KR102054612B1 - 태양광발전장치 모니터링 시스템, 태양광 접속반 및 자동소화 방법 - Google Patents

태양광발전장치 모니터링 시스템, 태양광 접속반 및 자동소화 방법 Download PDF

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Abstract

태양광 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 복수의 태양전지 스트링과, 복수의 태양전지 스트링으로 생산된 직류 전원을 인버터로 전달하는 접속반과, 접속반으로부터 전송된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 포함하는 태양전지발전장치, 무선중계기 및 상기 무선중계기를 통해 상기 태양전지발전장치와 통신하는 서버를 포함한다.

Description

태양광발전장치 모니터링 시스템, 태양광 접속반 및 자동소화 방법{SMART MONITORING SYSTEM FOR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATING APPARATUS, CONNECTOR AND AUTOMATIC FIRE EXTINGUISHING METHOD}
본 발명은 태양광발전장치 모니터링 시스템과 소화 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 태양광 접속반의 퓨즈 어레이의 각 채널 전류, 전압 정보를 이용하여 원거리의 관리자가 태양광 접속반의 화재를 실시간으로 감시하고 자동 소화할 수 있는 스마트 모니터링 시스템과 소화 방법에 관한 것이다.
본 발명은 특히 태양광발전장치의 접속반 화재에 조기에 대응하여 화재의 확산을 방지할 수 있는 태양광발전장치 모니터링 시스템, 태양광 접속반 및 자동소화 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광발전장치는 빛에너지를 직류 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 태양전지 패널과 인버터를 연결하고 태양전지 패널에서 생산된 직류전원을 인버터로 전달하는 접속반을 포함한다. 인버터에서 변환된 교류 전원은 별도의 장치에서 승압되어 전기계통 시스템으로 전송되거나 부하(load)로 공급되어 사용된다.
도 1은 이러한 태양광발전장치의 구조를 개략적으로 나타낸 것으로, 단위 태양전지(solar cell)에서 발생되는 전기 에너지의 양은 작기 때문에 다수의 단위 태양전지가 포함된 패널(모듈) 형태로 제작된다. 하나 이상의 패널을 포함한 태양전지 그룹이 태양전지스트링(S1, S2, S3, … , Sn)을 구성하고, 복수의 태양전지스트링이 태양전지 어레이(200)를 구성하여 필요한 전력을 확보한다. 이때 태양전지 어레이(200)를 구성하는 각각의 태양전지스트링은 접속반(100)에 연결되어 필요한 전력을 확보하게 된다.
한편, 태양광 접속반(100)에는 복수(4, 8, 16, 32 또는 그 이상의 개수)의 태양전지스트링의 출력단과 각기 연결되는 입력단자, 퓨즈 및 다이오드 등이 정렬 배치되고 병렬 연결되어 태양전지 어레이로부터의 직류전원이 취합되고 출력단자를 통해 인버터로 전송된다. 태양전지스트링으로부터의 전력공급 케이블이 각기 연결되는 채널(입력단자, 퓨즈, 다이오드 등)들은 각종 전기 부품과 배선이 복잡하게 배열되어 과전류, 과열, 합선 등의 발생 위험이 높으며, 내부 발화 시에 순식간에 큰 화재로 확산되기 쉽다. 특히 태양전지 패널이나 접속반은 건물 옥상이나 야외에 설치되어, 접속반의 화재가 건물화재나 산불로 번지는 경우가 종종 발생하고 이 경우 피해가 막대하므로 태양광발전장치, 특히 태양광접속반에 대한 원격 모니터링이 시급한 상황이다.
또한 태양전지 패널이나 접속반의 화재를 인지하더라도 태양전지 패널로부터 전력 생산 및 공급은 지속되고 접속반 내의 전기 부품이나 케이블들이 인접배치되어 발화점으로부터 매우 급속히 화재가 확산되므로 진압이 용이하지 않다. 통상적으로 화재 발생 시에 발화 시점으로부터 초기 1분 내의 조기 진화가 매우 중요하다는 것을 감안한다면 접속반의 화재 발생 시에 이를 신속히 진압할 수 있는 수단이 절실하다.
이런 문제점을 해결하기 위하여 등록특허공보 제10-1491013호에서는 누설전류 및 화재 징후 감시 기능을 갖는 태양광 접속반을 제안하고 있으며, 아크 불꽃 또는 연기 감지 센서, 온도센서 등을 구비하고 화재 징후를 감지하도록 하고 있다. 그러나, 이러한 종래기술에 의해서는 화재 감시를 위한 원거리 모니터링이 적절하게 이루어질 수 없었고, 나아가 화재 발생을 연기나 불꽃 감지에 의해 감지하므로 대응 속도가 느려 소화 후에는 접속반 전체를 새로 교체해야한다. 따라서 비용 부담이 크고 접속반의 화재 확산으로 인한 건물, 산림 화재의 위험을 효과적으로 제거하지 못하는 상황이다.
