KR101727743B1 - 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 접속반 내부에서 발생될 수 있는 절연열화와 아크 등의 내부이상을 UHF(Ultra High Frequency) 전자파 센서를 이용하여 검출하는 절연열화 감시장치 및 비접촉식 포인트(Point) 센서를 이용하여 검출하는 아크 검출장치를 구성하여, 이상발생 초기에 감시하고 진단하여 차단할 수 있으며, 통신을 통해 원격에서 모니터링하여 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 이상요소를 상시 감시할 수 있는 태양광발전 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 접속반 내부에서 발생될 수 있는 절연열화와 아크 등의 내부이상을 UHF(Ultra High Frequency) 전자파 센서를 이용하여 검출하는 절연열화 감시장치 및 비접촉식 포인트(Point) 센서를 이용하여 검출하는 아크 검출장치를 구성하여, 이상발생 초기에 감시하고 진단하여 차단할 수 있으며, 통신을 통해 원격에서 모니터링하여 시스템의 신뢰성을 향상시키고, 이상요소를 상시 감시할 수 있는 태양광발전 시스템에 관한 것이다.
에너지 사용량의 98%를 수입에 의존하고 있는 우리나라 현실에서 국제유가의 불안정, 기후변화협약 규제 대응, 화석 연료의 고갈과 화석 에너지 사용에 따른 환경오염 등으로 인해 신재생에너지의 중요성이 재인식되면서 에너지 공급방식의 다양화 필요성이 증대되었고, 그에 따라 태양에너지를 이용하는 태양광발전, 바람의 운동에너지를 이용하는 풍력발전, 파도의 파랑에너지를 이용하는 파력발전 등과 같은 청정 대체 에너지의 연구, 개발도 활발히 이루어져 주택용 발전기, 가로등 및 차량 등에 널리 활용되고 있다.
태양광발전 시스템은 무한량, 무공해를 가진 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 부하설비에 공급하는 것으로서, 그 구성은 태양으로부터 복사(직달복사 및 산란복사)된 빛에 상응하는 직류전원을 생성하는 태양전지 셀을 수 십장 직렬 연결하여 일정한 틀에 고정 설치된 태양전지 모듈과 복수의 태양전지 모듈을 직렬 및 병렬로 접속한 태양전지 어레이; 태양전지 어레이와 파워컨디셔너(PCS) 사이에 설치되어 다수의 케이블, 단자대, 역류방지 다이오드(Blocking Diode) 및 차단기 등의 전력기기를 내부에 설치하여 운영, 유지보수, 점검 시 편리성 제공 및 각종 보호기능을 수행하는 태양광 접속반; 태양전지 어레이에서 발전된 직류전원을 수용가 부하(Load) 또는 계통연계에 필요한 교류전원으로 변환하고 최대전력점 추종 제어기능을 포함한 각종 제어기능 및 보호기능을 수행하는 파워컨디셔너; 발전된 직류전원을 충전하여 독립형 시스템에의 안정적인 전력공급 및 부하대응 기능, 계통 연계용 시스템의 정전시 비상부하 공급, 전력부하 피크억제, 계통전압 안정 기능을 수행하는 축전지 설비; 및 태양광 접속반 및 파워컨디셔너의 내부상태, 발전현황, 전력품질, 기상정보 등을 원격에서 감시, 분석, 제어하기 위한 모니터링 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 태양광 접속반은 태양전지 어레이의 스트링(String) 별 고장시 정지 범위를 분리하여 운전을 할 수 있도록 구성되는 것으로서, 점검 및 유지보수가 용이한 장소에 설치된다. 이러한 태양광 접속반은 통상 옥외에 설치되기 때문에 외함은 방청, 방수 처리된 보호등급 IP44 이상의 스테인리스 재질을 사용하고 있다. 이러한 태양광 접속반 내부에는 태양전지 어레이와 접속되어 직류전원을 공급받는 단자대, 입력부 전원 개폐 및 고장시 차단 기능을 하는 차단기, 단락전류로부터 보호하는 퓨즈, 역류방지 다이오드, 서지보호장치(SPD), 통신모듈 및 센서 등이 설치되어 케이블로 연결된다.
그러나 일반적인 태양광 접속반의 내부에 설치된 전력기기에 사용되는 절연재료가 열, 습기, 결로, 과부하 및 환경적인 스트레스에 장기간 노출되어 초기의 물성 값이 변질되거나 파손되는 현상인 절연열화가 발생되며, 이 발생되는 절연열화를 감시 또는 진단할 수 있는 기능이 미흡하다. 이와 같은 절연열화는 전력기기의 온도를 상승시키게 되고, 온도의 상승에 따라 아크 또는 과열로 인하여 전기화재로 이어지는 사고가 빈번히 발생된다. 이에, 이러한 아크 및 절연열화를 사전에 예방 감시하기 위한 많은 연구들이 진행되었고, 이에 다양한 기술들이 개시되었다.
태양광 접속반에서 발생되는 열화를 감시하기 위한 기술의 하나로서, 등록특허공보 제10-1633764호에 열화 감지기능을 구비한 태양광 발전시스템이 개시되어 있다.
