KR101717956B1 - Iot 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템은, 단수 또는 복수의 인버터를 퍼지추론 방식으로 선택적 출력 조정하여 발전차단 없이 계속하여 발전이 되도록 하는 것으로, 자가용 태양광발전 용량이 50KW 초과하는 경우, 부하의 전력 사용량이 적어 잉여전력이 20% 이상 계통으로 역전송이 이루어지면, 이를 즉각 차단해야하는 것을 미연방지 해주며, 폭우로 인하여 인버터 또는 태양전지 접속반 내부에 누수 및 침수 정도를 예측하는 물검출센서를 내장하여 누수 또는 침수가 예측되는 경우 경보를 자동으로 외부 단말로 전송시켜 피해를 최소화시키는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.
이로써, 본 발명은 태양광 발전장치의 효율적 운영으로 전력수율을 높이고 화석연료의 절감과 설비의 안정성을 가져오며, 인버터 또는 태양전지 접속반 내부의 누수 및 침수 등으로 인한 피해를 최소화 할 수 있을 뿐 만 아니라, 최적의 조건에서 인버터를 제어함으로 발전의 중단 없이 태양광 전력을 사용할 수 있는 기술적 효과가 있다.
이로써, 본 발명은 태양광 발전장치의 효율적 운영으로 전력수율을 높이고 화석연료의 절감과 설비의 안정성을 가져오며, 인버터 또는 태양전지 접속반 내부의 누수 및 침수 등으로 인한 피해를 최소화 할 수 있을 뿐 만 아니라, 최적의 조건에서 인버터를 제어함으로 발전의 중단 없이 태양광 전력을 사용할 수 있는 기술적 효과가 있다.
Description
본 발명은 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단수 또는 복수의 인버터를 퍼지추론 방식으로 선택적 출력 조정하여 발전차단 없이 계속하여 발전이 되도록 하는 것으로, 자가용 태양광발전 용량이 50KW 초과하는 경우, 부하의 전력 사용량이 적어 잉여전력이 20% 이상 계통으로 역전송이 이루어지면, 이를 즉각 차단해야하는 것을 미연방지 해주며, 폭우로 인하여 인버터 또는 태양전지 접속반 내부에 누수 및 침수 정도를 예측하는 물검출센서를 내장하여 누수 또는 침수가 예측되는 경우 경보를 자동으로 외부 단말로 전송시켜 피해를 최소화시키는, IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
전기는 다양한 기계나 장치를 구동시키는 동력원으로 사용되고 있으며, 이러한 전기를 발생하는 발전장치는 사용되는 에너지원에 따라 석유나 석탄과 같은 화석연료를 이용하는 화력발전과, 태양광, 원자력, 수력, 조력, 풍력을 이용하는 발전 등으로 구분될 수 있다.
화력발전의 경우, 석탄, 석유와 같은 화석연료를 사용하는데, 이러한 발전용 연료는 전기의 발생시 환경을 오염시키는 물질을 배출할 뿐만 아니라 연료의 비용이 크다. 더욱이, 최근에는 자원매장량이 감소 등으로 인해 유가가 상승하고 있으며, 이에 따라 발전비용이 증가하는바 이를 대체할 수 있으며, 환경을 오염시키는 물질을 발생하지 않는 청정에너지의 개발이 요구되고 있다.
이산화탄소의 배출이 없고, 청정에너지를 이용한 발전 장치로는 태양광을 이용한 발전시스템이 대표적이며, 최근 들어 기술의 개발 및 설치비용이 저렴해지면서 보급이 확대되고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 복수개의 태양광 전지셀이 모여 하나의 태양광 전지모듈(PV module)을 이루고, 복수개의 태양광 전지모듈이 직렬로 연결되어 하나의 태양전지모듈 스트링을 이룬다.
복수개의 태양전지모듈 스트링은 접속반에 연결되며, 각각의 태양전지모듈 스트링에 연결된 접속반들은 다시 인버터 연결되어 각 태양전지모듈 스트링에서 생산된 DC 전력은 인버터에서 AC 전력으로 변환되어 출력계통으로 출력하게 된다.