등록특허공보 제10-1491013호
본 발명은 상기 문제점들을 해결하여 원격지에서 태양광 접속반의 화재 징후를 감시하고 능동적으로 조기에 대응할 수 있는 태양광발전장치의 화재감시 및 자동소화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 과제는 태양광 접속반의 특정 채널 및 영역에 대한 화재 징후를 조기에 감지하여 화재 발생 시 즉각적으로 발화 영역에 소화를 실시하여 접속반의 다른 영역으로 화재가 번지는 것을 방지할 수 있는 자동소화 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 또한 화재 발생 영역에 대해 정밀하면서 효과적으로 대응하여 자동 소화 후 접속반을 최소한의 부품교체를 통해 재사용할 수 있어 비용 절감 및 수리 시간을 단축할 수 있는 태양광발전장치의 화재감시 및 자동소화 시스템과 그 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 또한 방열성이 향상되고, 내열성과 난연성이 향상되어 화재 발생을 줄일 수 있는 태양광발전장치 및 접속반을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 측면에 의하면, 태양광발전장치 모니터링 시스템은 태양전지발전장치, 무선중계기 및 상기 무선중계기를 통해 상기 태양전지발전장치와 통신하는 서버를 포함한다.
태양전지발전장치는 태양광 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 복수의 태양전지 스트링과, 복수의 태양전지 스트링으로 생산된 직류 전원을 인버터로 전달하는 태양광접속반과, 접속반으로부터 전송된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다.
본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 상기 태양광 접속반은 복수의 태양전지 패널에 연결되어 복수의 태양전지로부터 생산된 직류 전원을 취합하여 인버터로 전달한다.
태양광 접속반은 함체 구조의 전면이 개방된 하우징; 및 상기 하우징을 개폐 가능하도록 결합되는 함체 구조의 도어; 상기 하우징 내에 정렬되도록 설치되고, 복수의 태양전지 패널의 출력단이 각기 연결되는 복수의 입력단자, 상기 복수의 입력단자에 각기 직렬 연결되는 복수의 퓨즈, DC 차단기 및 수집모듈을 포함하는 전기부품 집합; 및 상기 도어 내측에 설치되는 소화기모듈;을 포함한다.
상기 소화기모듈은 소화약제가 충진된 소화약제탱크, 소화약제탱크에 연결되어 상기 소화약제를 대향하는 상기 하우징 측으로 배출하는 노즐, 상기 노즐과 상기 소화약제탱크 사이에 배치되어 소화약제탱크의 개폐를 조절하는 밸브를 포함할 수 있다. 각각의 입력단자와 퓨즈로 이루어진 복수의 채널은 병렬 연결되어 있고, 전류 감지기 또는 전압 감지기는 복수의 채널의 전류 또는 전압을 감지하도록 설치된다.
상기 도어의 내측면에 상기 소화기모듈을 상기 도어 내측의 전영역으로 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 설치된다. 상기 XY 이송모듈은 상기 도어의 내측에, 수평 또는 수직 방향의 일축을 따라 설치되는 제1 리니어유닛; 및 상기 제1 리니어유닛에 연결되어 상기 일축을 따라 이동가능하며, 상기 일축과 직교하는 타축을 따라 설치되는 제2 리니어유닛;을 포함한다.
상기 소화기모듈의 소화약제탱크는 상기 제2 리니어유닛의 슬라이더헤드에 고정되고, 소화약제탱크의 노즐은 하우징의 전면에 대향 된다.
상기 하우징의 전면은 복수의 가상 영역으로 분할되고, 상기 가상 영역에 대한 정보는 메모리에 저장되고, 상기 가상 영역은 입력단자 및 퓨즈를 포함하는 각각의 채널의 위치를 기초로 분할된다.
상기 전류 감지기에 의해 측정된 복수의 채널의 전류값 또는 전압값 중 특정 채널의 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, 제어부는 상기 XY 이송모듈을 작동하여 상기 소화기모듈을 해당 채널이 포함된 가상 영역과 대향하는 위치로 이동하도록 제어하는 것이 바람직하다.
