KR101824223B1 - 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기실(40)의 내부 온도 및 습도를 계측하도록 각각 한 개 이상 구비되는 온도센서(13) 및 습도센서(15)와, 전기실 내부의 온도조절을 위해 복수개 설치되는 환기팬(31~35))과, 상기 온도센서 및 습도센서에서 획득된 정보를 저장, 관리하고 복수의 환기팬(31~35)을 자동 또는 수동으로 제어하는 프로그램이 저장된 메모리부(123) 및 메인컨트롤부(121)가 구비된 마이컴(120)과, 상기 마이컴(120)에 수신되거나 저장된 각종 정보를 메인관리서버(20) 또는 지정된 관리자에게 자동 전송하는 통신모듈(11);을 포함하고, 상기 복수의 환기팬(31~35)은 병렬시스템으로 구성되어 순차적으로 운전되도록 구성되되 환기팬(31~35)으로 전원을 공급하는 전원공급라인에는 인입되는 전류량을 센싱하기 위한 전류센서(141~145)가 각각 설치되고, 상기 마이컴(120)에는 복수의 전류센서(141~145)로부터 수신된 신호를 토대로 전류량을 계측하여 설정된 기준치를 벗어날 경우 고장으로 판단하는 고장진단부(125)와, 상기 고장진단부(125)에서 고장진단이 내려질 경우 고장난 환기팬과 가장 근접한 미가동 환기팬을 선정하여 고장난 환기팬 대용으로 가동되도록 제어하는 환기팬 대체가동 제어부(126)와, 환기팬의 고장을 알리는 알람신호를 송출하기 위한 알람신호발생부(129)가 더 구비된 구성으로 이루어진다.
Description
본 발명은 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 발전소의 전기실에 설치되어 전기실의 내부 온도를 조절하는 복수개의 환기팬에 대한 고장을 감시하여 고장시 관리자측에 고장정보를 자동으로 전송하도록 함은 물론 고정난 환기팬을 대체할 다른 환기팬의 자동 가동이 가능하도록 하여 태양광발전소의 전기실에 구비되는 각종 설비의 안전운행이 가능하도록 하는 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템에 관한 것이다.
에너지 수요의 증가에 따라 신재생에너지 분야에 대한 연구 개발이 활발하게 이루어지고 있는 상태에서 특히, 태양광발전은 무한한 에너지인 태양광을 이용한 전기에너지의 발전이 신재생 에너지분야에서 주목을 받고 있다.
태양광발전 시스템은 상용 전력계통 연계 유무에 따라 독립형과 계통 연계형으로 분류할 수 있으나, 어느 시스템을 이용하든지 기본적으로 태양광을 수광하는 복수의 태양광모듈(어레이)과, 상기 태양광모듈을 고정 지지하는 태양광모듈 고정구조물과, 태양광모듈에서 생산된 전기를 상용전력으로 변환하여 계통과 연계하거나 부하측에 제공할 수 있도록 전력을 변환하는 인버터 등이 설치된 전기실을 주요 구성으로 하고 있다.
특히, 태양광 발전소에서 전기실은 태양광모듈에서 생산된 전기를 계통 측에 연계하기 위해 인버터, 접속반, 변압기, 발전한 전력을 저장하기 위한 축전지, 생산된 전력의 품질 및 보호기능을 갖는 PCS(Power Conditioning System) 장치 등이 구비되기 마련이다.
이러한 중요 구성이 구비되는 전기실의 내부는 외부 기상이나 내부 장치에서 발생하는 열로 인해 고온 상태가 유지되므로 각 장치들의 기능 유지와 고온에 따른 기능상실 등을 방지하기 위해 전기실 내부의 온도를 일정 온도 이하로 유지시키는 것이 매우 중요하다.
따라서, 종래의 태양광발전소 전기실의 경우, 그 내부 온도를 일정하게 유지시킬 목적으로 내부의 고온 공기를 전기실 외부로 배출시키기 위한 환기장치가 설치되어 있다.
하지만, 전기실에 설치되는 환기장치, 즉 환기팬의 경우 외부 기온이 낮은 겨울철에도 동작되는 경우가 많기 때문에 그만큼 가동시간이 많아 고장의 발생빈도가 매우 높기 마련이고, 만약 환기장치가 고장이 날 경우 전기실 내부 온도의 상승으로 각종 전기장치의 효율이 저하되고, 기능이 떨어지면서 고장을 유발시키게 되어 결국 전력생산에 차질이 발생됨은 물론 전기장치의 손상으로 인해 막대한 경제적 피해가 발생하게 된다.
하지만, 태양광발전소가 대부분 무인시스템으로 구축되어 관리되고 있으며, 특히 주택가에서 비교적 멀리 떨어진 원격지에 설치되어 있는 관계로 관리자가 수시로 방문하여 각종 장치의 정상작동 여부를 확인해야 할 필요성이 제기됨은 물론 전기실 내부가 적정 온도가 유지되고 있는지도 수시로 확인해야 하기에 태양광발전소의 유지 및 관리에 많은 어려움이 발생되었다.