상기의 기술은 차단기의 후단에 구비되며 제어신호에 의해 상기 차단기의 출력단이 상기 다이오드의 입력단과 연결된 제1라인 또는 상기 출력단자의 입력단과 연결된 제2라인 중 어느 하나와 도통하도록 하는 스위칭회로; 상기 다이오드에 가해지는 역전류를 감지하는 감지부; 및 상기 감지부의 감지 결과 역전류가 감지될 경우 상기 차단기의 출력단이 상기 제1라인과 도통하도록 명령하는 제어신호를 생성하며, 상기 감지부의 감지 결과 역전류가 감지되지 않을 경우 상기 차단기의 출력단이 상기 제2라인과 도통하도록 명령하는 제어신호를 생성하고, 생성된 제어신호를 상기 스위칭회로로 전송하는 통합제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
그러나 상기의 기술은 태양광 접속반 내부에 설치된 전력기기 중 발열이 예상되는 다이오드 한 종류의 온도를 감시하기 위하여 비접촉 온도감지 센서만을 사용하기 때문에 내부에서 발생될 수 있는 절연열화, 아크와 같은 다양한 전기화재 이상요소를 사전에 현장 및 원격에서 상시 감시할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 태양광 접속반 내부에서 발생될 수 있는 절연열화, 아크와 같은 내부이상을 초기에 현장 및 원격에서 상시 감시하고 진단할 수 있는 태양광발전 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템은, 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이에서 발전된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 파워컨디셔너; 상기 태양전지 어레이와 상기 파워컨디셔너 사이에 설치되고, 태양광발전 시스템에 대한 운영, 유지보수, 점검 시 편리성 제공 및 보호기능을 수행하는 태양광 접속반; 및 단말기에 설치되어 상기 태양광 접속반에 대한 절연열화의 상태를 분석하고 화재를 감시하는 모니터링 제어부를 포함하되, 상기 태양광 접속반은 외부잡음에 의한 영향을 최소화시키고 태양광 접속반 내부에 설치된 전력기기의 노후화, 불량, 외란으로 인해 절연열화에 의해 발생되는 초고조파 대역의 주파수를 감지하는 UHF 전자파 센서; 상기 UHF 전자파 센서로부터 입력되는 주파수를 분석하여 절연열화 발생유무, 절연열화 유형 및 위험도를 출력하는 절연열화 감시장치; 및 아크 발생시 비접촉식 포인트 센서를 이용하여 발생된 아크를 검출하고 상기 검출된 아크를 감시 및 분석하는 아크 검출장치를 포함하여 구성되고, 상기 모니터링 제어부는 상기 절연열화 감시장치와 상기 아크 검출장치로부터 수집된 태양광 접속반 내부상태 데이터를 통신으로 전송받아 원격에서 감시, 분석, 제어 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 UHF 전자파 센서에는 절연열화 발생시 방사되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴 안테나가 내장되며, 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓ 이상의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출하도록 구성되고, 상기 등각 스파이럴 안테나는 한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로, 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 절연열화 감시장치는 RF부 및 DIGITAL부를 포함하여 구성되되, 상기 RF부는 상기 UHF 전자파 센서로부터 입력되는 초고조파 신호와 비교하여 상대적으로 높은 입력신호인 대하여 저잡음 증폭기를 보호하는 프로텍터; 상기 프로텍터의 후단에 구성되고 입력된 미세한 초고조파 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기; 및 상기 저잡음 증폭기를 통과한 증폭신호를 필터링하기 위한 필터를 포함하여 구성되고, 상기 DIGITAL부는 상기 필터를 통과한 미세한 절연열화 신호를 활용하기 위하여 재증폭 시키는 역할을 수행하는 증폭기; 상기 증폭기에서 재증폭된 절연열화 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기; 상기 A/D 변환기로부터 변환된 절연열화 신호를 입력받아 디지털 신호처리를 제어하는 프로세서; 상기 프로세서의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호 및 이벤트 데이터를 저장하는 메모리; 상기 프로세서의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호의 위험도를 판단하고, 판단 결과 절연열화 위험인 경우 경고신호를 출력부; 상기 프로세서의 제어에 의해 부분방전 상태, 방전발생량, 방전의 종류 및 사고의 위험성을 표시하는 표시부; 및 상기 프로세서의 제어에 의해 절연열화 상태정보를 외부의 모니터링 제어부로 전송하는 통신부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 프로세서는 전압의 위상에 따라 발생하는 절연열화 신호를 분석하는 PRPD 위상분석기법을 이용하여 위상주기에 따른 절연열화 발생빈도와 절연열화 신호크기를 연산하고, 위상에 따라 다르게 발생되는 코로나, 플로팅, 보이드 유형을 구별하여 상기 표시부에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크 검출장치는 센서 컨트롤러, 동작 다이오드, 포토 다이오드, OP-AMP 및 출력 트랜지스터를 포함하여 구성되는 비접촉식 포인트 센서를 이용하여 아크신호를 검출하고,상기 검출된 아크신호를 표시하는 LCD 디스플레이; 및 상기 비접촉식 포인트 센서로부터 아크발생 신호를 입력받기 위한 접점입력단자, 동작전원을 입력받기 위한 전원입력단자, 정보를 출력하기 위한 접점출력단자 및 통신을 연결할 수 있는 통신단자를 포함하는 단자부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 모니터링 제어부는 상기 절연열화 감시장치로부터 실시간 절연열화 상태데이터를 전송받아 절연열화 발생빈도와 절연열화 신호크기를 3차원 입체화면으로 분석하여 표시하고, 상기 아크 검출장치로부터 아크신호를 감시하여 위험경보 및 차단기 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 태양광 접속반 내부에 설치된 전력기기의 절연열화 발생을 초기에 감시하고 진단할 수 있으므로, 점검 및 교체를 신속히 대응하여 조치할 수 있고, 이에 따른 발전중지 시간을 최소화할 수 있으며, 고장파급을 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 태양광 접속반 내부에 설치된 