상기 슬라이더헤드에는 온도계가 더 설치되어 상기 XY 이송모듈에 의해 상기 소화기모듈과 함께 이송된다. 제어부는 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 채널의 정보로부터 상기 화재 위험 영역을 산정하여 화재 위험 영역으로 상기 소화기모듈과 온도계를 이송하고, 상기 온도계에 의해 감지된 온도가 문턱값 이상인 경우 화재위험 상태로 판단하여 소화약제탱크의 밸브를 개방한다.
태양광접속반에 의해 실행되는 태양광접속반의 자동소화 방법으로서, 전류 감지기 또는 전압 감지기로부터 채널별 전류 또는 전압 감지 신호를 수신하는 단계; 채널별 전류값 또는 전압값이 미리 정해진 범위를 벗어난 것인지 판단하는 단계; 미리 정해진 범위를 벗어난 채널의 정보로부터 화재 위험 영역을 산정하는 단계; XY 이동모듈을 이용하여 상기 화재 위험 영역으로 소화기 모듈과 함께 온도계를 이송하는 단계; 온도계가 화재 위험 영역의 온도를 감지하고 신호를 제어부로 전송하는 단계; 감지된 온도가 정해진 문턱 온도 이상인지 판단하는 단계; 및 감지된 온도가 정해진 문턱 온도 이상이라면 소화약제탱크의 밸브를 개방하여 화재 위험 영역에 대한 소화를 시작하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 태양광발전장치의 모니터링 시스템은 자동 소화 후에 최소한의 부품만을 간단히 교체하여 단시간에 수리가 가능하므로 경제적이면서 유지보수가 용이하다.
본 발명에 의하면, 태양광접속반의 복수의 채널의 전압, 전류를 모니터링하면서 특정 채널의 전류, 전압이 일정 범위를 벗어나는 경우, 발화가 있기 전에 발화 지점을 예측하여 조기에 대응하는 고도화된 화재 모니터링 시스템 및 자동소화 방법을 제공한다.
도 1은 태양광발전장치의 구조를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광 접속반의 도어를 개방한 상태의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광접속반의 전기 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광 접속반의 도어에 설치되는 XY 이송모듈의 정면도와 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 화재감시 및 자동소화 방법을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 모니터링 및 자동 소화 시스템의 개념도이다.
도 7은 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광접속반의 도어를 개방한 상태의 하우징의 정면 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과"연결"되어 있다고 할 때, 이는"직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고"전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를"포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 태양광발전장치를 설명하면, 복수의 태양전지 스트링(S1, S2, S3 …, Sn)으로 이루어진 태양전지 어레이(200)과, 복수의 태양전지 스트링으로 생산된 직류 전원을 인버터로 전달하는 접속반(100)과, 접속반으로부터 전송된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 포함한다.
태양광 접속반(100)은 복수의 태양전지로부터 생산된 직류 전원을 취합하여 인버터로 전달하는 장치로서, 함체 구조의 전면이 개방된 하우징(10)과 상기 하우징에 힌지 등에 의해 결합되어 하우징을 개폐하는 함체 구조의 도어(20)를 포함한다. 일반적으로 하우징(10)에는 태양광접속반의 기본적인 기능을 수행하는 전기 부품들과 전선 등이 모두 설치되고 도어(20)는 비바람 등 외부 환경으로부터 접속반 내 부품들을 보호하는 기능을 수행하는 것이 일반적이었다. 그러나 본 발명에서는 도어를 화재의 조기 소화를 위한 장치를 설치하기 위한 공간으로 이용한다.
도 2의 장치도와 도 3의 전기 회로도를 참조하여 태양광접속반을 상세히 설명하면, 하우징(10)에는 개별 태양전지스트링의 출력단이 각기 연결되는 입력단자(131, 132)가 정렬되어 설치된다. 도 2의 실시예에 의하면, + 입력단자(132)는 16개의 입력단자가 병렬로 정렬되고, 개별 + 입력단자(132)에는 각기 직렬 연결되는 퓨즈가 결합된 상태의 채널이 설치된다. - 입력단자(131)도 16개의 입력단자가 병렬로 정렬되고, 개별 - 입력단자(131)에도 각기 직렬 연결되는 퓨즈가 결합된다. 즉, 각기 퓨즈를 구비한 + - 입력단자들이 총 16개의 채널을 형성하여 정렬 배치되는데 각 채널은 양극 접속 단자와 음극 접속단자가 각기 상하로 배치되어 있다. 한편, 도 2에는 전선의 일부만이 도시되어 있고 혼동을 막기 위해 복잡한 배선이 생략되어 있다.
