KR102062218B1 - 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 관한 것으로, 1초간격으로 온도를 측정하는 제1 단계, 온도값을 1초간격으로 120회 누적하였는지를 판단하는 제2 단계, 이후 누적된 1초 간격 120회의 온도값을 평균하여 평상온도를 산출하는 제3단계, 이후, 1초 간격으로 온도를 측정하는 제4 단계, 이후, 온도값을 1초간격으로 10회 누적하였는지를 판단하는 제5 단계, 이후, 상기 1초 간격으로 10회 온도값을 평균한 값을 통하여 단기평균 온도값 평균을 구하는 제6 단계, 이후, 평상온도 평균보다 단기평균 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 제7 단계, 상기 제 7단계에서 1℃ 이상인 경우에는 화재로 인지하고 제어장치에 결과를 출력하는 제8단계, 상기 제8단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력함과 동시에 자동으로 기체분사식 소화기가 작동되도록 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하는 제9단계를 포함하고, 상기 소화기 가동신호에 의해 접속반에 설치된 기체분사식 소화기가 작동되어 가스가 분출되어 상기 접속반의 화재를 소화시키는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 화재감지기를 통해 1초간격으로 온도값의 누적을 통해 평균값을 측정하고 연속적으로 1초마다 온도값을 측정하여 서로 비교하면서 평상온도와 단기평균 온도와의 차이를 비교하여 접속반의 화재여부를 감지함으로써 접속반의 화재감지를 신속하고 정확하게 할 수 있고 이를 통해 차단기를 작동시키고 또한 자동으로 기체분사식 소화기를 가동시켜 접속반의 화재감지 후 즉시 소화시킬 수 있도록 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 새로운 형태의 태양광발전 시스템의 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 관한 것이다.
태양광 발전 시스템은 태양으로부터 입사된 빛에너지를 전기에너지로 전환해 전력을 생산하기 위한 것으로, 빛에너지를 직류의 전기 에너지로 변환하는 태양전지어레이, 태양전지어레이와 인버터 사이에 위치하여 태양전지 어레이에서 발생된 직류전력을 모으는 접속반 및 직류전력을 교류전원으로 변환하기 위한 전력변환기(인버터)로 이루어진다.
태양광 발전 효율에 있어서 태양광 발전량에 영향을 주는 요인은, 크게 자연적 요인과 기술적 요인으로 나눌 수 있다. 환경조건과 기후상황별 태양으로부터 얻을 수 있는 광량은 인위적으로 제어하기 어렵다. 따라서 태양광발전 시스템을 이루는 장치들의 문제를 기술적으로 개선하는 데 관심이 모아질 수밖에 없다.
한적한 옥외에 주로 설치되는 태양광 발전 시스템의 경우, 태양광 발전 성능저하나 고장발생 시 이상상황을 신속히 감지하기 어렵다. 우회적으로 전체 태양광 발전 시스템의 총 발생전력량의 측정량을 토대로 이상 유무를 판단할 수밖에 없다.
또한, 이상상태를 감지한다 하더라도, 그 문제의 원인을 찾아내어 적절한 조치를 취하기도 어렵다. 보통 비정상상태에서의 문제를 찾아내는 것도 작업자의 육안검사나 와류검사 등 별도의 장비를 동원한 비파괴검사를 거쳐야 하고, 정상상태로 동작시키기까지 많은 양의 전력손실은 부득이하다. 더 나아가 태양광 발전 시스템의 구성장치의 손상으로까지 이어질 수도 있고 각 구성장치들의 내구연한을 만족시키지 못할 경우 대체에너지 획득에 따른 에너지 효율성 측면에 있어서도 악영향을 끼친다.
종래 태양광 발전 시스템의 접속반에 대하여 살펴본다. 태양광 발전 시스템은 패널 어레이에서 제공되는 고압의 직류 전력을 처리하는 과정에서 내부적 요인에 의해 접속반 내부가 과열되거나, 결로 현상으로 인한 단락 등 화재가 발생할 가능성이 있으며, 특히 여름철 고온 다습한 조건일 경우 과열과 화재가 발생할 우려가 더욱 높아진다. 또한, 지진이 발생할 경우 태양광 시스템에 심각한 영향을 주어 전력사고가 발생할 가능성이 높다.