전력기기의 절연열화 및 온도상승이 지속되어 아크, 과열로 파급되더라도, 신속히 감시하고 진단하여 램프 및 부저를 통해 경보할 수 있는 한편, 차단기를 고속으로 차단함으로써 물적 및 인적 피해를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 통신을 이용한 원격 모니터링을 수행하여 이상요소를 시간 또는 장소에 제약받지 않고, 이상요소를 상시 감시함으로써, 태양광발전 시스템을 안정적으로 운영할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템의 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 태양광 접속반의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 UHF 전자파 센서의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 전면부 및 후면부 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 내부 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치에서의 절연열화 유형을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 비접촉식 포인트 센서의 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 아크 검출장치의 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 원격 모니터링 제어부의 인터페이스를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 A/D 변환기의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 태양광 접속반의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 UHF 전자파 센서의 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 전면부 및 후면부 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 내부 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치에서의 절연열화 유형을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 비접촉식 포인트 센서의 회로도.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 아크 검출장치의 구성도.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 원격 모니터링 제어부의 인터페이스를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 A/D 변환기의 구성도.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 관한 것으로서, 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템의 전체 구성이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템은 태양전지 어레이(10), 태양광 접속반(20), 파워컨디셔너(30), 모니터링 제어부(40), 수용가 부하(50) 및 전력계통(60)을 포함한다.
상기 태양광발전 시스템의 종류에는 독립형 태양광발전 시스템, 계통연계형 태양광발전 시스템 및 하이브리드형 태양광발전 시스템 등이 있으며, 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템은 태양광발전 시스템의 종류에 관계없이 모두에 적용이 가능하다.
상기 태양전지 어레이(10)는 태양으로부터 복사된 빛에 상응하는 직류전원을 생성하는 태양전지 셀을 수 십장 직렬 연결하여 일정한 틀에 고정하여 구성된 것으로서, 태양전지 모듈과 복수의 태양전지 모듈을 직렬, 병렬로 접속하여 강재 프레임 또는 알루미늄 프레임 등을 이용하여 지붕이나 지상에 설치될 수 있다.
상기 태양광 접속반(20)은 태양전지 어레이(10)와 파워컨디셔너(30) 사이에 설치되어 태양광발전 시스템의 운영, 유지보수, 점검 시 편리성 제공 및 각종 보호기능을 수행하는 것으로서, 태양광 접속반(20)에는 절연열화 감시장치(100), 아크 검출장치(200), UHF 전자파 센서, 비접촉식 포인트 센서, 단자대, 차단기, 퓨즈, 역류방지 다이오드 및 서지보호장치 등과 같은 전력기기가 구비된다.
상기 파워컨디셔너(300)는 태양전지 어레이(10)에서 발전된 직류전원을 수용가 부하(50) 또는 전력계통(60)에 필요한 교류전원으로 변환하여 출력하는 것으로서, 최대전력점 추종 제어기능을 포함한 각종 제어기능 및 보호기능이 구비될 수 있다.
상기 모니터링 제어부(40)는 태양광 접속반(20)과 이격된 원격에 위치한 PC 또는 휴대폰 등과 같은 단말기에 설치되어 태양광 접속반(20)에 대한 절연열화의 상태를 분석하고 화재를 감시하는 프로그램을 포함하는 것으로서, 상기 태양광 접속반(20)에 설치된 절연열화 감시장치로부터 실시간 절연열화에 대한 상태데이터를 전송받아 절연열화 발생유무, 절연열화 유형 및 위험도를 3차원 입체화면으로 분석하고, 아크 검출장치로부터 아크 및 과열 등과 같은 화재신호를 감시하여 위험경보, 차단기 제어하는 기능 등을 수행한다.
도 2 는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 태양광 접속반의 구성도이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 태양광 접속반(20)의 전면(도 2의 (a))에는 절연열화 감시장치(100) 및 아크 검출장치(200)가 설치된다.
상기 절연열화 감시장치(100) 및 아크 검출장치(200)는 육안 관찰을 쉽게 하기 위해서 전면 패널(또는 도어)에 설치되어 절연열화 상태 및 이상발생 유무 등을 확인할 수 있도록 구성된다.
태양광 접속반(20)의 내부(도 2의 (b))에는 UHF 전자파 센서(300), 비접촉식 포인트 센서(400), 단자대(500), 차단기(600), 퓨즈(700), 역류방지 다이오드(800) 및 서지보호장치(900)와 같은 전력기기들이 설치된다. 이때, 상기 전력기기들은 보호등급 IP44 이상의 스테인리스 외함 안에 설치되어 방청(anticorrosive) 및 방수를 유지하도록 구성된다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 UHF 전자파 센서의 구성을 나타낸 도면이다.
태양광 접속반(20) 내부에 설치된 전력기기는 노후화, 불량 또는 외란 등의 원인으로 절연열화가 발생되고, 절연열화 발생시 초고조파 대역의 주파수를 동반한다.