상기 복수의 채널은 서로 병렬 연결되어 + 및 - 출력단자들이 각기 DC 차단기(136)에 연결되고 이로부터 출력단자(미도시)를 통해 인버터로 연결된다. DC 차단기(136)는 과전압 과전류가 발생하였 때 작동하여 전류를 강제 차단함으로써 이중지락사고를 예방한다. 각 채널의 전류 또는 전압을 감지하기 위한 전류/전압 감지기가 설치된다. 도 2의 실시예에 의하면, 전류 감지기(134)가 채널들에 설치되어 있으나, 별도의 전압 감지기가 각 채널들에 설치될 수 있다. 전류/전압 감지기가 감지한 신호는 유선 케이블에 의해 수집모듈(135)로 전달되어 처리된다. 한편, 이상전압방지장치(133)가 병렬 연결단자에 연결되고, 상기 수집모듈(135)은 메모리, 제어부, 사용자인터페이스 및 통신부를 포함하고 상기 전류/전압 감지기, 이상전압방지장치(133)를 포함한 전기 부품에 연결되어 각종 신호를 수집하고 제어한다. 제어부는 프로세서로 구성되고, 상기 전류값 또는 전압값이 기준값 이상일 때 화재 경계 상태인 것으로 판단하고 유무선 통신을 이용하여 외부 서버에 화재 경보 신호를 전송한다. 사용자인터페이스는 경계 상태를 알리는 경보를 제공하는 스피커, 디스플레이, LED, 입출력을 위한 다양한 장치일 수 있다.
환경적 원인 또는 접속반 내부 케이블의 노화 또는 온도 등의 다양한 원인에 의해 태양광 접속반 내의 특정 부위에서 발화가 시작될 수 있는데, 특히 복수의 태양전지스트링 중에서 특정 태양전지스트링으로부터의 전력이 과도하게 생산되거나 해당 채널에 누전이 되거나 할 경우 해당 채널의 전류 또는 전압이 기준 이상으로 상승하기 쉽다. 접속반의 화재는 복수의 채널이 인접하게 정렬 배치된 상태에서 특정 채널이 과전류 또는 과전압으로 인해 온도가 상승하여 발화가 되면 즉각 인접 채널로 화재가 번져나가고 접속반 전체로, 나아가 주변 지역으로 화재가 확장된다.
본 발명은 복수의 채널의 전압, 전류를 모니터링하면서 특정 채널의 전류, 전압이 일정 범위를 벗어나는 경우, 발화가 있기 전에 조기에 대응하는 것으로, 정밀하면서 고도화된 화재 모니터링 및 자동소화 장치를 제공하고자 하는 것이다.
이를 위해, 상기 하우징의 복수의 채널 및 각종 전기부품과 대향되는 상기 도어 내측면에 소화기모듈을 도어 내측의 전영역으로 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 설치된다. 상기 소화기모듈은 소화약제가 충진된 소화약제탱크(191), 소화약제탱크에 연결되어 상기 소화약제를 대향하는 상기 하우징 측으로 배출하는 노즐(192), 상기 노즐과 상기 소화약제탱크 사이에 배치되어 소화약제탱크의 개폐를 조절하는 밸브(193)를 포함한다. 상기 소화약제는 분말, 액상 모두 가능하며, 나노 입자 또는 나노캡슐의 형태일 수도 있다. 특히 나노입자캡슐은 소량으로도 소화기능이 우수하다.
도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 XY 이송모듈과 소화기모듈을 상세히 설명하면, XY 이송모듈은 XY 겐트리의 일반적인 구조를 가진다. 도어(20)의 내측에 Y 방향(도면의 수직방향)의 일축을 따라 제1 리니어유닛이 설치된다. 제1 리니어유닛은 리니어가이드(180), 슬라이더헤드 및 상기 슬라이더헤드를 이동시키는 Y-모터(181)를 포함한다. Y-모터(181)에 의해 스큐류 방식 또는 레일 등의 방식으로 리니어가이드(180)를 따라 Y 축 방향으로 슬라이더헤드를 이동시킨다. 한편, 제1 리니어유닛의 슬라이더헤드(도면부호 없음)에는 제2 리니어유닛이 장착되어 제1 리니어유닛의 작동에 따라 Y 축을 따라 이동가능하다. 제2 리니어유닛은 리니어가이드(170), 제2 슬라이더헤드(190) 및 상기 슬라이더헤드를 이동시키는 X-모터(171)를 포함한다. X-모터(171)에 의해 스큐류 방식 또는 레일 방식 등을 이용하여 리니어가이드(170)를 따라 X 축 방향으로 슬라이더헤드를 이동시킨다. 실시예에서는 제1 리니어유닛이 Y축을 따라 설치되고 제2 리니어유닛이 X 축으로 설치되어 있으나 방향이 서로 바뀌어도 좋다.