종래의 기술은 전력품질이 검증이 되지 않는 전력이 출력계통으로 유입되는 것을 방지하기 위해 일정분이 초과되면, 출력연결점을 차단하도록 하였고, 이로 인해 태양광 발전장치는 출력계통이 차단되어 발전을 할 수 없게 되는 단점이 있었다.
또한 종래의 태양광 발전장치는 주로 무인 감시상태로 운전되는 경우가 많아 수동복귀를 시키기 전까지는 사용할 수 없는 경우가 있었다.
또한 접속반 내부에 누수 및 침수 등이 예측될 경우 이를 감지하고 경보하기 위한 수단과, 일사량과 온도를 고려한 퍼지 추론방식의 자율운전이 가능한 최적의 인버터 제어 수단을 제공하지 못하는 단점이 있다.
한편 종래기술은 폭우 시 인버터 또는 태양전지 접속반 내부에 누수 및 침수 등을 예측하여 이를 감지 및 경보하기 위한 수단을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단수 또는 복수의 인버터를 퍼지추론 방식으로 선택적 출력 조정하여 발전차단 없이 계속하여 발전이 되도록 하는 것으로, 자가용 태양광발전 용량이 50KW 초과하는 경우, 부하의 전력 사용량이 적어 잉여전력이 20% 이상 계통으로 역전송이 이루어지면, 이를 즉각 차단해야하는 것을 미연방지 해주며, 폭우로 인하여 인버터 또는 태양전지 접속반 내부에 누수 및 침수 정도를 예측하는 물검출센서를 내장하여 누수 또는 침수가 예측되는 경우 경보를 자동으로 외부 단말로 전송시켜 피해를 최소화시키는, IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템은, 태양전지를 이용하여 전력을 생산하고, 직류전력을 제공하는 태양전지 모듈들; 상기 태양전지 모듈로부터 제공되는 직류 전력을 받아 교류 전력으로 변환하여 출력하고, MPPT 제어에 따라 구동 또는 정지가 수행되는 인버터들; 상기 태양전지 모듈과 상기 인버터 사이에 위치하며, 상기 태양전지 모듈에서 발생되는 직류 전력을 직렬 또는 병렬로 상기 인버터와 연결하여 상호 간의 충돌 방지 및 보호기능을 해주는 태양전지 접속반; 및 상기 태양전지모듈들의 전력 보상여부를 판단하고, 보상이 필요한 경우 보상 명령 신호를 발생시키거나, 또는 MPPT 제어에 따른 복수의 인버터들을 선택적으로 구동 또는 정지를 수행시키도록 제어하는 제어유닛을 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 태양광 발전장치의 효율적 운영으로 전력수율을 높이고 화석연료의 절감과 설비의 안정성을 가져오며, 인버터 또는 태양전지 접속반의 손상을 최소화 할 수 있을 뿐 만 아니라, 최적의 조건에서 인버터를 제어함으로 발전중단 없이 태양광 전력을 사용할 수 있고, 설비 이용율의 극대화를 가져 올수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반의 태양광 발전 시스템의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 인버터 또는 태양광 접속반의 누수나 침수 검출을 위한 물검출 센서의 내부 구조를 단면도로 나타낸 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 물검출센서를 이용한 인버터 또는 태양광 접속반의 단계별 누수를 측정하는 원리를 설명하기 위한 회로를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 제한초과 잉여전력의 역전송을 제어하기 위한 구성을 나타낸 것이다.
도 2a는 본 발명에 따른 인버터 또는 태양광 접속반의 누수나 침수 검출을 위한 물검출 센서의 내부 구조를 단면도로 나타낸 것이다.
도 2b는 본 발명에 따른 물검출센서를 이용한 인버터 또는 태양광 접속반의 단계별 누수를 측정하는 원리를 설명하기 위한 회로를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 제한초과 잉여전력의 역전송을 제어하기 위한 구성을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반의 태양광 발전 시스템의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 IoT 기반의 태양광 발전 시스템은 태양전지 모듈(110), 태양전지 접속반(115), 인버터(150) 및 계통(170)을 주요 구성요소로 하며, 기타 물검출센서(120a), 일사량계(120b), 온도계(120c)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
태양전지 모듈(110)은 태양전지(PV 셀)를 이용하여 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 해준다.