물론, 종래의 태양광발전소에서도 태양광모듈이나 인버터 등 주요 설비에 설치되어 전력생산이 원활하게 이루어지고 있는지의 여부를 감시 및 관리하기 위해 각종 감시장치가 설치되어 사용되고 있는 경우가 있다.
태양광 모듈에 대한 고장진단 및 감시시스템에 대한 종래의 일부 실시예로 특허등록 제10-1295529호(등록일:2013.08.06)의 ‘태양전지판의 고장진단 원격감시 시스템’이 안출된 바 있다.
상기 종래의 ‘태양전지판의 고장진단 원격감시 시스템’은 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판을 적어도 2개 이상의 태양전지판 소집단에 대한 전압과 전류를 측정하여 얻은 계측값과, 그 태양전지판 소집단 근접장소에 설치된 일사량계측값과, 각 태양전지판 소집단끼리의 전력 계측값을 비교하여 불평형상태를 판단하는 방식으로 태양전지판의 고장여부를 판단하여 통신수단을 이용, 이동단말기로 송신하도록 구성된 실시예를 제시하고 있다.
또 다른 종래의 일 실시예로, 특허등록 제10-1297078호(등록일:2013.08.09. 발명의 명칭: 태양광 전지모듈별 고장 진단 가능한 태양광 발전 모니터링 장치 및 이를 이용한 태양광 발전시스템의 고장진단 방법)이 안출되어 복수개의 태양광전지 모듈에 대한 개별적인 고장 진단이 가능한 태양광 발전 모니터링 시스템과 이를 이용한 태양광 발전시스템의 고장진단 방법을 제시하고 있다.
이와 같이, 태양광발전소에서 진기를 생산하는 주요 구성인 태양광모듈의 고장여부를 진단하거나 감시하기 위한 방법들이 상기 실시예 이외에도 다수 안출되어 원격지의 태양광발전소에 대한 효율적인 유지 및 관리가 이루어지도록 하고 있다.
한편, 태양광 접속반에 대한 종래의 실시예를 살펴보면, 특허등록 제10-1533439호(등록일:2015.06.26)의 ‘전기화재 감시진단 기능을 구비한 태양광 접속반’이 안출되었다.
상기 종래의 ‘전기화재 감시진단 기능을 구비한 태양광 접속반’은 화재 검출요소인 가스 농도 및 온도를 감지하여 화재를 방지하는 전기화재 감시진단 기능을 구비한 태양광 접속반에 관한 것으로서, 상기 하우징 내부의 온도를 감지하여 열영역 영상 및 주변 온도를 획득하는 단일 또는 다중영역의 적외선 온도 센서 및 적외선 영역에서 기체 분자가 갖는 흡수 스펙트럼의 성질을 이용하여 특정 기체의 농도를 검출하여 가스 농도를 감지하는 비분산 적외선 가스 센서 또는 화학방식의 반도체 가스 센서로 구성되는 센서부; 상기 센서부에서 검출된 온도 및 가스 농도를 분석하여 상기 접속반의 하우징 내부의 화재 발생 또는 이상 유무를 판단하는 감시장치를 포함하는 구성으로 이루어져 접속반 화재 초기의 온도 및 가스농도를 별도로 검출함으로써 전기화재가 확대되기 전에 전기화재 원인으로 분류되는 현상을 사전에 검출하여 인명사고 및 재산피해를 예방할 수 있는 방안을 제시하고 있다.
하지만, 이러한 종래의 태양광 접속반 감시장치는 이미 화재가 시작된 초기또는 발화하기 바로 전에야 알 수 있고, 그 감지기술도 정밀도가 높은 장치를 이용해야 하는 등 기술적인 어려움과 정확한 감지의 어려움이 예상될 뿐만 아니라 사고가 발생된 이후에야 대처할 수 밖에 없는 상황이 연출되어 화재 전에 미리 예방하는데는 다소 부족한면이 있었다.
한편, 본 출원인은 태양광발전소의 효율적인 유지관리와 고장발생을 최소화하여 태양광발전효율을 극대화할 수 있도록 하기 위해 특허등록 제10-1568667호(등록일:2015.11.06)의 ‘사물통신 기반 태양광발전 고장 자동복구 시스템’을 안출하여 종래보다 한발 앞선 태양광발전소 유지 및 관리시스템을 제시한 바 있다.
상술한 본 출원인 선행 특허에서도 전기실의 주요 기기에 센서를 각각 설치하여 각 센서별 통신을 통해 고장여부를 실시간 파악하여 고장 발생시 구비된 통신모듈을 통해 관리자측에 자동 전송할 수 있는 방법을 제시하고 있으나, 이는 IoT기반 기술로 고도화된 기술이 접목된 차세대 시스템으로 인정되지만, 기 설치된 종래의 태양광발전소에 접목하는데 다소의 어려움이 예상되어 간단하면서 쉽게 설치할 수 있는 대안의 기술개발이 필요하여 본 발명을 안출하게 되었다.