한편, 소화기모듈은 상기 제2 슬라이더헤드(190)에 고정되어, XY 이송모듈의 작동에 따라 하우징의 내측과 대향하는 어떠한 위치로도 이송될 수 있다. 즉, 소화기모듈은 XY 이송모듈에 의해 복수의 채널, 이상전압 방지장치, 전류/전압감지기, DC 차단기 및 수집모듈을 포함하는 전기소자 중 특정 소자나 채널과 대향하는 위치로 쉽게 이송될 수 있다. 이송 위치에 대한 좌표 정보 또는 스텝 모터 회전수 정보는 미리 산정되어 수집모듈의 메모리에 저장되고, 제어부의 명령에 따라 상기 모터들의 작동에 의해 소화기모듈은 목표 위치로 이동된다. 모터 작동 신호는 연결케이블(미도시)에 의해 제어부에서 모터로 전송된다.
한편, 소화기모듈의 소화약제탱크(191)는 상기 제2 리니어유닛의 슬라이더헤드(190)에 고정되고, 소화약제탱크의 전면에 노즐(192)이 형성되어 하우징의 전면에 설치된 복수의 전기소자 및 설비와 대향된다. 소화약제탱크(191)의 개폐를 조정하기 위한 솔레노이드 밸브(193)가 설치되어 소화약제의 노즐을 통한 배출을 조정한다. 한편, 제2 리니어유닛의 슬라이더헤드(190)에는 온도계(194)가 소화약제탱크(191)에 인접하게 설치되어 상기 XY 이송모듈에 의해 소화기모듈과 함께 이송된다. 온도계(194)는 별도의 고정부재에 의해 노즐(192) 보다 약간 전면으로 돌출되게 설치될 수 있고, 적외선 온도센서와 같은 무선 온도센서일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 온도계(194), 밸브(193), XY 이송모듈은 모두 제어부에 의해 제어되고 온도계가 감지한 센서 신호는 수집모듈로 전송되어 제어부에 의해 처리된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 각종 전기부품들이 배치되는 하우징(10)의 전면은 복수의 가상 영역으로 분할되고, 상기 가상 영역에 대한 정보는 메모리에 미리 저장된다. 상기 가상 영역은 입력단자 및 퓨즈를 포함하는 각각의 채널의 위치를 기초로 분할되는데, 이는 채널별로 각기 다른 태양전지스트링으로부터 전력이 입력됨으로써 화재 가능성이 채널별로 달라지기 때문이다. 분할된 가상 영역에는 다수의 채널이 한 영역에 포함될 수도 있으나, 1개의 채널당 하나의 영역이 할당될 수도 있다. 채널별 전류, 전압에 대한 모니터링에 의해 조기에 화재 가능성을 예측하고 능동적으로 대응하기 위해서는 발화로 인한 불꽃을 감지하거나 온도를 감지하는 단계 이전에 전류, 전압 변화를 채널별로 모니터링하고 발화 예측을 하는 것이 바람직하다.
제어부는 전류/전압 감지기에 의해 측정된 복수의 채널의 전류값 또는 전압값 중 특정 채널의 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, XY 이송모듈을 작동하여 소화기모듈을 해당 채널이 포함된 가상 영역과 대향하는 위치로 이동하도록 제어한다. 이 때 각 채널에는 스위치가 부가로 설치되어 전류값이 기준값 이상일 경우 XY 이송모듈의 이송을 위한 전원 연결이 이루어지거나 보조 배터리에 충전이 개시되어 부하로서 작용함으로써 과전력을 일부 해소하여 화재를 방지할 수도 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 태양광 접속반의 자동소화 방법을 설명한다. 이 방법은 수집모듈(135)의 제어부의 명령에 의해 실행된다. 일정 시간 간격으로 전류 감지기 또는 전압 감지기로부터 채널별 전류 또는 전압 감지 신호를 수집모듈의 통신버스를 통해 수신한다. 제어부는 채널별 전류값 또는 전압값이 미리 정해진 범위를 벗어난 것인지 판단한다. 예를 들어, 복수의 채널 중 특정 채널의 전류가 15A 이상인 경우, 화재 경계 상태인 것으로 판단한다.