태양전지 접속반(115)은 태양전지 모듈(110)과 인버터(150) 사이에 위치하며, 태양전지 모듈(110)을 발생되는 직류전력을 직/병렬 연결하여 시스템에서 필요로 하는 전력으로 집합시키는 장치로, 인버터(150)를 보호하고 모듈간의 충돌 방지 및 보호기능을 해주는데, 이를 테면 단자대, 서지 보호기, 퓨즈, 부하 회로 차단기 및 영구적으로 스트링 성능을 모니터링 할 수 있는 시스템까지 포함하여 구성될 수 있다.
인버터(150)는 태양전지 모듈(110)로부터 제공되는 직류출력을 받아 계통(170)에 사용하기 적합한 교류출력으로 제공해 준다.
이 경우 태양광발전 시스템 출력이 계통선(상용전원)에 연결되어 있는 계통연계형 시스템(Grid-connected System)을 사용하며, 부족한 전력은 계통(170)으로부터 공급받고 잉여전력은 계통(170)으로 역전송(상계형) 함으로 주택용, 빌딩, 계통 보강용, 대규모 발전(MW급) 등에 광범위하게 사용될 수 있다.
이를테면, 신재생에너지인 태양광 발전설비의 총 용량이 50kW를 초과하는 자가용 공작물인 경우, 사용 후 잉여 발전전력이 20% 이상 계통(170)으로 역전송 될 경우 이를 차단하는 설비(차단기)를 갖추고 역전송을 중지 시켜야 하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 3에서 후술한다.
한편, 물검출센서(120a)는 인버터(150) 또는 태양전지 접속반(115)의 내부에 구비되어 기습폭우로 인한 배수 장애 또는 침수, 누수, 결로 등으로 인한 인버터(150) 또는 태양전지 접속반(115)의 상태를 감지하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2a 및 도 2b에서 후술한다.
일사량계(120b) 및 온도계(120c)를 설치하여, 최대전력점추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 기술이 구현될 수 있도록 해준다.
여기서 최대전력점추종(Maximum Power Point Tracking, MPPT) 기술은 태양전지의 발전특성곡선은 일사량과 모듈 온도에 따라 변하는데, 항상 최대의 전력을 생산하는 동작점에서 운전되도록 제어하는 기술을 의미한다.
이 경우 하절기에 모듈 온도가 과열되면 발전 전력이 현저히 감소함으로, 이를 방지하기 위해 스프링 쿨러를 설치하여 냉각 시점을 설정하거나 외부지령을 통해 냉각을 실시하며, 추후 하절기 냉각 최적 온도를 찾기 위한 퍼지 추론 또는 지령 냉각을 실시함이 바람직하다.
또한 일사량계(120b)를 통해 일사량이 없다고 판단되는 야간의 경우 메인 RTU 전원만을 제외하고, 모니터 또는 제어 전원 등을 모두 오프(OFF) 시켜 대기전력을 최소화함이 바람직하다.
도 2a는 본 발명에 따른 인버터 또는 태양광 접속반의 누수를 감지하기 위한 물검출센서의 내부 구조를 단면도로 나타낸 것이다.
도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 물검출센서(120a)는 PET 필름으로 이루어진 하부 절연체(121a) 및 상부 절연체(121b)를 포함하며, 이 경우 하부 절연체(121a) 및 상부 절연체(121b)는 제1 폭(W1)(바람직하게는 30mm)을 가지며, 하부 절연체(121a)와 상부 절연체(121b) 사이의 제1 너비(T1)(바람직하게는 0.5mm)를 갖는다.
하부 절연체(121a)에는 결로(dewfall)를 감지하기 위한 제1 하부전극(D(+), 122a), 누수(leakage)의 상태를 감지하는 제2 하부전극(L(+), 122b) 및 중선선(neutral line)의 역할을 하는 제3 하부전극(N(-), 122c)이 형성된다.
이 경우 제1 하부전극(122a)과 제2 하부전극(122b)은 제1 간격(d1), 제2 하부전극(122b)과 제3 하부전극(122c)은 제2 간격(d2)을 가지고(바람직하게는 d1 =d2 = 0.5mm), 필름 형태로 배치된다.
