KR101907988B1 - 디지털 계량기의 고장 검출 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디지털 계량기의 고장 검출 장치에 관한 것으로, 이는 디지털 계량기의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하는 펄스 계측부; 인버터의 출력 데이터를 수신 및 분석하여, 상기 인버터에 의해 모니터링된 제2 태양광 발전량을 파악하는 인버터 출력 분석부; 및 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 비교 분석한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

디지털 계량기의 고장 검출 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템{Error detecting apparatus for digital meter and solar energy generation system using the same}

본 발명은 디지털 계량기의 고장 검출 장치에 관한 것으로, 특히 인버터에 의해 모니터링된 태양광 발전량을 활용하여 계통연계 시스템에 적용되는 디지털 계량기의 고장을 검출할 수 있도록 하는 디지털 계량기의 고장 검출 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.

계통연계 시스템(Grid-Connected System)은 태양광 발전으로 얻은 전기와 전력회사에서 공급하는 전기를 함께 사용하는 시스템입니다. 심야나 악천후처럼 태양광전기를 공급받을 수 없을 때는 기존 전력시스템으로부터 전기를 공급받고, 태양광 발전으로 얻은 전기가 남을 때에는 전력회사로 보낼 수도 있도록 한다.

이러한 계통연계 시스템은 태양광 발전 전력을 계통 전력으로 변환하는 인버터, 태양광 모듈에 의한 발전량을 계산하여 전력량계로 전송하기 위한 디지털 계량기, 디지털 계량기로부터 발전량을 수신하고, 디지털 계량기가 설치된 일 수용가의 매도 전력량 또는 매수 전력량을 계측하는 전력량계, 및 전력량계로부터 발전량과, 매도 전력량 또는 매수 전력량을 전송받고, 이를 이용하여 수요전력을 예측하기 위한 관리서버를 포함할 수 있다.

다만, 태양광 발전량을 기반으로 매도 전력량 또는 매수 전력량을 계측하고, 이에 더 나아가 수요 전력까지 정확하게 예측하기 위해서는 디지털 계량기가 항상 태양광 발전량을 정확하게 계측한다는 기본 가정이 있어야 한다.

그러나 디지털 계량기는 인버터에 의해 발생되는 각종 노이즈에 의해 취약한 특성이 있다. 이에 디지털 계량기가 고장하여 태양광 모듈의 실제 발전량과 상이한 발전량을 계측하게 되는 경우가 발생할 수 있으나, 현재에는 이러한 상태를 검출 및 검출할 수 있는 수단이 제안되지 못하고 있다.

한편, 인버터는 전력 변환 기능 이외에 태양광 발전량을 모니터링하는 기능을 구비하고 있으나, 종래의 디지털 계량기는 이러한 정보를 전혀 활용하지 못하는 한계도 있다.

국내공개특허 제10-2013-0070132호(2013.06.27.)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인버터의 태양광 발전량 모니터링 결과와 디지털 계량기의 계측 결과를 비교 분석하는 새로운 방식으로 디지털 계량기의 고장 여부를 손쉽게 파악할 수 있도록 하는 디지털 계량기의 고장 검출 장치 및 이를 포함하는 태양광 발전 시스템를 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 디지털 계량기의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하는 펄스 계측부; 인버터의 출력 데이터를 수신 및 분석하여, 상기 인버터에 의해 모니터링된 제2 태양광 발전량을 파악하는 인버터 출력 분석부; 및 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 비교 분석한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 제어부를 포함하는 디지털 계량기 고장 검출 장치를 제공한다.

상기 제어부는 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 기 설정 기간 동안 수집 및 적산한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차를 파악하기 위한 비교 그래프를 생성하는 비교 그래프 생성부; 및 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 디지털 계량기가 고장 상태임을 확인 및 통보하는 고장 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비교 그래프 생성부는 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 분해능을 동일값으로 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비교 그래프 생성부는 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량 중 낮은 분해능을 가지는 태양광 발전량에 따라 나머지 태양광 발전량의 분해능을 하향 조정하는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 디지털 계량기의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하는 단계; 인버터의 출력 데이터를 수신 및 분석하여, 상기 인버터에 의해 모니터링된 제2 태양광 발전량을 파악하는 단계; 및 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 비교 분석한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 단계를 포함하는 디지털 계량기의 고장 검출 방법을 제공한다.