전류값 또는 전압값이 미리 정해진 범위를 벗어난 채널의 정보, 예를 들어 첫 번째 채널인 c1 채널이 포함된 가상 영역인 a1 영역을 화재 위험 영역으로 산정한다. 이후 a1영역의 좌표 또는 모터 신호량 등을 기초로, XY 이동모듈을 이용하여 상기 화재 위험 영역으로 소화기모듈과 함께 온도계를 이송한다. 온도계가 화재 위험 영역의 온도를 감지하고 신호를 제어부로 전송하며, 제어부는 감지된 온도가 정해진 문턱 온도 이상인지 판단한다. 감지된 온도가 정해진 문턱 온도 이상이라면 소화약제탱크(191)의 밸브(193)를 개방하여 화재 위험 영역에 대한 소화를 시작한다. 여기에서 문턱 온도는 발화 온도 또는 발화 온도 보다 약간 높거나 낮을 수 있고, 이는 다시 측정한 해당 채널의 전류 또는 전압의 변화율을 변수로 변경될 수 있다. 예를 들어 시간의 변화에 따라 전류나 전압이 증가하는 추세라면 발화온도 보다 일정량 예를 들어 0.5도 낮더라도 +의 변화율을 더하여 발화온도에 도달한 것으로 보아 밸브를 열고 자동소화를 시작할 수 있다.
이처럼 발화 이전에 발화가 예상되는 영역으로 소화약제탱크의 노즐을 이동시키고 인접한 온도계로 발화의 여부를 확인한 후 발화와 동시에 소화약제를 분사함으로써 피해를 최소화할 수 있다. 하우징에 실장되는 전자부품과 대향하는 전영역으로 소화기모듈을 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 도어의 내측면에 설치되므로 공간 자유도가 확보되면서도 화재발생 가능 영역에 정확히 대응하여 소화를 할 수 있다. 따라서 정교하면서도 고도화된 자동소화가 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 태양광발전장치의 화재 모니터링 시스템은 하나 이상의 태양광발전장치의 화재를 모니터링 할 수 있다. 본 발명의 모니터링 시스템은 각기 다른 태양광발전장치에 포한된 하나 이상의 태양광 접속반(100), 통신게이트웨이, 감시 서버를 포함하고, 사용자 단말기를 더 포함할 수 있다. 태양광 접속반의 수집모듈(135)은 태양광 접속반 내의 전류/전압 감지기, 온도계 등을 포함하는 센서 정보를 수집하여 상기한 방법에 의해 화재 위험 상태 또는 화재 발생 상태 정보를 서버로 전송할 수 있다. 상기 통신게이트웨이에는 다수의 태양광 접속반(100)이 유무선으로 연결되어 각 태양광접속반(100)의 화재 모니터링 정보를 감시 서버로 전달할 수 있다. 이를 통해 원격 서버 또는 서버와 통신망으로 연결된 사용자 단말기를 통해 다수의 태양광발전장치의 상태를 쉽게 파악할 수 있다.
한편, 소화기모듈의 작동과 별도로 상기 전류 감지기 또는 전압감지기에 의해 측정된 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, DC 차단기가 작동하여 인버터로 연결되는 전기가 차단된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 접속반은 그래핀 물질로 코팅되는 것이 바람직하다. 모든 전기부품이 설치된 상태로 접속반의 하우징과 도어 내측 및 외측을 그래핀 물질로 코팅하면, 방열성이 향상되고, 내열성과 난연성이 향상되어 화재 발생을 줄일 수 있다. 그래핀 물질을 조립 완료된 접속반에 도포하여 코팅을 하는 것이 바람직하다. 그래핀 물질은 2차원 탄소 동소체로서 형상종횡비가 0.1 이하 그래핀 층수가 100 이하, 비표면적이 300m2/g 이상인 것이 바람직하고, 입경이 5 내지 20 ㎛인 것이 바람직하다. 그래핀 물질은 고분자 수지와 함께 예를 들어, 25도에서 농도 1g/dL의 조건으로 측정한 상대 점도가 1.5 내지 5인 물질, 바람직하게는 폴리에스테르 수지 또는 폴리아미드 수지와 혼합된 조성물을 도포하는 것이 바람직하다. 이 때 조성비는 고분자 수지가 100중량부를 기준으로 40 내지 60 중량 퍼센트 포함되는 것이 바람직하다.
한편, 추가로 연기나 불꽃을 검출하는 센서를 접속반 내에 설치할 수 있다.
전류 감지기 또는 전압감지기에 의해 측정된 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, 상기 DC 차단기가 작동하여 인버터로 연결되는 전기가 차단된다.
특히 대형 태양광발전장치에서는 태양광스트링의 수가 증가하고 이에 따라 채널수가 증가하며 접속반의 내부 전기부품들도 더욱 많아져서 접속반이 대형화된다. 본 발명에 의하면, 대형 접속반의 일부 채널의 과전류로 인해 화재가 발생하고 주변 채널로 번져가기 전에 조기에 원격지에서 파악하고 부분 소화를 함으로써 해당 채널만 교체하여 접속반을 계속 사용할 수 있어 유지 보수가 우수하고 경제적이다.
