장 및 에러 데이터베이스를 통해 자체 해결가능한 고장 또는 에러인 경우 해당 슬래이브 IoT모듈로 해결솔루션을 제공하는 고장 및 에러해소 제어모듈과, 상기 슬래이브 IoT모듈과의 통신 및 원격지의 메인관리서버로 슬래이브 IoT모듈에서 수신된 고장 또는 에러내용을 실시간 송신하는 통신모듈;이 구비된 마스터 IoT모듈이 전기실의 통신모뎀측에 설치된 구성으로 이루어져,
복수개의 슬래이브 IoT모듈과 이를 관리하는 마스터 IoT모듈간의 통신 및 마스터 IoT모듈과 메인관리서버 간의 통신을 통해 태양광발전 설비의 고장 및 에러를 자동복구하거나 해소할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템.A plurality of solar cell modules, and an electric room in which electricity generated from the plurality of solar cell modules is introduced, includes an inverter, a switchboard, a ventilation device composed of a plurality of ventilation fans for controlling an internal temperature of the electric room, A surge protector (SPD) installed at one side of the electric room so as to prevent damage to the device due to overvoltage and overcurrent generated; an RTU connected to the inverter to collect the electric power generation amount information and transmit the information to the main management server through a communication modem; A temperature sensor for monitoring an internal temperature of the electric room, and a sensing module installed in each device of the electric room to detect a failure or an error of the device,
Each of the plurality of solar cell modules and the electric room is provided with an executable program (application) downloaded through the Internet. When a failure or an error occurs, the device transmits in real time to a predetermined device or receives an emergency recovery solution A slave IoT module capable of communication between objects is provided, each having a failure processing module capable of solving a failure and an error,
A sensor module configured to operate as an executable program (application) installed with the same operating system and common platform as the slave IoT module and downloaded through the Internet, and to monitor a failure or an error occurrence of the device to be installed; A failure and error database for determining whether self-resolvability is possible when a failure or an error content recognized in each slave IoT module is received through real-time communication with the IoT module; and a failure or error A failure and error resolution control module for providing a solution to the slave IoT module when the slave IoT module is in communication with the slave IoT module and a failure or error content received from the slave IoT module to the main management server at a remote location in real time A master IoT module provided with a communication module Consists of the configuration is installed,
Characterized in that it is configured to be able to automatically recover or eliminate faults and errors of the photovoltaic power generation facility through communication between the plurality of slave IoT modules and the master IoT module managing the slave IoT modules and communication between the master IoT module and the main management server Telecommunication based PV failure auto repair system.
상기 마스터 IoT모듈에 구비된 고장 및 에러해소 제어모듈에는
각 슬레이브 IoT모듈이 설치된 기기에서 자주 발생되는 고장 또는 에러내용에 내용에 따라 고장해소 절차 및 방법이 프로그램밍되어 각 슬레이브 IoT모듈을 제어할 수 있도록 하는 고장처리실행부와,
상기 고장처리실행부의 제어명령에 따라 고장이 감지된 각 기기의 고장솔루션으로 고장기기의 고립, 우회 또는 재부팅을 자동으로 수행하도록 하는 스위치박스;가 포함된 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템.The method according to claim 1,
The failure and error resolution control module included in the master IoT module
A fault processing execution unit for making a procedure and a method of troubleshooting a fault or an error content frequently occurred in the equipment in which each slave IoT module is installed according to the contents to be able to control each slave IoT module,
And a switch box for automatically isolating, bypassing, or rebooting the faulty device with the faulty solution of each of the faulty devices detected according to the control command of the faulty execution executing unit. Photovoltaic failure auto repair system.
상기 전기실의 내부에 설치된 온도센서의 이상유무를 감시하기 위한 온도센서 감시용 슬래이브 IoT모듈이 설치되고,
상기 복수개의 환기팬에는 각각의 동작상태를 확인할 수 있는 얼라이브 센서가 개별적으로 설치되어 상기 온도센서측 정보 및 인버터측의 부하량을 종합적으로 고려하여 그 동작이 이루어질 수 있도록 슬래이브 IoT모듈에 의해 제어되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템.The method according to claim 1 or 3,
A slave IoT module for temperature sensor monitoring for monitoring an abnormality of a temperature sensor installed inside the electric room is provided,
The plurality of ventilation fans are individually provided with an alive sensor for individually checking the operation state so that the slaves are controlled by the slave IoT module so that the operation can be performed taking into consideration the temperature sensor side information and the load on the inverter side in a comprehensive manner. Wherein the system is configured to automatically recover the fault based on the object communication.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150030820A KR101568667B1 (en) | 2015-03-05 | 2015-03-05 | Automatic recovery system of the photovoltaic power generation-failure based on the Internet of Things |
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| KR101568667B1 true KR101568667B1 (en) | 2015-11-13 |
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