UHF 전자파 센서(300)는 절연열화에 의해 초고조파 대역의 발생된 주파수를 감지하기 위한 것으로서, 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 전자파(0.3 ~ 3.0㎓)를 검출하도록 구성되며, 몸체(310)의 내부에는 등각 스파이럴(Log-Spiral) 안테나(311)가 구비된다.
이러한 초광대역대의 주파수를 검출하기 위해 본 발명에 적용된 UHF 전자파 센서(300)는 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴(Log-Spiral) 안테나(311, 도 3의 (b))를 적용하는 것이 바람직하다.
상기 등각 스파이럴 안테나(311)는 한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로 구성되되 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성되어 초광대역 주파수를 감지하기에 적합한 구조로 이루어져 있다.
이러한 구조의 등각 스파이럴 안테나(311)는 원편파(circular polarized wave)를 발생하도록 이루어짐에 따라 태양광 접속반(20) 내부에서 발생되는 절연열화에 의해 초광대역 주파수를 검출하는 데 적합하다.
아울러, 상기 등각 스파이럴 안테나(311)는 초고조파 대역의 주파수를 검출할 수 있는 구조이면 어느 형태의 안테나를 사용하여도 무방하다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 전면부 및 후면부 구성이다.
첨부된 도 4를 참고하면, 상기 절연열화 감시장치(100)의 전면부(도 4의 (a))에는 LCD 디스플레이(101) 및 LED 램프(102) 등이 구비되어 절연열화 감시장치(100)의 현재상태, 절연열화 발생유무, 절연열화 유형, 위험도 및 통신상태를 확인할 수 있도록 구성된다.
또한, 후면부(도 4의 (b))에는 UHF 전자파 센서(300)로부터 전자파 신호를 입력받는 SMA포트(103)와 제어전원, 접점출력 및 통신을 연결할 수 있는 단자부(104) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 내부 블록도이다.
첨부된 도 5를 참조하면, 상기 절연열화 감시장치(100)의 내부에는 UHF 전자파 센서(300)에서 출력되는 초고조파 신호를 입력받아 처리하는 RF부(110)와 A/D (Analog/Digital) 변환된 신호를 처리하는 DIGITAL부(120)를 포함한다.
상기 RF부(110)에는 UHF 전자파 센서(300)로부터 입력되는 0.3 ~ 3.0 ㎓ 대역 초고조파 신호와 비교하여 상대적으로 높은 입력신호인 서지(serge)와 같은 외란에 대하여 저잡음 증폭기(112)를 보호하기 위하여 바리스터와 TVS 다이오드 등의 보호소자로 구성되는 프로텍터(111), 상기 프로텍터(111)의 후단에 구성되고 입력된 미세한 초고조파 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기(112) 및 상기 저잡음 증폭기(112)를 통과한 증폭신호를 필터링하기 위한 필터(113)가 구성된다.
이때, 상기 필터(113)에는 0.5㎓ 이하 저주파 대역의 노이즈를 제거하기 위한 HPF(High Pass Filter), 절연열화 감시장치에서 필요한 0.5 ~ 1.5㎓ 대역의 주파수 신호만을 통과시키기 위한 BPF(Band Pass Filter) 및 BPF에서 제거되지 않은 1.5㎓ 이상의 주파수 신호를 제거하기 위한 LPF(Low Pass Filter) 등이 구비된다.
이때, LPF(Low Pass Filter)는 전력기기에서 발생되는 절연열화의 경우 1.5 ㎓ 이상에서는 신호 전송 특성을 현저히 감소하기 때문에 1.5㎓ 이상의 주파수 신호를 제거하기 위한 것이다.
또한, DIGITAL부(120)에는 필터(113)를 통과한 미세한 절연열화 신호를 활용하기 위하여 재증폭시키는 역할을 수행하는 증폭기(121), 재증폭된 절연열화 신호를 디지털 신호처리(Digital Signal Processing)를 하기 위하여 A/D 변환 시키는 A/D 변환기(122), A/D 변환된 절연열화 신호를 입력받아 디지털 신호처리를 제어하는 프로세서(123), 입력되는 절연열화 신호 및 이벤트 데이터를 저장하는 메모리(124), 절연열화 위험시 접점을 출력하여 현장근무자에게 경고하는 출력부(125), 부분방전 상태, 방전발생량, 방전의 종류 및 사고의 위험성을 표시하는 표시부(126) 및 TCP/IP 및 RS485 통신을 이용하여 모니터링 제어부(40)로 전송하는 통신부(127)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 이벤트 데이터는 입력되는 절연열화 신호에 대한 현재상태, 절연열화 발생유무, 절연열화 유형, 위험도 및 절연열화 감시장치(100)의 설정값 등을 포함하여 구성될 수 있다.
부연하면, A/D 변환기(122)는 상기 증폭기(121)에서 재증폭된 절연열화 신호를 디지털 신호로 변환시키고, 상기 프로세서(123)는 상기 A/D 변환기(122)로부터 변환된 절연열화 신호를 입력받아 디지털 신호처리를 제어한다.