재난대응형 접속반의 필요성
접속반은 관리자가 항시 유지 및 관리할 수 있는 여건이 되지 않으므로 화재가 발생하였을 경우 자동으로 화재를 감지함과 동시에 조기에 화재를 진화할 수 있는 기능이 필요한 상태이다.
또한, 시스템의 피해가 우려되는 지진이 발생할 경우 지진을 조기에 감지 하여 전력을 차단하여 더 큰 피해가 발생하지 않도록 하는 기능이 요구되고 있다.
[선행기술문헌]
대한민국특허등록번호 제10-1645656호(등록일자 2016년07월29일)(발명의 명칭: 방재 기능을 구비한 태양광 발전 시스템)
본 발명은 상기와 같은 종래의 필요성을 감안하여 제안된 것으로서, 화재감지기를 통한 접속반의 온도값의 누적을 통해 평균값을 측정하고 연속적으로 온도값을 측정하여 서로 비교하면서 평상온도와 단기평균 온도와의 차이를 비교하여 접속반의 화재여부를 감지함으로써 접속반의 화재감지를 신속하고 정확하게 할 수 있고 이를 통해 접속반의 화재를 방지할 수 있도록 함과 동시에 접속반의 화재감지 후에 차단기를 차단하고 또한 기체분사식 소화기를 작동시켜 소화시킬 수 있도록 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 새로운 형태의 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 재난대응형 접속함과 인버터를 포함하는 태양광 발전 시스템으로서, 상기 재난대응형 접속함은 지진을 감지하는 지진감지기, 화재를 감지하는 화재감지기, 화재를 소화시키기 위한 가스를 분출하는 기체분사식 소화기, 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 메인(main) CPU, 기체분사식 소화기와 연결된 밸브 온/오프 컨트롤러, 상기 지진감지기 및 화재감지기와 연결되어 감지신호를 수신하여 처리하는 센싱부, 태양광 패널로부터의 전원을 차단하기 위하여 차단기를 제어하는 차단제어부, 모니터링 시스템과의 통신을 위한 통신수단 및 접속반 사용 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 있어서,
1초간격으로 온도를 측정하는 제1 단계,
온도값을 1초간격으로 120회 누적하였는지를 판단하는 제2 단계,
이후 누적된 1초 간격 120회의 온도값을 평균하여 평상온도를 산출하는 제3단계,
이후, 1초 간격으로 온도를 측정하는 제4 단계,
이후, 온도값을 1초간격으로 10회 누적하였는지를 판단하는 제5 단계,
이후, 상기 1초 간격으로 10회 온도값을 평균한 값을 통하여 단기평균 온도값을 구하는 제6 단계,
이후, 평상온도보다 단기평균 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 제7 단계,
상기 제 7단계에서 1℃ 이상인 경우에는 화재로 인지하고 제어장치에 결과를 출력하는 제8단계,
상기 제8단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력함과 동시에 자동으로 기체분사식 소화기가 작동되도록 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하는 제9단계를 포함하고,
상기 소화기 가동신호에 의해 접속반에 설치된 기체분사식 소화기가 작동되어 가스가 분출되어 상기 접속반의 화재를 소화시키되,
상기 제어장치가 두개의 아크감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제10단계를 더 포함하며,
상기 제10단계 이후에 제어장치의 제어부는 하나의 아크감지기로부터 온 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 이후 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보내고, 동시에 온도 측정값을 비교 분석하여 화재로 판단되면 소화기의 가스가 분출되도록 하며,
두개 모두 감지되었을 경우 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보냄과 동시에, 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하고, 상기 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하여 가스가 분출되도록 하며,
상기 제3 단계에서 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되며,
상기 제 6 단계에서 산출된 단기평균 온도값은 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되는 것을 특징으로 하고,
상기 제3단계 이후에 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 시퀀셜하게(seqentially) 측정되는 값에 의하여 연속적으로 갱신되며,
상기 제어장치는 연속적으로 1초간격으로 온도값을 누적측정하면서 평상온도를 계속적으로 갱신함과 동시에 별도로 온도값을 1초간격으로 10회 누적을 계속하면서 단기평균 온도값도 갱신하되,