본 발명은 종래의 태양광발전소 시스템 중 특히 전기실에 국한해서 전기실 내부에 설치된 전체 구성에서 상대적으로 중요성을 인정받고 있지 않지만 고장시 전체구성의 기능 및 효율에 막대한 영향을 미칠 수 있는 환기팬의 고장진단 및 감시에 필요한 시스템을 제공하기 위해 안출된 것이다.
특히, 본 발명은 복수개가 설치되는 환기팬의 고장 파악이 용이하고, 고장시 다른 환기팬의 대체 구동으로 전기실 내부의 온도상승을 방지하여 각종 전기장치의 열화방지 및 기능저하를 예방하면서 고장시 관리자에게 신속하게 전달되도록 하여 전기실의 안전한 관리를 통해 전력생산에 차질이 발생되지 않도록 하는 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템은 태양광발전소의 전기실에 설치되어 전기실의 온도를 실시간 계측하는 온도센서와, 상기 전기실의 내부 습도를 실시간 계측하는 습도센서 한 개 이상씩 구비되어 상기 온도센서 및 습도센서에서 감지된 환경정보가 전송되어 저장, 관리되는 마이컴이 구비된 컨트롤보드; 상기 전기실의 측정된 온도에 따라 수동 또는 자동으로 동작되어 전기실의 내부 온도를 설정된 기준온도 범위 이내로 유지시키도록 상호 병렬 연결되어 전기실에 설치되는 복수개의 환기팬; 상기 복수개의 환기팬 각각으로 전원을 공급하는 전원공급라인에 흐르는 전류량을 감지하여 그 데이터를 상기 마이컴 측으로 전송하도록 각 환기팬의 전원공급라인에 각각 설치되는 복수개의 전류측정센서; 상기 복수개의 전류측정센서로부터 수신된 신호에 따라 전류량을 계측하여 설정된 기준 전류량의 범위를 벗어날 경우 고장으로 판단하도록 상기 마이컴에 구비되는 고장진단부; 상기 고장진단부에서 환기팬의 고장진단이 내려질 경우, 고장난 환기팬과 가장 근접한 환기팬부터 순차적으로 환기팬의 가동여부를 판단하여 미가동중인 환기팬을 고장난 환기팬 대용으로 가동되도록 제어하기 위해 상기 마이컴에 구비되는 환기팬 대체가동 제어부; 상기 고장진단부를 통해 환기팬의 고장이 감지될 경우, 그 고장난 환기팬의 정보를 관리자에게 자동 전송하도록 상기 컨트롤보드에 구비되는 통신모듈;을 포함하여 이루어진다.
특히, 상기 마이컴에는 고장진단부에서 환기팬의 고장이 감지된 경우, 고장난 환기팬으로 전원을 공급하는 전원공급라인을 차단하기 위한 전원입력차단부가 더 구비되고, 상기 컨트롤보드에는 고장진단부에서 환기팬의 고장이 감지된 경우, 일정한 알람신호를 송출하기 위한 알람신호발생부가 더 구비된 구성으로 이루어진다.
또한, 상기 마이컴에는 전기실 내부의 온도레벨에 따라 복수개의 환기팬을 순차적으로 제어할 수 있는 환기팬 순차제어부가 구비된 구성으로 이루어져 효율적인 환기팬 및 소비전력의 효율적인 관리가 가능하도록 구성된다.
상술한 본 발명에 따른 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템은 대부분 원격지에서 무인으로 관리되는 태양광발전소 전기실에 대한 사고발생 위험을 현격히 줄여 태양광발전소의 효율적인 이용과 전력생산에 차질이 발생되지 않도록 한다.
또한, 본 발명은 전기실 내부의 온도가 상승됨으로 인해 각종 전기부품의 효율이 낮아지면서 고장이 발생되는 것을 방지하여 작은 고장이 큰 고장으로 이어지는 것을 방지하여 경제적 비용손실을 줄일 수 있도록 하는 유용한 효과를 제공한다.
특히, 본 발명은 전기실 내부의 온도 분포에 따라 복수개의 환기팬이 순차적 가동이 이루어짐으로 인해서 환기팬의 송풍량 조절을 통해 최적의 환경조건을 유지하도록 하여 인버터 등 각종 전기장치의 고장원인을 사전에 예방할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템이 적용되는 태양광발전소의 주요 시스템 구성도,
도 2는 태양광발전소 전기실에 적용되는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시스템의 주요 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템을 통해 복수개의 환기팬에 대한 동작제어 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템에 적용된 마이컴의 주요구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템의 동작과정에 대한 개략적인 플로우차트이다.
도 2는 태양광발전소 전기실에 적용되는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시스템의 주요 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템을 통해 복수개의 환기팬에 대한 동작제어 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템에 적용된 마이컴의 주요구성 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템의 동작과정에 대한 개략적인 플로우차트이다.