S1, S2, S3 …, Sn: 태양전지스트링
100: 태양광 접속반 200: 태양전지 어레이
131: 퓨즈를 구비한 입력단자(-) 132: 퓨즈를 구비한 입력단자(+)
133: 이상전압방지장치 134: 전류 감지기
135: 수집모듈 136: DC 차단기
170: 리니어가이드 171: X-모터
180: 리니어가이드 181: Y-모터
190: 제2 슬라이더헤드 191: 소화약제탱크
192: 노즐 193: 밸브
194: 온도계

Claims (10)

  1. 태양광 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 복수의 태양전지 스트링과, 복수의 태양전지 스트링으로 생산된 직류 전원을 인버터로 전달하는 태양광 접속반과, 태양광 접속반으로부터 전송된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터를 포함하는 태양전지발전장치;
    무선중계기; 및
    상기 무선중계기를 통해 상기 태양전지발전장치와 통신하는 서버;를 포함하는 태양광발전장치 모니터링 시스템으로서,
    상기 태양광 접속반은,
    함체 구조의 하우징;
    상기 하우징에 개폐 가능하도록 결합되는 함체 구조의 도어; 및
    상기 하우징 내에 정렬되도록 설치되고, 상기 복수의 태양전지 스트링의 출력단이 각기 연결되는 복수의 입력단자, 상기 복수의 입력단자에 각기 직렬 연결되는 복수의 퓨즈, DC 차단기 및 수집모듈을 포함하는 전기부품 집합;을 포함하고,
    각기 상기 입력단자와 퓨즈로 이루어진 복수의 채널은 병렬 연결되어 있고,
    복수의 채널 각각의 전류를 감지하는 전류감지기 및 전압을 감지하는 전압감지기를 더 포함하고,
    상기 수집모듈은 메모리, 제어부 및 통신부를 포함하고, 상기 제어부는 감지된 전류 또는 전압이 기준값 이상일 때 화재 경계 상태인 것으로 판단하고 상기 서버에 화재 경보 신호를 전송하고,
    상기 도어 내측에는 소화기모듈이 설치되고,
    상기 소화기모듈은 소화약제가 충진된 소화약제탱크, 소화약제탱크에 연결되어 상기 소화약제를 대향하는 상기 하우징 측으로 배출하는 노즐, 상기 노즐과 상기 소화약제탱크 사이에 배치되어 소화약제탱크의 개폐를 조절하는 밸브를 포함하고,
    상기 소화약제는 나노 입자 또는 나노캡슐이고,
    상기 도어의 내측면에 상기 소화기모듈을 상기 도어 내측의 전영역으로 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 설치되고,
    상기 XY 이송모듈은,
    상기 도어의 내측에, 수평 또는 수직 방향의 일축을 따라 설치되는 제1 리니어유닛; 및
    상기 제1 리니어유닛에 연결되어 상기 일축을 따라 이동가능하며, 상기 일축과 직교하는 타축을 따라 설치되는 제2 리니어유닛;을 포함하고,
    상기 소화기모듈의 소화약제탱크는 상기 제2 리니어유닛의 슬라이더헤드에 고정되고, 소화약제탱크의 노즐은 하우징의 전면에 대향 되고,
    상기 슬라이더헤드에는 온도계가 더 설치되어 상기 XY 이송모듈에 의해 상기 소화기모듈과 함께 이송되고,
    상기 하우징의 전면은 복수의 가상 영역으로 분할되고, 상기 가상 영역은 입력단자 및 퓨즈를 포함하는 각각의 채널의 위치를 기초로 분할되고, 1개의 채널당 하나의 가상 영역이 할당되며, 상기 가상 영역에 대한 정보는 메모리에 저장되고,
    측정된 복수의 채널의 전류 또는 전압 중 특정 채널의 전류 또는 전압이 기준값 이상인 경우, 제어부는 전류 또는 전압이 기준값 이상인 채널이 포함된 가상 영역을 화재 위험 영역으로 산정하여, 상기 XY 이송모듈을 작동하여 상기 소화기모듈과 온도계를 화재 위험 영역으로 이송하고, 이송된 상기 온도계가 상기 화재 위험 영역의 온도를 감지하고, 상기 온도계에 의해 감지된 온도가 문턱값 이상인 경우 소화약제탱크의 밸브를 개방하도록 제어하며,
    상기 전류 감지기 또는 전압감지기에 의해 측정된 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, 상기 DC 차단기가 작동하여 인버터로 연결되는 전기가 차단되며,
    상기 태양광 접속반은 폴리에스테르 또는 폴리아미드 수지와 그래핀 물질이 혼합된 조성물로 코팅되고, 상기 그래핀 물질은 입경이 5 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 태양광발전장치 모니터링 시스템.