1회부터 120회의 누적으로 평상온도를 산출하고 나서 이후 121회부터 이후 과정은 계속 누적되어가면서 이전 평상온도는 계속적으로 갱신되게 되고, 121회부터 130회까지는 동시에 단기평균 온도값을 산출하는 과정에 사용되게 되며, 단기평균 온도값도 131회부터 이후 과정을 통해 계속 누적되어가면서 이전 단기평균 온도값도 계속적으로 갱신되게 되며, 제어장치는 최초 평상온도 및 최초 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하며, 계속적으로 갱신되는 평상온도 및 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하게 되며,
상기 제어장치가 지진감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제11단계,
상기 제어장치가 두개의 아크감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제10단계를 더 포함하며,
상기 제10단계 이후에 제어장치의 제어부는 하나의 아크감지기로부터 온 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 이후 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보내고, 동시에 온도 측정값을 비교 분석하여 화재로 판단되면 소화기의 가스가 분출되도록 하며,
두개 모두 감지되었을 경우 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보냄과 동시에, 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하고, 상기 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하여 가스가 분출되도록 하며,
상기 제3 단계에서 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되며,
상기 제 6 단계에서 산출된 단기평균 온도값은 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되는 것을 특징으로 하고,
상기 제3단계 이후에 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 시퀀셜하게(seqentially) 측정되는 값에 의하여 연속적으로 갱신되며,
상기 제어장치는 연속적으로 1초간격으로 온도값을 누적측정하면서 평상온도를 계속적으로 갱신함과 동시에 별도로 온도값을 1초간격으로 10회 누적을 계속하면서 단기평균 온도값도 갱신하되,
1회부터 120회의 누적으로 평상온도를 산출하고 나서 이후 121회부터 이후 과정은 계속 누적되어가면서 이전 평상온도는 계속적으로 갱신되게 되고, 121회부터 130회까지는 동시에 단기평균 온도값을 산출하는 과정에 사용되게 되며, 단기평균 온도값도 131회부터 이후 과정을 통해 계속 누적되어가면서 이전 단기평균 온도값도 계속적으로 갱신되게 되며, 제어장치는 최초 평상온도 및 최초 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하며, 계속적으로 갱신되는 평상온도 및 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하게 되며,
상기 제어장치가 지진감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제11단계,
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상기 제11단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하며,
상기 제어장치가 화재감지신호 또는 아크감지신호 또는 지진감지신호를 인식한 경우에는 각각의 신호에 대응하여 접속반의 현재 상태를 화재감지 또는 아크감지 또는 지진감지 상태 정보로 모니터링시스템으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법이 제공된다.
삭제
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 의하면, 화재감지기를 통한 온도값의 누적을 통해 평균값을 측정하고 연속적으로 온도값을 측정하여 서로 비교하면서 평상온도와 단기평균 온도와의 차이를 비교하여 접속반의 화재여부를 감지함으로써 접속반의 화재감지를 신속하고 정확하게 할 수 있고 이를 통해 차단기를 작동시키고 또한 자동으로 기체분사식 소화기를 가동시켜 접속반의 화재감지 후에 자동으로 접속반의 화재를 소화시킬 수 있도록 함으로써 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 화재감지기와는 별도로 두개의 아크감지기를 사용하여 전자회로의 접속문제로 인한 아크를 감지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있고, 아울러 지진감지기를 적어도 하나 이상 설치하여 접속반의 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 개략적인 구성을 설명하는 개념도이다.