본 발명에서는 인버터의 태양광 발전량 모니터링 결과와 디지털 계량기의 계측 결과를 비교 분석함으로써, 디지털 계량기의 고장 여부를 손쉽게 파악할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교 그래프의 일예들을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템을 도시한 도면이다.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 장치를 도시한 도면이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 고장 검출 장치(100)는 디지털 계량기(200)와 인버터(300)의 모니터링 데이터를 수집 및 전송하는 RTU((Remote Terminal Unit)(400)에 연결되며, 펄스 계측부(110), 외부 통신 모듈(120), 인버터 데이터 분석부(130), 및 제어부(140)를 포함한다.

펄스 계측부(110)는 디지털 계량기(200)로부터 출력되는 펄스를 수신하고, 이를 카운터하여 제1 태양광 발전량을 계측한다.

참고로, 디지털 계량기(200)는 펄스 아웃형 계량기로, 에너지 발전량에 비례하는 주파수를 가지는 펄스를 생성 및 출력하도록 한다. 이에 본 발명에서는 펄스 계측부(110)를 통해 디지털 계량기(200)의 출력 펄스의 주파수를 카운팅함으로써, 디지털 계량기(200)가 계측한 제1 태양광 발전량을 손쉽게 파악할 수 있도록 한다.

외부 통신 모듈(120)은 RTU(400)를 통해 전송되는 인버터(300)의 출력 데이터를 수신한다.

인버터 출력 분석부(130)는 인버터(300)의 모니터링 데이터에 포함된 에너지 발전량을 제2 태양광 발전량으로 획득 및 출력한다.

제어부(140)는 제1 태양광 발전량과 제2 태양광 발전량의 비교 그래프를 생성 및 분석하여, 제1 태양광 발전량과 제2 태양광 발전량간 편차가 임계치 이상이 되는지 확인한다. 만약, 편차가 기 설정된 임계치 이상이 되면, 디지털 계량기의 고장을 검출한 후, 기 등록된 상위 모니터링 수단에 통보하도록 한다.

도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 상세 구성을 도시한 도면이다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 제어부(140)는 비교 그래프 생성부(141)와 고장 검출부(143) 등을 포함한다.

비교 그래프 생성부(141)는 제1 및 제2 태양광 발전량을 기 설정 기간 동안 수집 및 적산한 후, 이를 기반으로 제1 및 제2 태양광 발전량의 편차를 파악하기 위한 비교 그래프를 생성하도록 한다.

다만, 디지털 계량기(200)와 인버터(300)의 분해능이 상이할 수 있으며, 이로 인해 제1 태양광 발전량과 제2 태양광 발전량 간에 기본 편차 값이 발생할 수 있다. 즉, 제1 태양광 발전량이 일단위 분해능(예를 들어, 2kw)을 가지고, 제2 태양광 발전량이 소수점 한자리 단위 분해능(예를 들어, 2.4kw)을 가지는 경우, 소수점 한자리의 오차(예를 들어, 0.4kw)가 불필요하게 발생할 수 있다.

이에 본 발명에서는 제1 태양광 발전량과 제2 태양광 발전량 중 낮은 분해능을 가지는 태양광 발전량에 따라 나머지 태양광 발전량의 분해능을 하향 조정함으로써, 두 개의 태양광 발전량 모두 동일한 분해능을 가질 수 있도록 한다. 즉, 디지털 계량기(200)와 인버터(300)의 분해능 차이로 인해, 불필요한 오차 검출 동작이 수행되는 것을 사전 방지할 수 있도록 한다.

고장 검출부(142)는 비교 그래프를 통해 파악된 제1 및 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상인지 확인하고, 도 3에서와 같이 임계치 이상인 경우 디지털 계량기(200)가 고장 상태임을 확인 및 통보하도록 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 디지털 계량기 고장 검출 장치(100)가 동작 활성화되면, 디지털 계량기 고장 검출 장치(100)는 디지털 계량기(200)로부터 출력되는 펄스 신호를 기반으로 제1 태양광 발전량을 산출함과 동시에(S1), 인버터(300)와의 통신을 통해 인버터(300)가 모니터링한 제2 태양광 발전량을 파악하기 시작한다(S2).