본 발명에 따른 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템(이하, ‘환기팬 고장감시 시스템’이라 약칭함)은 태양광 발전소에서 주요 장비, 즉 인버터와 수배전반, 전력변환장치, 배터리, 통신모듈 등이 구비되는 전기실의 환기를 목적으로 설치되어 전기실 내부를 일정한 온도로 유지시키는 복수개의 환기팬에 대한 고장 여부를 감시하고, 가동중인 환기팬의 고장시 미가동중인 잉여 환기팬의 가동을 통해 전기실 내부 온도를 설정된 기준범위 이내로 유지되도록 함으로써 각종 전기장치의 기능저하 및 부품의 훼손을 방지하여 안정적인 전력생산 및 전력공급이 가능하도록 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템은 전기실에 설치되는 복수개의 환기팬에 각각 개별적으로 설치되는 전원공급라인에 전류센서를 설치하여 각 환기팬의 가동 또는 미가동에 따라 전원공급라인에 흐르는 전류량을 감지하여 환기팬의 고장여부를 판단하고, 환기팬의 고장이 발생된 것으로 파악된 경우, 통신모듈을 통해 메인 관리서버 및 관리자의 스마트폰으로 환기팬의 고장정보를 송출할 수 있도록 하여 전기실 내부의 온도 상승으로 인해 발생될 수 있는 각종 사고위험을 사전에 예방할 수 있도록 구성된다.
이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하면서 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템에 대해서 자세하게 설명한다.
또한, 본 발명의 상세한 설명에서는 일반적으로 전기실에 구비되는 각종 전기장치의 기본적인 구성이나 그 기능에 대한 세부적인 설명은 가급적 생략하고, 본 발명의 특징부 위주로 자세한 설명을 하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템(100)이 적용되는 태양광발전소의 전기실(40) 내부 주요 구성을 개략적으로 도시하고 있다.
도시된 바와 같이, 계통연계형 태양광발전소는 태양광을 수광하여 전기를 생산하는 복수의 태양광모듈(5)과, 상기 태양광모듈(5)에서 생산된 전력이 접속반(6)을 경유하여 전기실(40)의 인버터(7)측으로 인입된 후에 변압기(8) 및 수배전반(9)을 거쳐 상용전력 계통으로 송전되는 시스템으로 구성된다.
본 발명이 적용되는 전기실(40)은 도시된 바와 같이, 외부에서 생산되어 입력되는 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터(7) 및 승압을 위한 변압기(8)와 수배전반(9)을 거친 후에 상용 계통측으로 제공되도록 구성되고, 이외에도 RTU(10) 및 통신모듈(11)이 구비되어 중앙관리서버(20)측과 통신이 이루어지면서 원격지의 태양광발전소 전기실에 대한 관리 및 모니터링이 가능하도록 구성되어 있다.
이와 같이, 전기실(40) 내부에는 다수의 전기장치가 밀집되어 밀폐된 공간에 배치되어 있으며, 특히 인버터(7)와 변압기(8) 및 기타 전기기기에서는 많은 열이 발생되기 때문에 밀폐된 전기실(40)의 내부는 각종 전기장치에서 방출되는 열이 축적됨으로 인해서 시간이 지날수록 더욱 빠르게 상승하게 된다.
특히, 여름철과 같이 외부기온이 고온상태가 유지될 경우, 전기실(40) 내부는 각종 전기장치에서 방출된 열까지 축적되면서 외부기온보다 더욱 높은 온도를 유지하게 되고, 전기실(40)의 내부가 고온으로 유지될 경우 각종 전기장치는 기능이 저하되거나 상실되는 경우가 발생되고, 전기장치의 기능저하 및 상실은 전력생산 효율을 떨어뜨릴 뿐만아니라 다른 안전사고로 이어지는 경우가 많아 경제적 손실이 크게 발생될 수 있는 위험성은 안고 있다.
따라서, 이러한 전기실(40) 내부의 온도를 적정하게 유지하기 위해 통상 여러 대의 환기팬(31~35)이 설치되어 가동되기 마련인데, 환기팬의 경우 잦은 고장이 발생되고 고장이 발생되더라도 이를 관리자가 쉽게 파악하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명에서는 전기실(40)에 설치되는 복수개의 환기팬(31~35)에서 고장이 발생될 경우 능동적으로 대처하여 전기실의 안정적인 운영이 가능하도록 하여 전력생산에 차질이 발생되지 않도록 하고, 환기팬(31~35)의 고장시 이를 관리자측에 통보할 수 있도록 하여 신속한 사후조치가 이루어질 수 있는 환기팬 고장감시 시스템을 적용하게 된 것이다.
태양광발전소의 전기실에 적용되는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템(100)은 도 2의 블럭도에 도시된 바와 같이, 파워보드(Power Board, 102) 일측에 전기실(40)에 설치되는 복수개의 환기팬(31~35) 각각으로 전원이 공급되도록 복수개의 채널로 구성된 전원공급라인(부호생략)이 연결되는 전원출력단자대(50)가 마련되고, 복수개의 환기팬(31~35)으로 전원을 공급하는 각각의 채널에 환기팬(31~35)으로 공급되는 전원에서 전류량을 센싱하는 계측회로가 구비된 전류센서(141~145))가 각각 설치된 구성으로 이루어진다.