  2. 복수의 태양전지 패널에 연결되어 복수의 태양전지로부터 생산된 직류 전원을 취합하여 인버터로 전달하는 태양광 접속반으로,
    함체 구조의 전면이 개방된 하우징; 및
    상기 하우징을 개폐 가능하도록 결합되는 함체 구조의 도어;
    상기 하우징 내에 정렬되도록 설치되고, 복수의 태양전지 패널의 출력단이 각기 연결되는 복수의 입력단자, 상기 복수의 입력단자에 각기 직렬 연결되는 복수의 퓨즈, DC 차단기 및 수집모듈을 포함하는 전기부품 집합; 및
    상기 도어 내측에 설치되는 소화기모듈;을 포함하고,
    상기 태양광 접속반은 폴리에스테르 또는 폴리아미드 수지와 그래핀 물질이 혼합된 조성물로 코팅되고, 상기 그래핀 물질은 입경이 5 내지 20 ㎛이고,
    상기 소화기모듈은 소화약제가 충진된 소화약제탱크, 소화약제탱크에 연결되어 상기 소화약제를 대향하는 상기 하우징 측으로 배출하는 노즐, 상기 노즐과 상기 소화약제탱크 사이에 배치되어 소화약제탱크의 개폐를 조절하는 밸브를 포함하고,
    각각의 입력단자와 퓨즈로 이루어진 복수의 채널은 병렬 연결되어 있고, 전류 감지기 및 전압 감지기는 복수의 채널의 전류 및 전압을 각기 감지하도록 설치되고,
    상기 수집모듈은 메모리, 제어부 및 통신부를 포함하고,
    상기 제어부는 감지된 전류 또는 전압이 기준값 이상일 때 화재 경계 상태인 것으로 판단하고 외부 서버에 화재 경보 신호를 전송하고,
    상기 도어의 내측면에 상기 소화기모듈을 상기 도어 내측의 전영역으로 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 설치되고, 온도계가 더 설치되어 상기 XY 이송모듈에 의해 상기 소화기모듈과 함께 이송되고,
    상기 소화약제는 나노 입자 또는 나노캡슐이고,
    상기 도어의 내측면에 상기 소화기모듈을 상기 도어 내측의 전영역으로 이송할 수 있는 XY 이송모듈이 설치되고,
    상기 XY 이송모듈은,
    상기 도어의 내측에, 수평 또는 수직 방향의 일축을 따라 설치되는 제1 리니어유닛; 및
    상기 제1 리니어유닛에 연결되어 상기 일축을 따라 이동가능하며, 상기 일축과 직교하는 타축을 따라 설치되는 제2 리니어유닛;을 포함하고,
    상기 소화기모듈의 소화약제탱크는 상기 제2 리니어유닛의 슬라이더헤드에 고정되고, 소화약제탱크의 노즐은 하우징의 전면에 대향 되고,
    상기 슬라이더헤드에는 온도계가 더 설치되어 상기 XY 이송모듈에 의해 상기 소화기모듈과 함께 이송되고,
    상기 하우징의 전면은 복수의 가상 영역으로 분할되고, 상기 가상 영역은 입력단자 및 퓨즈를 포함하는 각각의 채널의 위치를 기초로 분할되고, 1개의 채널당 하나의 가상 영역이 할당되며, 상기 가상 영역에 대한 정보는 메모리에 저장되고,
    측정된 복수의 채널의 전류 또는 전압 중 특정 채널의 전류 또는 전압이 기준값 이상인 경우, 제어부는 전류 또는 전압이 기준값 이상인 채널이 포함된 가상 영역을 화재 위험 영역으로 산정하여, 상기 XY 이송모듈을 작동하여 상기 소화기모듈과 온도계를 화재 위험 영역으로 이송하고, 이송된 상기 온도계가 상기 화재 위험 영역의 온도를 감지하고, 상기 온도계에 의해 감지된 온도가 문턱값 이상인 경우 소화약제탱크의 밸브를 개방하도록 제어하며,
    상기 전류 감지기 또는 전압감지기에 의해 측정된 전류값 또는 전압값이 기준값 이상인 경우, 상기 DC 차단기가 작동하여 인버터로 연결되는 전기가 차단되는, 태양광 접속반.
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