도 2는 기존 차동식 감지기 제품검사기준의 작동시험과 부작동시험 기준의 일예를 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 접속반 화재감지방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 기존 차동식 감지기 제품검사기준의 작동시험과 부작동시험 기준의 일예를 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 접속반 화재감지방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 따른 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법의 실시 예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 개략적인 구성을 설명하는 개념도이고, 도 2는 기존 차동식 감지기 제품검사기준의 작동시험과 부작동시험 기준의 일예를 나타낸 표이고, 도 3은 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 접속반 화재감지방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이고, 도 4는 본 발명에 따른 태양광발전 시스템의 접속반 화재감지방법을 이용한 자동 소화장치 가동방법의 일례를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 태양광발전 시스템을 설명한다. 본 발명에서 사용된 용어 "접속반(connection board)"은 이하에서 재난대응형 접속함(110)을 나타낸다.
태양광발전 시스템(100)은 재난대응형 접속함(110)과 인버터(200), 및 모니터링시스템(400)을 포함한다.
즉, 재난대응형 접속함(110)은
지진을 감지하는 지진감지기(10),
화재를 감지하기 위하여 계속적으로 온도값을 감지하는 화재감지기(20),
아크를 감지하는 아크감지기(50,60),
화재를 소화시키기 위한 가스를 분출하는 기체분사식 소화기(30),
제어장치(40) 포함하며,
제어장치(40)는
제어신호를 송수신하는 CPU(41),
기체분사식 소화기(30)와 연결된 밸브 온/오프 컨트롤러(43),
상기 지진감지기(10), 화재감지기(20), 아크감지기(50,60)와 연결되어 감지신호를 수신하여 처리하는 센싱부(42),
태양광 패널(300)로부터의 전원을 차단하기 위하여 차단기(MCCB, DC 배선차단기)(93)를 제어하는 차단제어부(44),
모니터링시스템(400)과의 통신을 위한 통신수단(46), 및
접속반 사용 전원을 공급하기 위한 전원부(45)를 포함한다.
상기 인버터(200)와 차단기(93)사이에는 (+)적색 케이블(70), (-)청색 케이블(80)이 연결되어 있고(상기 PV INPUT이 (+)적색 케이블로 표시되며, PV OUTPUT이 (-)청색 케이블로 표시된 것 참조), 상기 적색 케이블(70)과 청색 케이블(80) 각각에 있어서 상기 인버터(200)측과 연결된 부분은 일반 파워(power)케이블이고, 차단기측과 연결된 부분은 커넥터 및 난연성 케이블로 각각 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 재난대응형 접속함(110)에서 일반적으로 잘 알려진 내부 부품들, 퓨즈/다이오드(91),버스바(92), ELB(AC 누전차단기)(94)와 같은 부품들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 EBL(AC 누전차단기)(94)는 상기 차단제어부(44)에 의해 차단제어된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 재난대응형 접속함(110)은 화재감지 및 자동소화 기능을 구비한다.
즉, 과열을 감지할 수 있는 온도 센서를 내장하여 일정한 시간 내 과도한 온도상승이 발생할 경우(일반적인 기후 및 정상적인 동작에서 일어날 수 없는 조건) 차동 알고리즘(이하 도 3에서 설명됨)에 의하여 화재로 인지하고 제어 보드(제어장치(40)를 지칭함)에서 화재감지와 동시에 화재 발생에 대한 알람 정보를 생성하여 원격으로 모니터링 시스템(400)으로 전달하고 차단제어부(44)를 통해 차단기로 차단 신호를 보내 차단기에서 전력을 차단한다.
작동 장치의 구동원리는 제어장치(40)에서 차동알고리즘(국내 소방법규에 의한 차동식 감지기의 기능에서 새로운 알고리즘 적용)에 의해 화재감지로 인식되었을 경우 신호를 소화기의 구동모터(미도시)로 전달하여 소화기밸브(미도시)가 개방되어 소화약재를 방출하게 된다. 이 방출되는 약재는 가스식으로서 액체로 분사되었을 경우 전기적인 장치에 피해를 줄 수 있는 반면 가스식으로 소화와 동시에 전기적인 장치에 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 접속반에서 인버터(200)에 이르는 배선에 사용되는 케이블을 전구간 난연성 케이블(TFR-CV, F-CV, FR-CV) 등을 사용하면 가장 이상적이지만 비용절감 등을 감안하여 최소구간(접속반 전원출력부)만 난연성 케이블을 적용하고 방수처리된 커넥터(80)를 사용하고, 접속반 출력단 이후에는 일반전력선 케이블(70)을 사용하여 비용적인 부분에서 절감할 수 있는 방안이며 이러한 방식 사용시 화재전달의 메커니즘을 차단할 수 있다.