제1 하부전극(122a) ~ 제3 하부전극(122c)은 나노실버(nano silver) 또는 나노잉크(nano ink) 기술을 사용하여 필름 형태로 구현됨으로, 본 발명은 하부전극들(122a~ 122c)을 쉽게 커팅 할 수 있을 뿐 만 아니라, 재조립이 용이하여 가격이 저렴하고, 설치 운용이 편리한 장점을 갖는다.
상부 절연체(121b)에는 복수개의 홀들(h1, h2)이 일정한 제1 간격(S1)(바람직하게는 10mm)을 두고 형성되며, 상부 절연체(121b) 위에 물방울(3)이 맺히는 경우 물방울(3)들이 모여 상부 전극(123b)을 형성하는데, 상기 홀들(h1, h2)을 통해 물방울(3)들이 흐르면 이에 해당되는 미소 전류를 측정하여(도 2b 참조), 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내부의 누수 상태 등을 감지하게 된다.
도 2b는 본 발명에 따른 물검출센서를 이용한 인버터 또는 태양광 접속반의 단계별 누수를 예측하는 원리를 설명하기 위한 회로를 나타낸 것이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상부 절연체(121b) 위에 물방울(3)이 맺히는 경우 물방울(3)들이 모여 상부 전극(123b)을 형성되면, 저항(R1, R2, R3) 역할을 하며, 전극 간에 전위차가 발생하면 저항(R1, R2, R3)을 통해 각각의 전류(I1, I2, I3)가 흐르게 된다.
즉, 중성 전극(N(-))과 결로감지 전극(D(+))에는 상부 전극(123b)에 의해 제3 저항(R3)이 형성되며, 상기 제3 저항(R3)으로 제3 전류(I3)가 흐르면, 이를 측정하여 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내부의 누수 상태 등을 감지한다.
이 경우 제3 전류(I3)는 5개의 접점으로 인해 총 5uA를 갖는다.
중성 전극(N(-))과 제1 누수감지 전극(L1(+))에는 상부 전극(123b)에 의해 제1 저항(R1)이 형성되며, 상기 제1 저항(R1)으로 제1 전류(I1)가 흐르면, 이를 측정하여 배전반 내의 제1 단계의 누수를 감지한다.
이 경우 제1 전류(I1)는 5개의 접점으로 인해 총 5uA를 가지며, 누수 1단계로 판단한다.
중성 전극(N(-))과 제2 누수감지 전극(L2(+))에는 상부 전극(123b)에 의해 제2 저항(R2)이 형성되며, 상기 제2 저항(R2)으로 제2 전류(I2)가 흐르면, 이를 측정하고, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)를 합산하여 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내의 제2 단계의 누수를 감지한다.
이 경우 제2 전류(I2)는 5개의 접점으로 인해 총 5uA를 가지며, 제1 전류(I1) 및 제2 전류(I2)의 합산 값은 10uA이므로, 누수 2단계로 판단한다.
이때 단계별로 소요된 시간을 측정하여 경보의 위급성 판단에 사용한다.
이로써, 본 발명은 물검출센서(120a)를 이용하여 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내부의 동일지점에서 발생되는 누수 정도를 손쉽게 감지할 수 있는데, 이는 종전의 결로 감지기와 누수 감지기를 별도로 제조 및 설치하는 경우에 비해 상대적으로 설치비용 및 제조단가가 적은 장점을 갖는다.
한편 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내부에 누수가 발생됨을 감지한 경우, 통신 기능을 갖는 RTU(Remote Terminal Unit)을 인버터(150) 또는 태양광 접속반(115) 내부에 설치하는 사물인터넷(IoT)을 구현함으로, 외부의 관리자 단말로 경보 신호를 전송하여, 관리자가 실시간으로 상황을 모니터링 하고 필요시 원격 제어를 통해 신속한 대응 조치를 취하도록 함으로 누수 또는 침수로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 함이 바람직하다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전 시스템의 제한초과 잉여전력의 역전송을 제어하기 위한 구성을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 인버터 그룹(150a), 에너지 조절장치(160), 역전력 계전기(165) 및 계통(170)을 포함한다.