즉, 상기 전원출력단자대(50)의 복수의 채널에는 각각의 환기팬(31~35)의 전원을 단속하는 릴레이스위치(131~135))와 전류량을 측정하기 위한 전류센서(141~145)가 개별적으로 구비되어 있으며, 각각의 전류센서(141~145)에서 계측된 전류량은 실시간 또는 일정 주기별로 컨트롤보드(110)의 연산증폭기(OP AMP,140)와 아날로그디지털변환기(ADC,150)를 통해 마이컴(MCU,120)측으로 전달되고, 마이컴(120)에 수집된 복수의 환기팬(31~35)에 대한 전류값은 이더넷(Ethernet)이나 RF무선통신을 갖춘 통신모듈이 구비된 통신포트(160)를 거쳐 중앙관리서버(20)로 전송되도록 구성된다..
이와 더불어, 전기실(40) 내부의 온도와 습도를 계측할 수 있도록 상기 파워보드(102)에는 복수개의 온도센서(13)와 습도센서(15)가 구비되어 각 센서에 수집된 온도 및 습도데이터도 소정의 입출력포트를 통해 마이컴(120)으로 전송되고, 마이컴에 수집된 각종 환경정보도 통신포트(160)를 통해 중앙관리서버(20)로 송신되어 저장되거나 관리되고, 필요한 경우 중앙관리서버에서는 지정된 관리자의 스마트폰으로 관련 정보를 전송할 수 있도록 구성된다.
한편, 중앙관리서버(20) 측에서 송출된 원격 제어명령 역시 상기 통신포트(160)를 통헤 마이컴(120)에 수신되어 원격으로 환기팬(31~35) 및 기타 전기장치의 원격제어가 가능하도록 구성된다.
본 발명에 적용된 환기팬 고장감시 시스템과 중앙관리서버 간에 통신이 이루어지면서 정보의 송수신이 이루어질 수 있도록 필요한 통신포트 및 회로망의 구성에 관련된 기술은 종래의 공지된 기술을 이용해 당업자가 용이하게 적용할 수 있는 것으로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
그리고, 복수개의 환기팬(31~35)에 할당된 복수개의 전류센서(141~145)가 구비되는 파워보드(102)의 일측에는 상기 마이컴(120)이 구비된 컨트롤보드(110)가 결합되어 상호 전기적인 접속상태가 유지되도록 구성되며, 복수의 채널로 구성되는 전류센서(141~145) 각각에는 식별할 수 있는 고유 ID를 부여하여 이를 통해 마이컴(120)이나 중앙관리서버(20)에서 각 환기팬(31~35)의 개별적인 모니터링이 가능하도록 구성된다.
따라서, 각각의 환기팬(31~35)으로 인입되는 전류의 세기를 각각의 전류센서(141~145)에서 센싱하여 획득된 신호가 연산증폭기(OP AMP,130)와 아날로그디지털컨버터(ADC,140)를 통해 디지털화되어 마이컴(120)으로 전송되고, 마이컴(120)에 전송된 모든 전류센서의 전류값은 할당된 ID별로 메모리부에 임시 저장되고, 통신포트를 통해 중앙관리서버측으로 전송되어 중앙관리서버에서 종합적인 관리가 이루어지도록 구성된다.
복수개의 환기팬(31~35)으로 공급되는 전원공급라인에 각각 설치되는 전류센서(141~145)는 정밀성에 있어서는 다소 오차범위가 있지만 실제 현장에서 적용이 편리하고 경제적 부담이 없는 트랜스 타입의 전류센서를 적용할 수도 있고, 홀센서 방식의 비접촉식 전류센서를 이용할 수도 있으며, 내부 전기 배선을 좀 더 간결하게 구성할 필요가 있는 경우에는 전원출력단자대(50)에 일체형으로 전류센서가 구성되도록 하여 환기팬 고장감시 시스템을 구성할 수도 있다.
도 3에는 본 발명에 따른 환기팬 고장 감시시스템에서 복수개의 환기팬이 병렬 연결되어 마이컴에 의해 순차적으로 제어되는 동작상태를 간단한 블럭도로 도시하고 있고, 도 4에는 복수의 환기팬 동작을 제어하는 마이컴의 주요 기능부를 블럭도로 도시하고 있다.
도 3에는 전기실에 설치되는 복수개의 환기팬을 마이컴측에서 순차적 제어를 통해 환기패의 가동을 제어하는 일례가 도시되어 있다.
전기실에 5개의 환기팬(31~35)이 설치되어 있는 경우, 전기실의 적정온도를 유지시키기 위해 3개의 환기팬, 즉 환기팬 1 ~ 환기팬 3(31~33)이 동작되도록 세팅한 경우, 정상적인 상태에서는 환기팬 1 ~ 환기팬 3(31~33)이 가동되게 된다.