또한, 상기 메모리(124)는 상기 프로세서(123)의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호 및 이벤트 데이터를 저장하고, 상기 출력부(125)는 상기 프로세서(123)의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호의 위험도를 판단하고, 판단 결과 절연열화 위험인 경우 경고신호를 출력하며, 상기 표시부(126)는 상기 프로세서(123)의 제어에 의해 부분방전 상태, 방전발생량, 방전의 종류 및 사고의 위험성을 표시하는 표시하고, 상기 통신부(127)는 상기 프로세서(123)의 제어에 의해 절연열화 상태정보를 외부의 모니터링 제어부로 전송하게 된다.
이때, 상기 출력부(125)를 통해 출력되는 현재상태, 절연열화 발생유무, 절연열화 유형, 위험도 및 통신상태는 LCD 디스플레이(101)에 표시된다.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치에서의 절연열화 유형을 나타낸 도면이다.
절연열화 감시장치(100)는 RF부(110)에서 추출된 초고조파 신호를 전압의 위상(0 ~ 360°)에 따라 발생하는 절연열화 신호(D)를 분석하는 위상분석기법을 이용하여 절연열화의 유형이 판단되도록 구성될 수 있다.
즉, 검출된 절연열화 신호(펄스)의 패턴은 위상에 따라 코로나(Corona), 보이드(Void) 및 플로팅(Floating)으로 다르게 도출되고, 상기 패턴을 분석하여 절연열화의 유형이 무엇인지를 판단할 수 있다.
첨부된 도 6의 (a)는 위상 주기에 대한 코로나의 펄스 패턴이고, 도 6의 (b)는 위상 주기에 대한 보이드의 패턴이며, 도 6의 (c)는 위상 주기에 대한 플로팅의 패턴이다. 따라서, 검출된 절연열화 신호(펄스)의 패턴이 상기 패턴 중에 어느 하나의 패턴과 매칭되는 경우, 검출된 절연열화 신호에 대한 유형을 판단할 수 있게 된다. 즉, 위상주기에 따른 절연열화 신호(D)의 크기 및 절연열화 발생빈도를 위상 주기에 대응시켜 이를 연산 함으로써, 절연열화의 유형을 구별하고 구분된 절연열화 유형이 표시부에 표시되도록 구성된다. 또한, 상기 검출될 절연열화의 유형은 통신부를 통하여 절연열화 발생유무, 절연열화 유형 및 위험정도를 사용자 단말기(도면에 미표시)로 전송되도록 구성될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 비접촉식 포인트 센서의 회로도이다.
비접촉식 포인트 센서(400)는 반구의 범위에서 발생된 아크를 검출한다.
첨부된 도 7을 참조하면, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)는 센서 컨트롤러, 동작 다이오드(D6), 포토 다이오드(D7), OP-AMP(U2) 및 출력 트랜지스터(Q2)를 포함하여 구성되며, 상기 동작 다이오드(D6)와 포토 다이오드(D7), OP-AMP(U2) 및 출력 트랜지스터(Q2)로 이루어지는 증폭회로가 병렬로 구성된다.
상기 비접촉식 포인트 센서의 회로도에 대해서 설명하면, 태양광 접속반(20) 내부에서 아크가 발생되지 않은 상태에서는 전류가 동작 다이오드(D6)에 인가되고, 인가된 전류에 의해 상기 동작 다이오드(D6)가 점멸되게 된다. 이때, 센서 컨트롤러에서 인가되는 전류가 상기 동작 다이오드(D6)에 전부 인가되게 되고, 상기 동작 다이오드(D6)는 빠른 속도로 점멸되게 된다. 내부에서 아크가 발생되면, 상기 증폭회로의 포토 다이오드(D7)에 아크 신호가 입력되게 되고, 입력된 아크의 크기에 비례하여 상기 포토 다이오드(D7)는 도통되며, 상기 도통에 의해 통전전류는 OP-AMP(U2)의 입력단에 전위차를 발생시킨다. 상기 OP-AMP(U2)에 인가된 전위차의 크기가 일정값 이상으로 증가되면 출력 트랜지스터(Q2)가 동작되며, 상기 출력 트랜지스터(Q2)의 동작에 의해 전류가 증폭회로로 인가된다.
이때, 상기 동작 다이오드(D6)와 증폭회로가 병렬로 연결됨에 따라 동작 다이오드(D6)에 인가된 전류의 일부가 상기 증폭회로로 인가되고, 상기 동작 다이오드(D6)는 아크 발생전에 비해 상대적으로 느린 속도로 점멸되게 된다. 이와 같은 구성에서, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)의 동작 다이오드(D6)가 점멸되지 않는 경우, 결선 또는 인가 전원에 문제가 있는 것으로 판단될 수 있다.
설계 조건에 따라서, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)는 태양광 접속반(2) 내부에 복수 개 설치될 수 있으며, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)가 복수 개 설치되는 경우 각각 다른 감도로 검출되도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)는 검출할 수 있는 반구의 범위 이내의 아크만을 검출하게 되는데, 태양광 접속반의 내부 구성(예를 들면, 태양광 접속반의 측면 패널 또는 내부 프레임 등) 중 설치되는 위치에 따라 아크를 검출할 수 있는 거리가 결정된다.
이에 따라, 상기 비접촉식 포인트 센서(400)가 태양광 접속반(20)의 내부에서 아크가 발생될 수 있는 근접 위치에 설치되는 경우에는 감도를 낮추어서 아크를 검출할 수 있도록 구성될 수 있고, 아크가 발생될 수 있는 위치에서 이격될수록 이격 거리에 비례하여 감도를 높여서 아크가 검출되게 구성될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 아크 검출장치의 구성도이다.