이 경우 본 발명에 따른 자가용 태양광 발전 시스템은 역전송이 있는 시스템으로, 발전 전력이 부하 전력보다 크면 잉여 전력을 계통(170)으로 반환하고, 반대인 경우에는 부족한 전력을 계통(170)으로부터 공급받는 시스템으로 운영된다.
이하 상기 구성 요소들의 각각의 주요 기능에 대해 개략적으로 설명한다.
인버터 그룹(150a)은 제1 인버터(150a-1) ~ 제n 인버터(150a-n)를 포함하며, 발전된 태양광 발전전력을 각각 출력한다.
에너지 조절장치(160)는 제1 인버터(150a-1) ~ 제n 인버터(150a-n)의 출력 전력을 각각 모니터링 하며, 퍼지(fuzzy) 추론방식 출력지령으로 단수 또는 복수의 인버터를 선택적으로 출력 조정하여 각각의 인버터들이 발전차단 없이 계속 발전되도록 퍼지 제어한다.
역전력 계전기(165)는 에너지 조절장치(160)의 퍼지(fuzzy) 추론방식 출력지령에 따라 계통(170)으로 역전송 되는 제한 초과 잉여전력을 차단한다.
이를테면, 자가용 태양광 발전용량이 50KW 초과인 경우, 부하 사용량이 적어 잉여전력이 20% 이상 계통(170)으로 역전송이 이루어지는 경우, 역전력 계전기(165)는 스위치 오프(off)를 동작시켜 한전 등이 운영하는 계통(170)으로 역 전송을 즉각 중단 시킨다.
여기서 본 발명의 퍼지(fuzzy) 추론방식을 구현하기 위해, 이를테면, 시스템의 입출력을 정의하는 Fuzzication, 추론방식을 결정하는 Rule Evaluation, 모든 퍼지출력을 하나의 제어 출력으로 결합하는 Defuzzication을 포함하며, 퍼지추론 기법으로 Mamdani's method 등을 사용할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
110 : 태양전지 모듈
115 : 태양전지 접속반
150 : 인버터
170 : 계통
120a : 물 검출센서
120b : 일사량계
120c : 온도계
115 : 태양전지 접속반
150 : 인버터
170 : 계통
120a : 물 검출센서
120b : 일사량계
120c : 온도계
Claims (4)
- 태양전지를 이용하여 전력을 생산하고, 직류 전력을 제공하는 태양전지 모듈들;
상기 태양전지 모듈로부터 제공되는 직류 전력을 받아 교류 전력으로 변환하여 출력하고, MPPT 제어에 따라 구동 또는 정지가 수행되는 인버터들;
상기 인버터들의 출력 전력을 각각 모니터링 하며, 퍼지(fuzzy) 추론방식 출력지령으로 단수 또는 복수의 인버터를 선택적으로 출력 조정하여 각각의 인버터들이 발전차단 없이 계속 발전되도록 퍼지 제어하는 에너지 조절장치;
상기 에너지 조절장치의 퍼지(fuzzy) 추론방식 출력지령에 따라 계통으로 역전송 되는 제한 초과 잉여전력을 차단하는 역전력 계전기;
상기 태양전지 모듈과 상기 인버터 사이에 위치하며, 상기 태양전지 모듈에서 발생되는 직류 전력을 직렬 또는 병렬로 상기 인버터와 연결하여 상호 간의 충돌 방지 및 보호기능을 해주는 태양전지 접속반; 및
상기 태양전지모듈들의 전력 보상 여부를 판단하고, 보상이 필요한 경우 보상 명령 신호를 발생시키거나, 또는 MPPT 제어에 따른 복수의 인버터들을 선택적으로 구동 또는 정지를 수행시키도록 제어하는 제어유닛을 포함하며,
상기 인버터 또는 태양전지 접속반은,
상기 인버터 또는 상기 태양전지 접속반 내부의 누수 정도를 감지하는 물 검출센서를 내장하는 것을 특징으로 하는 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템. - 삭제
- 제 1항에 있어서, 상기 물 검출센서는,
하부 절연체; 및
상기 하부 절연체와 일정한 간격을 두고 형성된 상부 절연체를 포함하고,
상기 하부 절연체에는, 결로 상태를 감지하기 위한 제1 하부전극, 상기 인버터 또는 상기 태양전지 접속반의 단계별 누수의 정도를 감지하는 제2 하부전극 및 중성선(neutral line)의 역할을 하는 제3 하부전극이 형성되며,
상기 상부 절연체의 내부에 복수개의 홀들이 일정한 제1 간격 두고 형성되며, 상기 상부 절연체 위에 물방울들 또는 누수 된 물이 모여 상부 전극을 형성하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템. - 제 3항에 있어서, 상기 제1 하부전극 내지 상기 제3 하부전극은,