그러나, 3개의 가동중인 환기팬(31~33) 중 환기팬 2(32)가 고장이 발생된 경우, 환기팬 2(32)에 설치된 전류센서(142)에서 측정된 전류는 환기팬이 가동되지 않게 때문에 기준치보다 낮은 전류가 인입된다.
물론, 환기팬 2(32)의 고장원인이 합선 등에 과전류가 흐르는 경우 전류센서(142)에서 측정된 전류량은 기준치를 초과하여 인입될 수 있다.
따라서, 환기팬 2(32)의 고장시 해당 전류센서(142)에서는 프로그램으로 설정된 기준 전류값 이하 또는 이상이 흐르게 되고, 이러한 전류의 비정상 유입은 전류센서를 통해 마이컴측으로 전달되고, 마이컴에서는 환기팬 2의 전류센서에서 인입되는 전류량이 기준치 대비 비정상적인 것으로 판단된 경우, 환기팬 2(32)로 인입되는 전원을 차단하고, 미가동중인 환기팬(34,35) 중 가장 근접한 환기팬 4(34)에 가동신호를 보내 환기팬 2(32) 대신에 환기팬 4(34)가 가동되도록 제어명령을 내리게 된다.
따라서, 환기팬 2(32)가 고장나더라도 3개의 환기팬, 즉 환기팬 1(31), 환기팬 3(33), 환기팬 4(34)가 동작되면서 전기실 내부의 온도를 설정된 기준치 이내에서 적정하게 유지될 수 있도록 한다.
이와 같이, 복수개의 환기팬(31~35)에 설치된 각각의 전류센서(141~145)에서 실시간 또는 일정 주기별로 각 환기팬(31~35)으로 인입되는 전류세기를 측정하여 마이컴(120)으로 신호를 보내게 되면, 마이컴(120)에서는 저장된 환기팬 동작제어프로그램에 의해 설정된 기준치와 각각의 전류센서에서 인입된 전류신호데이터를 비교, 판단하여 고정인지 여부를 결정하고, 환기팬이 고장난 것으로 결정되면 해당 환기팬으로 출력되는 전원을 전원입출력포트(130)를 통해 차단하면서 가장 근접한 다른 미가동중인 환기팬으로 전원을 인가하여 가동이 이루어지도록 하는 순차적인 제어를 수행하게 된다.
도 4에 도시된 마이컴(120)의 주요 기능부를 블럭도로 간략하게 도시하고 있는 것으로, 이를 참고하여 환기팬의 고장발생여부에 대한 판단 및 고장 발생시 이루어지는 순차적 제어 과정 및 각 기능부의 동작수행 내용에 대해서 좀 더 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템(100)을 구성하는 마이컴(120)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 각 기능부위의 통합 제어하는 메인컨트롤부(121)를 비롯하여 각종 센서에 의해 수집된 정보 및 환기팬의 동작 제어에 필요한 프로그램이 저장된 메모리부(123)와, 복수의 전류센서로부터 수신된 신호를 토대로 전류량을 계측하여 설정된 기준 전류량의 범위를 벗어날 경우 고장으로 판단하는 고장진단부(125)와, 상기 고장진단부(125)에서 환기팬의 고장진단이 내려질 경우 고장난 환기팬과 가장 근접한 미가동 환기팬을 선정하여 고장난 환기팬 대용으로 가동되도록 제어하는 환기팬 대체가동 제어부(126)와, 상기 고장진단부(125)에서 환기팬의 고장진단이 내려질 경우 일정한 알람신호를 송출하기 위한 알람신호발생부(129)가 구비된다.
또한, 상기 마이컴(120)에는 고장진단부(125)에서 환기팬의 고장이 감지된 경우, 고장난 환기팬으로 공급되는 전원을 차단하여 낭비되는 전력을 줄이고 대체용으로 가동되는 환기팬의 전원공급라인에 전원을 인가하도록 제어하는 전원입출력제어부(127)와, 전기실 내부의 온도를 온도판별부(124)를 통해 파악된 온도레벨에 따라 복수개의 환기팬이 프로그램에 의해 설정된 순서대로 순차적인 가동이 이루어질 수 있도록 제어하는 순차가동제어부(128)가 더 구비된 구성으로 이루어진다.
이와 같은 구성을 포함하여 이루어지는 마이컴(120)의 제어명령은 고장감시 시스템의 초기 가동시에 수동/자동제어부(122)의 설정에 따라 각 기능부가 정상적으로 동작되거나(자동설정인 경우) 일부 기능이 생략된 형태로 동작(수동설정인 경우)된다.
이와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템은 도 5의 플로우차트에 도시된 바와 같이, 전원이 공급되면서 각종 센서로부터 정보를 수신할 준비를 하고, 주요 감시장치인 환기팬의 동작상태 감시 및 고장진단을 할 준비를 하게 된다.
본 발명에 따른 환기팬 고장감시 시스템은 초기에 수동/자동제어부에 의해 환기팬의 고장여부에 대한 판단을 수동으로 수행할건지 아니면 자동으로 수행할건지를 설정하게 된다.