첨부된 도 8을 참조하면, 상기 아크 검출장치(200)의 전면부(도 8의 (a))에는 LCD 디스플레이(201) 및 메뉴키(202)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 LCD 디스플레이(201)에는 아크 검출장치(200)의 현재상태, 화재 발생유무, 설정값 및 통신상태가 표시된다.
상기 아크 검출장치(200)의 후면부(도 8의 (b))에는 비접촉식 포인트 센서(400)로부터 아크발생 신호를 입력받기 위한 접점입력단자, 동작전원을 입력받기 위한 전원입력단자, 정보를 출력하기 위한 접점출력단자 및 통신을 연결할 수 있는 통신단자를 포함하는 단자부(203)를 포함하여 구성된다. 이때, 아크 검출장치(200)는 내부이상에 대한 아크를 검출하게 되면 LCD 디스플레이(201)를 통해 이를 표시하고, 접점출력단자로 아크 발생신호를 출력하고, 통신부를 통하여 아크 발생에 대한 정보를 원격 모니터링 제어부가 구비된 사용자 단말기로 전송한다.
도 9는 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 원격 모니터링 제어부의 인터페이스를 나타낸 도면으로서, 일 실시 예의 3차원 입체화면을 나타낸 것이다.
여기서, 상기 모니터링 제어부(40)는 원격에 위치한 PC 또는 휴대폰 등의 단말기에 설치되는 컴퓨터에 설치되어 실행가능한 프로그램을 포함하는 것으로서, 태양광 접속반(20)에 설치된 절연열화 감시장치(100)로부터 실시간 절연열화 상태데이터를 전송받아 절연열화 발생빈도와 절연열화 신호크기를 분석하여 3차원 입체화면(41)으로 표시한다.
또한, 상기 모니터링 제어부(40)는 아크 검출장치(200)로부터 아크 및 과열과 같은 화재신호를 감시하여 위험경보, 차단기 제어와 같은 기능을 수행한다.
상기 3차원 입체화면(41)은 원격 모니터링 제어부에 의한 프로그램 메인화면의 DATA MONITORING 아이콘을 선택하였을 경우 표시되는 것으로서, 0 ~ 360°로 표현되는 위상축(411)에 대하여 PRPD 위상분석기법을 적용하여 그래프로 표시된다. 이때, 그래프는 절연열화 신호크기에 따라 길이를 달리하여 표현된다.
상기 3차원 입체화면(41)에서 그래프의 값이 주변보다 높게 형성되어 표시되는 붉은 색 범위는 절연열화 또는 아크가 발생된 것으로 판단될 수 있다.
한편, UHF 전자파 센서(300)는 비접촉식 포인트 센서(400)아 마찬가지로 태양광 접속반(2) 내부에 복수 개 설치될 수 있으며, 각각 다른 감도로 절연열화를 감지할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때, 각각의 UHF 전자파 센서(300)의 설정 감도에 따라 절연열화의 감지 범위가 변경될 수 있다.
여기서, UHF 전자파 센서(300)에서 출력되는 신호는 아날로그신호로 구성될 수 있다. 아날로그신호는 디지털신호와 대비하여 상대적으로 거리에 따른 손실이 적어 원거리 전송에 유리하다.
즉, 디지털신호로 일정 이상의 거리를 전송시키는 경우에는 신호 손실이 증가되어 1과 0을 인식할 수 없는 트라이 스테이트 영역이 존재할 수 있고, 이에 따라 검출신호가 상쇄될 수 있는 단점이 있다.
이에 따라, 상기 절연열화 감지장치(100)에는 UHF 전자파 센서(300)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기(122)가 구비되어 수신된 아날로그 신호에 대한 절연열화의 여부를 판단하게 된다.
그런데, UHF 전자파 센서(300)가 복수 개로 구비되는 경우, 각각 UHF 전자파 센서(300)의 감도는 다르게 설정될 수 있으며, 이에 따라 설정된 감도로 절연열화 여부를 판단해야 한다.
도 10은 본 발명에 따른 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템에 적용된 절연열화 감시장치의 A/D 변환기의 구성을 나타낸 도면이다.
첨부된 도 10을 참조하면, 본 발명에 적용된 A/D 변환기(122)는 스위칭모듈(122a), 멀티플렉서(122b), 비교모듈(122c), 기준전압 스위칭모듈(122d), 래치(122e), 인코딩 로직(122f) 및 클럭발생모듈(122g)을 포함하여 구성된다.
스위칭모듈(122a)은 스위칭클럭에 따라 동작되어 복수의 센서 중에서 하나의 센서 값을 선택하여 출력한다. 이때, 상기 스위칭모듈(122a)은 부트스트랩 회로(bootstrap circuit)를 포함할 수 있다. 부트스트랩 회로는 스위치와 콘덴서를 병렬로 접속하고 콘덴서 양극(＋)의 아날로그 펄스를 증폭하여 출력한다. 이때 아날로그 펄스는 아날로그 전압으로 구성될 수 있다.
멀티플렉서(122b)는 상기 스위칭모듈(122a)에서 출력되는 다수의 채널 중에서 상기 스위칭모듈(122a)과 동기화된 아날로그 전압을 입력받아 출력한다.