나노실버(nano silver) 또는 나노잉크(nano ink) 기술을 사용하여 필름 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 IOT 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160134430A KR101717956B1 (ko) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Iot 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020160134430A KR101717956B1 (ko) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Iot 기반의 역 전송 전력조절 및 누수 감지가 가능한 태양광 발전 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101717956B1 true KR101717956B1 (ko) | 2017-03-20 |
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ID=58502704
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| KR (1) | KR101717956B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101849670B1 (ko) * | 2017-10-23 | 2018-04-17 | (주)경인씨엔에스 | 네트워크 감시를 이용한 ＩｏＴ 디바이스의 유지 관리 시스템 |
| KR101996063B1 (ko) | 2018-02-27 | 2019-09-24 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | 사용자 맞춤형 IoT 기반 태양광 발전 구조물 모니터링 시스템 |
| KR20210043861A (ko) * | 2019-10-14 | 2021-04-22 | 주식회사 디케이 | 태양광 발전 시스템 및 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990058513A (ko) * | 1997-12-30 | 1999-07-15 | 윤종용 | 태양광 발전시스템용 인버터의 역조류 방지 방법 |
| KR101481452B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2015-01-14 | (주) 케이에스엠에이 | 인버터제어를 이용한 고효율 태양광 발전시스템 |
| KR101534256B1 (ko) * | 2014-08-13 | 2015-07-07 | 파워에너텍 주식회사 | 고효율 및 장수명을 위한 태양광 발전 접속반 시스템 |
| KR101606916B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-03-28 | 주식회사 세화이엘씨 | 지진, 결로 및 누수를 감지하는 배전반 |
| KR20160057231A (ko) | 2014-11-13 | 2016-05-23 | 엘에스산전 주식회사 | 태양광 인버터 |
-
2016
- 2016-10-17 KR KR1020160134430A patent/KR101717956B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990058513A (ko) * | 1997-12-30 | 1999-07-15 | 윤종용 | 태양광 발전시스템용 인버터의 역조류 방지 방법 |
| KR101481452B1 (ko) * | 2013-12-05 | 2015-01-14 | (주) 케이에스엠에이 | 인버터제어를 이용한 고효율 태양광 발전시스템 |
| KR101534256B1 (ko) * | 2014-08-13 | 2015-07-07 | 파워에너텍 주식회사 | 고효율 및 장수명을 위한 태양광 발전 접속반 시스템 |
| KR20160057231A (ko) | 2014-11-13 | 2016-05-23 | 엘에스산전 주식회사 | 태양광 인버터 |
| KR101606916B1 (ko) * | 2015-06-24 | 2016-03-28 | 주식회사 세화이엘씨 | 지진, 결로 및 누수를 감지하는 배전반 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101849670B1 (ko) * | 2017-10-23 | 2018-04-17 | (주)경인씨엔에스 | 네트워크 감시를 이용한 ＩｏＴ 디바이스의 유지 관리 시스템 |
| KR101996063B1 (ko) | 2018-02-27 | 2019-09-24 | 홍익대학교세종캠퍼스산학협력단 | 사용자 맞춤형 IoT 기반 태양광 발전 구조물 모니터링 시스템 |
| KR20210043861A (ko) * | 2019-10-14 | 2021-04-22 | 주식회사 디케이 | 태양광 발전 시스템 및 방법 |
| KR102321901B1 (ko) * | 2019-10-14 | 2021-11-08 | 주식회사 디케이 | 태양광 발전 시스템 및 방법 |
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