수동으로 설정된 경우에는 전기실 내부의 온도와 무관하게 설정된 프로그램에 의해 정해진 순서대로 환기팬이 동작되어 전기실의 환기기능을 수행하게 된다.
또한, 자동으로 설정된 경우에는 전기실 내부의 온도를 수집하여 가동될 환기팬의 동작갯수가 설정된 프로그램에 의해 자동으로 선정되어 해당 환기팬의 동작이 이루어지게 된다.
즉, 자동제어모드로 설정이 이루어진 경우, 전기실 내부의 온도를 복수개의 온도센서를 통해 파악한 후에 온도판별부로 전송되고, 온도판별부에서는 입력된 온도신호를 토대로 전기실 내부의 온도를 판단하여 메인컨트롤부로 신호를 보내게 된다.
메인컨트롤부에서는 온도판별부에서 전달된 신호에 따라 순차가동제어부 및 전원입출력제어부로 신호를 보내서 해당된 환기팬으로 전원이 공급되는 전원공급라인의 순차적 개폐를 제어하게 된다.
일례로, 전기실의 내부 온도가 40℃~45℃의 범위에 해당되는 것으로 판별된 경우, 1번 환기팬이 가동되도록 프로그램이 설정되어 있어서 상기 전원입출력제어부에서는 환기팬 1로 인입되는 전원공급라인에 전원이 인가되도록 제어하고, 환기팬 1의 전원공급라인에 구비된 전류센서에서는 환기팬 1의 가동으로 인해 소비되는 전력, 즉 전원공급라인을 통해 흐르는 전류량을 센싱하여 메인컨트롤부로 전송하게 된다.
또한, 전기실의 내부 온도가 46℃~55℃의 범위에 해당되는 것으로 판별된 경우, 순차가동제어부의 제어에 따라 1번 환기팬에 이어 2번 환기팬이 가동되도록 프로그램이 설정되어, 상기 전원입출력제어부에서는 환기팬 1 및 환기팬 2로 인입되는 전원공급라인에 전원이 인가되도록 제어하고, 환기팬 1 및 환기팬 2의 전원공급라인에 구비된 2개의 전류센서에서 각 환기팬의 가동에 필요한 전력의 소비로 인해 각 전원공급라인에 흐르는 전류량을 센싱하여 메인컨트롤부로 전송하게 된다.
또한, 전기실의 내부 온도가 56℃ 이상으로 판별된 경우에는 1번, 2번 및 3번 환기팬이 순차적으로 가동되도록 프로그램되어 있기 때문에, 상기 전원입출력제어부에서는 환기팬 1, 환기팬 2 및 환기팬 3으로 인입되는 전원공급라인에 전원이 인가되도록 제어하고, 환기팬 1, 환기팬 2 및 환기팬 3의 전원공급라인에 구비된 3개의 전류센서에서 각 환기팬의 가동에 필요한 전력의 소비로 인해 각 전원공급라인에 흐르는 전류량을 센싱하여 메인컨트롤부로 전송하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 3단계의 온도범위로 전기실 내부의 온도를 감지하여 온도레벨에 따라 복수개의 환기팬을 순차가동제어부의 제어를 통해 순차적으로 가동될 수 있도록 구성되고, 각각의 환기팬으로 공급되는 전류량을 전류센서로부터 수신한 메인컨트롤부에서는 고장진단부를 통해 각각의 전류센서에서 입력된 전류값이 기준치 이내에 속하는지 여부를 판단하게 된다.
즉, 상기 고장진단부에서는 각 전류센서에서 센싱된 전류값을 설정된 기준치와 대비 판단하여 기준치 이하 또는 기준치를 초과한 것으로 파악될 경우, 고장으로 인식하고, 이를 메인컨트롤부를 통해 전원입력출력제어부, 대체가동제어부 및 알람신호발생부로 각각 신호를 보내게 된다.
따라서, 전원입력출력제어부에서는 고장난 환기팬으로 전원이 입력되는 전원공급라인의 전원을 차단하도록 제어하게 되고, 대체가동제어부에서는 고장난 환기팬과 가장 근접하게 위치하고 있는 미가동중인 환기팬을 파악하여 가동이 이루어지도록 제어하게 되고, 알람신호발생부에서는 환기팬의 고장정보를 빛이나 소리 등 알람수단을 통해 경고신호를 발생시키도록 제어하게 된다.
또한, 메인컨트롤부에서는 환기팬의 고장정보를 통신모듈을 통해 메인관리서버측으로 전송하여 관리자가 원격지에 설치된 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장여부를 파악하여 신속한 사후 조치가 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 상기 고장진단부는 각 전류센서에서 센싱된 전류값을 프로그램으로 설정된 기준치와 절대비교를 통해 고장여부를 판단하는 방법 이외에도 3개 이상의 환기팬이 가동중일 때는 각 환기팬의 전류센서에서 센싱되는 전류값의 상대비교를 통해 고장난 환기팬을 판별할 수 있도록 구성될 수도 있다.