비교모듈(122c)은 상기 멀리플렉서(122b)에서 출력되는 아날로그 전압과 기준전압을 비교한 후, 비교값을 출력한다. 즉, 비교모듈(122c)의 (+)입력단에 입력되는 아날로그 전압(Vin)과 (-)입력단에 입력되는 아날로그 기준전압(Vref)을 각각 비교한다. 그 결과, 아날로그 입력전압(Vin)이 아날로그 기준전압(Vref) 보다 크면 하이레벨을 출력하고, 아날로그 전압(Vin)이 아날로그 기준전압(Vref)보다 작으면 로우레벨을 출력한다. 여기서, 상기 아날로그 기준전압(Vref)은 상기 멀티플렉서(122b)에서 선택된 채널의 센서에 적용된 기준전압이다.
기준전압 스위칭모듈(122d)은 스위칭클럭과 동기화되어 선택된 아날로그 기준전압을 출력한다. 여기서, 아날로그 기준전압(Vref)은 UHF 전자파 센서(300)에 설정된 감도에 대응되는 전압이다.
예를 들어, 첨부된 도 10에서와 같이, 센서 1(제1 UHF 전자파 센서)의 출력전압(Vin1)은 아날로그 기준전압(Vref1)에 매칭되고, 센서 2(제2 UHF 전자파 센서)의 출력전압(Vin2)은 아날로그 기준전압(Vref2)에 매칭된다. 마찬가지로, 센서 3 및 센서 4도 각각 아날로그 기준전압(Vref3) 및 아날로그 기준전압(Vref4)에 매칭된다. 즉, UHF 전자파 센서에서 조절되는 감도는 상기 아날로그 기준전압과 연계되게 구성되며, 이에 따라 감도가 조절된 값으로 센서의 센싱값을 출력할 수 있게 된다.
래치(122e)는 상기 비교모듈(122c)에서 출력되는 레벨("0" 또는 "1")신호를 동기화하고, 동작 시 발생하는 클럭 스큐(skew)와 회로지연시간(propagation) 및 타이밍(timing)을 제거하여 정확한 디지털 값이 출력되도록 한다.
인코딩 로직(122f)은 래치(1220)에 저장된 데이터를 기반으로 디지털 비트를 출력한다.
예를 들어, 센서를 구분하는 2-bit와 하이레벨 또는 로우레벨을 구분하는 1-bit로 구성되는 3-bit의 디지털 신호가 출력될 수 있다. 설계조건에 따라서, 센서가 n개일 경우 2n-bit와 아날로그 입력 전압(Vin)에 대한 2-bit의 디지털 신호로 변환하여 출력하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 센서 1의 신호를 입력받는 스위칭클럭과 동기화되어 센서 1의 신호에 채널비트를 부여하고 출력한다. 즉, 센서 1의 신호에 대하여 제1 채널비트를 부여하고, 센서 2의 신호에 대해서는 제2 채널비트를 부여하여 출력한다. 이와 같이 부여된 채널비트에 의해서 채널을 구분할 수 있고, 더 나아가 센서를 구분할 수 있게 된다.
클럭발생모듈(122g)은 동기화시키기 위한 스위칭 클럭을 발생하여 상기 스위칭모듈(122a), 멀티플렉서(122b) 및 기준전압 스위칭모듈(122d)의 동작시점을 동기화시키도록 구성된다.
이와 같은 구성에 따르면, 다채널 입력을 구비하여 복수 개의 UHF 전자파 센서를 동시에 연결하고, 스위칭클럭에 따라 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 UHF 전자파 센서의 출력값이 순차적으로 출력되도록 구성될 수 있으며, 복수 개의 센서 연결에 대한 회로를 단순하게 구성할 수 있고, 센서에서 검출값이 연속되어 출력될 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 태양전지 어레이 20: 태양광 접속반
30: 파워컨디셔너 40: 모니터링 제어부
50: 수용가 부하 60: 계통연계
100: 절연열화 감시장치 200: 아크 검출장치
300: UHF 전자파 센서 400: 비접촉식 포인트 센서
500: 단자대 600: 차단기
700: 퓨즈 800: 역류방지 다이오드
900: 서지보호장치
30: 파워컨디셔너 40: 모니터링 제어부
50: 수용가 부하 60: 계통연계
100: 절연열화 감시장치 200: 아크 검출장치
300: UHF 전자파 센서 400: 비접촉식 포인트 센서
500: 단자대 600: 차단기
700: 퓨즈 800: 역류방지 다이오드
900: 서지보호장치
Claims (6)
- 태양전지 어레이; 상기 태양전지 어레이에서 발전된 직류전원을 교류전원으로 변환하여 출력하는 파워컨디셔너; 상기 태양전지 어레이와 상기 파워컨디셔너 사이에 설치되고, 태양광발전 시스템에 대한 운영, 유지보수, 점검 시 편리성 제공 및 보호기능을 수행하는 태양광 접속반; 및 단말기에 설치되어 상기 태양광 접속반에 대한 절연열화의 상태를 분석하고 화재를 감시하는 모니터링 제어부를 포함하는 태양광발전 시스템에 있어서,
상기 태양광 접속반은,
외부잡음에 의한 영향을 최소화시키고 태양광 접속반 내부에 설치된 전력기기의 노후화, 불량, 외란으로 인해 절연열화에 의해 발생되는 초고조파 대역의 주파수를 감지하는 UHF 전자파 센서;
상기 UHF 전자파 센서로부터 입력되는 주파수를 분석하여 절연열화 발생유무, 절연열화 유형 및 위험도를 출력하는 절연열화 감시장치; 및
복수 개로 설치되어 각각 다른 감도로 발생된 아크를 검출하는 비접촉식 포인트 센서를 이용하여 발생된 아크를 검출하고 상기 검출된 아크를 감시 및 분석하는 아크 검출장치;