그리고 제1 및 제2 태양광 발전량을 수집 및 적산한 후, 이를 기반으로 도 3과 같은 비교 그래프를 생성하도록 한다(S3). 단계 S3에서는 디지털 계량기(200)와 인버터(300) 중 낮은 분해능을 가지는 장치에 따라 나머지 장치의 분해능을 하향 조정함으로써, 비교 그래프에 표시되는 두 개가 태양광 발전량 모두 동일한 분해능을 가질 수 있도록 한다.

단계 S3의 비교 그래프를 기반으로 제1 및 제2 태양광 발전량의 편차를 수시 모니터링하면서, 제1 및 제2 태양광 발전량의 편차가 도 3에서와 같이 기 설정된 임계치 이상이 되면(S4), 디지털 계량기가 고장됨을 확인 및 통보하도록 한다(S5).

더하여, 상기의 설명에서는 본 발명의 디지털 계량기 고장 검출 장치를 디지털 계량기와 구별되는 별도의 하드웨어 장치로써 구현하는 경우에 한하여 설명하였으나, 필요한 경우 디지털 계량기에 내장 가능한 임베디드 장치로써 구현될 수도 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템을 도시한 도면이다.

도 5을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 모듈(310), 태양광 모듈(310)의 출력을 접속하여 인버터(300)에 제공하는 접속반(320), 태양광 모듈(310)의 출력을 전력 계통 또는 ESS(500)에 공급 가능한 전력 형태로 변환함과 동시에 태양광 발전량을 모니터링하는 인버터(300), 신재생 에너지 발전 시스템 또는 전력 계통의 전력을 통해 배터리(510)에 충전한 후, 부하 필요시에 배터리(510)에 충전된 전력을 전압을 방전하여 부하(600)에 공급하는 ESS(Energy Storage System,500), ESS(500)와 상호 연동되어 태양광 발전량을 계측하는 디지털 계량기(200), 이외에 앞서 설명된 바와 같이 디지털 계량기(200)의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하고, 인버터(300)의 출력 데이터를 기반으로 제2 태양광 발전량을 파악한 후, 이들의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 디지털 계량기(200)의 고장을 확인 및 통보하는 디지털 계량기 고장 검출 장치(100)를 더 포함할 수 있다.

즉, 본 발명의 태양광 발전 시스템은 디지털 계량기 고장 검출 장치(100)를 추가 구비하여, 디지털 계량기(200)의 고장을 보다 손쉽게 파악할 수 있도록 한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (6)

1. 디지털 계량기의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하는 펄스 계측부;
   인버터의 출력 데이터를 수신 및 분석하여, 상기 인버터에 의해 모니터링된 제2 태양광 발전량을 파악하는 인버터 출력 분석부; 및
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 비교 분석한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 제어부를 포함하며,
   상기 제어부는
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 기 설정 기간 동안 수집 및 적산한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차를 파악하기 위한 비교 그래프를 생성하는 비교 그래프 생성부; 및 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 디지털 계량기가 고장 상태임을 확인 및 통보하는 고장 검출부를 포함하며,
   상기 비교 그래프 생성부는
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 분해능을 동일값으로 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디지털 계량기의 고장 검출 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 비교 그래프 생성부는
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량 중 낮은 분해능을 가지는 태양광 발전량에 따라 나머지 태양광 발전량의 분해능을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 디지털 계량기의 고장 검출 장치.
5. 제1항 및 제 4항 중 어느 한항에 따른 디지털 계량기의 고장 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템.
6. 디지털 계량기의 출력 펄스를 기반으로 제1 태양광 발전량을 파악하는 단계;
   인버터의 출력 데이터를 수신 및 분석하여, 상기 인버터에 의해 모니터링된 제2 태양광 발전량을 파악하는 단계; 및
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 비교 분석한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이되면, 상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 단계를 포함하며,
   상기 디지털 계량기의 고장을 확인 및 통보하는 단계는
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량을 기 설정 기간 동안 수집 및 적산한 후, 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차를 파악하기 위한 비교 그래프를 생성하는 단계; 및 상기 비교 그래프에서의 상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 편차가 기 설정된 임계치 이상이면, 상기 디지털 계량기가 고장 상태임을 확인 및 통보하는 단계를 포함하며,
   상기 비교 그래프를 생성하는 단계는
   상기 제1 태양광 발전량과 상기 제2 태양광 발전량의 분해능을 동일값으로 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 디지털 계량기의 고장 검출 방법.

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