이상, 본 발명에 따른 환기팬 감시시스템의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 설명하였으나, 본 발명의 시스템 구성에 필요한 기타 전기적인 회로설계나 주변 전기부품 구성에 대해서는 통상의 지식을 가진 당업자에 의해 용이하게 구현 가능하여 그에 대한 상세한 설명을 생락하였다.
5 : 태양광모듈 6 : 접속반
7 : 인버터 8 : 변압기
9 : 수배전반 10 : RTU
11 : 통신모듈 13 : 온도센서
15 : 습도센서
20 : 중앙관리서버
31~35 : 환기팬
40 : 전기실 50 : 전원출력단자대
100 : 환기팬 고장감시 시스템
102 : 파워보드(Power Board) 103 : 바리스터
104 : D/A컨버터 105 : 레귤레이터
110 : 컨트롤보드(Control Board)
120 : 마이컴 121 : 메인컨트롤부
122 : 수동/자동제어부 123 : 메모리부
124 : 온도판별부 125 : 고장진단부
126 : 대체가동제어부 127 : 전원입출력제어부
128 : 순차가동제어부 129 : 알람신호발생부
130 : 전원입출력포트(I/O Port) 131~135 : 릴레이
140 : 연산증폭기(OP AMP) 141~145 : 전류센서
150 : 아날로그디지털컨버터(ADC) 160 : 통신포트
7 : 인버터 8 : 변압기
9 : 수배전반 10 : RTU
11 : 통신모듈 13 : 온도센서
15 : 습도센서
20 : 중앙관리서버
31~35 : 환기팬
40 : 전기실 50 : 전원출력단자대
100 : 환기팬 고장감시 시스템
102 : 파워보드(Power Board) 103 : 바리스터
104 : D/A컨버터 105 : 레귤레이터
110 : 컨트롤보드(Control Board)
120 : 마이컴 121 : 메인컨트롤부
122 : 수동/자동제어부 123 : 메모리부
124 : 온도판별부 125 : 고장진단부
126 : 대체가동제어부 127 : 전원입출력제어부
128 : 순차가동제어부 129 : 알람신호발생부
130 : 전원입출력포트(I/O Port) 131~135 : 릴레이
140 : 연산증폭기(OP AMP) 141~145 : 전류센서
150 : 아날로그디지털컨버터(ADC) 160 : 통신포트
Claims (3)
- 태양광발전소의 전기실(40) 내부 온도 및 습도를 실시간 계측하도록 각각 한 개 이상씩 구비되는 온도센서(13) 및 습도센서(15)와, 상기 전기실 내부의 환기 및 온도조절을 위해 복수개 설치되는 환기팬(31~35)과, 상기 온도센서 및 습도센서에서 획득된 환경정보를 저장, 관리하고 복수의 환기팬(31~35)을 자동 또는 수동으로 제어하는 프로그램이 저장된 메모리부(123)와 메인컨트롤부(121)가 구비된 마이컴(120)과, 상기 마이컴(120)에 수신되거나 저장된 전기실 내부의 각종 정보를 메인관리서버(20) 또는 지정된 관리자에게 자동 전송하는 통신모듈(11)과, 상기 온도센서에서 감지된 전기실 내부의 온도레벨에 따라 복수개의 환기팬에 대한 순차적인 가동을 제어하도록 상기 마이컴(120)에 구비되는 순차가동제어부(128)와, 상기 복수개의 환기팬(31~35)으로 전원을 공급하는 전원공급라인에 설치되어 각 환기팬으로 인입되는 전류량을 센싱하는 복수개의 전류센서(141~145)와, 복수의 전류센서(141~145)로부터 수신된 신호를 토대로 전류량을 계측하여 설정된 기준 전류량의 범위를 벗어날 경우 고장으로 판단하는 고장진단부(125)와, 상기 고장진단부(125)에서 고장진단이 내려질 경우 고장난 환기팬을 대신할 가장 근접한 미가동 환기팬을 선정하여 가동되도록 제어하는 환기팬 대체가동 제어부(126);를 포함하되,
상기 고장진단부(125)에서 환기팬의 고장진단이 내려질 경우 상기 마이컴에서 메인관리서버 또는 지정된 관리자에게 상기 통신모듈을 통해 고장정보를 자동 전송되도록 하고,
상기 마이컴에는 전원입출력제어부(127)가 더 구비되어 상기 고장진단부(125)에서 환기팬의 고장이 감지된 경우 고장난 환기팬으로 공급되는 전원을 차단하고 대체용 환기팬의 전원공급라인에 전원이 인가되도록 제어하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템. - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170050183A KR101824223B1 (ko) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020170050183A KR101824223B1 (ko) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR101824223B1 true KR101824223B1 (ko) | 2018-02-01 |
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| KR1020170050183A KR101824223B1 (ko) | 2017-04-19 | 2017-04-19 | 태양광발전소 전기실의 환기팬 고장감시 시스템 |
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| KR (1) | KR101824223B1 (ko) |
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