를 포함하여 구성되고,
상기 모니터링 제어부는,
상기 절연열화 감시장치와 상기 아크 검출장치로부터 수집된 태양광 접속반 내부상태 데이터를 통신으로 전송받아 원격에서 감시, 분석 및 제어 기능을 수행하고,
상기 절연열화 감시장치는,
RF부 및 DIGITAL부를 포함하여 구성되되,
상기 RF부는,
상기 UHF 전자파 센서로부터 입력되는 초고조파 신호와 비교하여 상대적으로 높은 입력신호에 대하여 저잡음 증폭기를 보호하는 프로텍터;
상기 프로텍터의 후단에 구성되고 입력된 미세한 초고조파 신호를 증폭하기 위한 저잡음 증폭기; 및
상기 저잡음 증폭기를 통과한 증폭신호를 필터링하기 위한 필터를 포함하여 구성되고,
상기 DIGITAL부는,
상기 필터를 통과한 미세한 절연열화 신호를 활용하기 위하여 재증폭 시키는 역할을 수행하는 증폭기;
상기 증폭기에서 재증폭된 절연열화 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 변환기;
상기 A/D 변환기로부터 변환된 절연열화 신호를 입력받아 디지털 신호처리를 제어하는 프로세서;
상기 프로세서의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호 및 이벤트 데이터를 저장하는 메모리;
상기 프로세서의 제어에 따라 입력되는 절연열화 신호의 위험도를 판단하고, 판단 결과 절연열화 위험인 경우 경고신호를 출력하는 출력부;
상기 프로세서의 제어에 의해 부분방전 상태, 방전발생량, 방전의 종류 및 사고의 위험성을 표시하는 표시부; 및
상기 프로세서의 제어에 따라 절연열화 상태정보를 외부의 모니터링 제어부로 전송하는 통신부;
를 포함하여 구성되며,
상기 A/D 변환기는,
상기 UHF 전자파 센서 및 비접촉식 포인트 센서들을 동시에 연결하고, 스위칭클럭에 따라 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 출력하되,
스위칭클럭에 따라 동작되어 연결된 센서 중에서 하나의 센서 값을 선택 출력하는 스위칭모듈;
상기 스위칭모듈에서 출력되는 다수의 채널 중에서 상기 스위칭모듈과 동기화된 아날로그 전압을 입력받아 출력하는 멀티플렉서;
상기 스위칭클럭과 동기화되어 설정된 감도에 대응하는 아날로그 기준전압을 출력하는 기준전압 스위칭모듈;
상기 멀티플렉서에서 출력되는 아날로그 전압과 상기 아날로그 기준전압을 비교한 후, 비교값을 레벨신호로 출력하는 비교모듈;
상기 비교모듈에서 출력되는 레벨신호를 동기화하고, 고속 동작 시 발생하는 클럭 스큐(skew)와 회로지연시간(propagation) 및 타이밍(timing)을 제거하여 디지털 값이 출력되도록 하는 래치;
상기 래치에서 출력되는 디지털신호에 근거하여 디지털 비트를 출력하는 인코딩 로직; 및
상기 스위칭모듈, 멀티플렉서 및 기준전압 스위칭모듈의 동작시점을 동기화시키도록 상기 스위칭클럭을 발생시키는 클럭발생모듈을 포함하고,
상기 모니터링 제어부는,
상기 절연열화 감시장치로부터 실시간 절연열화 상태데이터를 전송받아 절연열화 발생빈도와 절연열화 신호크기를 3차원 입체화면으로 분석하여 표시하고,
상기 아크 검출장치로부터 아크신호를 감시하여 위험경보 및 차단기 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 UHF 전자파 센서에는,
절연열화 발생시 방사되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴 안테나가 내장되며, 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출하도록 구성되고,
상기 등각 스파이럴 안테나는,
한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로, 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 프로세서는,
전압의 위상에 따라 발생하는 절연열화 신호를 분석하는 PRPD 위상분석기법을 이용하여 위상주기에 따른 절연열화 발생빈도와 절연열화 신호크기를 연산하고, 위상에 따라 다르게 발생되는 코로나, 플로팅, 보이드 유형을 구별하여 표시부에 표시되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 아크 검출장치는,
센서 컨트롤러, 동작 다이오드, 포토 다이오드, OP-AMP 및 출력 트랜지스터를 포함하여 구성되는 비접촉식 포인트 센서를 이용하여 아크신호를 검출하고, 상기 검출된 아크신호를 표시하는 LCD 디스플레이; 및
상기 비접촉식 포인트 센서로부터 아크발생 신호를 입력받기 위한 접점입력단자, 동작전원을 입력받기 위한 전원입력단자, 정보를 출력하기 위한 접점출력단자 및 통신을 연결할 수 있는 통신단자를 포함하는 단자부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광 접속반 내부의 이상 감시진단 및 원격 모니터링 기능이 구비된 태양광발전 시스템.
- 삭제
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