지진감지 기능 및 전력차단기능
본 발명에 따르면 지진감지를 위하여 접속함에 지진감지기(10)가 설치되고 시스템에 피해를 줄 수 있는 강도의 지진이 발생할 경우 제어장치(40)는 태양광 시스템의 입출력 전원을 차단해서 태양광 시스템의 1차 피해를 예방하고, 전력선 파손 및 누전 등에 의한 화재와 같은 2차 안전사고를 방지할 수 있게 되며, 모니터링 시스템(400)에 지진정보를 실시간으로 전송해주는 방식이다.
기존 차동식 알고리즘
기존 차동식 감지기 제품검사기준은 도 2에 도시한 바와 같다. 즉, 도 2를 참조하면, 차동식 스포트형 감지기의 감도는 그 종별로 K, V, N, T, M, k, v, n, t 및 m의 값에 따라 다음 각 호의 시험기준에 적합하여야 한다.
작동시험
실온보다 K ℃ 높은 온도이고 풍속이 V ㎝/s인 수직기류에 투입하는 경우 N초 이내에 작동하여야 한다.
실온에서부터 T ℃/min의 직선적인 비율로 상승하는 수평기류에 투입하는 경우 M분 이내로 작동하여야 한다.
부작동시험
실온보다 k ℃ 높은 온도이고 풍속이 v ㎝/s인 수직기류에 투입하는 경우 n분 이내에 작동하지 아니하여야 한다.
실온에서부터 t ℃/min의 직선적인 비율로 상승하는 수평기류에 투입하는 경우 m분 이내에 작동하지 아니하여야 한다.
[출처 : 소방청고시 제2017-05호 감지기의 형식승인 및 제품검사의 기술기준]
기존 차동식 화재감지 방식설명
계단상승-일정시간마다 온도를 체크하여 실온보다 30℃ 높은 온도이고 15㎝/s인 수직기류에 투입하는 경우 최대 30초이내에 계단상승으로 인지하고 결과를 통보한다.
직선상승-누적 체크된 온도의 값이 15℃/min의 직선적인 비율로 상승할 경우 화재로 인지하여 제어부에 결과를 통보한다.
기존 차동식 방식을 태양광 접속반 적용시 문제점
최대 30초동안에 30℃ 온도가 높아질 경우 화재로 인지하여 작동을 하기 때문에 화재반응 속도가 느려 화재 발생초기 위험상태를 조기 탐지하여 대처하고 사용자에게 신속히 알려 위험을 사전에 대처하고자 하는 원 취지에 부합하지 않은 요소가 있으며 특히 차동식 화재감지 방식을 태양광 접속반에 적용할 경우 조기에 화재감지가 어려워 큰 피해로 이어질 가능성을 내포하고 있다.
상세 단계별 태양광 접속반용 차동식 화재감지 알고리즘의 필요성
태양광 접속반의 경우 실외에 설치되는 경우가 대부분이어서 외기 온도조건이 실내와 상이하고, 자체 발열로 인한 온도의 급격한 온도의 상승이 발생할 수 있고 공간면적도 상대적으로 좁아 자연적 온도의 특성 및 화재발생시 온도상승 패턴이 많은 차이를 보이고 있고, 조기에 화재감지가 이루어지지 않을 경우 2차 피해가 발생하므로 정밀하고 정확한 새로운 차동식 알고리즘이 필요로 한 상태이다.
본 발명의 태양광 접속반용 차동식 알고리즘 설명
평상온도산출을 위하여 1초단위로 120회(120초)의 온도값을 순차적으로 저장하고 평균온도값(1번째 온도값 + 2번째온도값 +… 120번째온도값/120회)을 산출 저장한다.
1초단위로 온도가 갱신되기 때문에 최초의 온도값을 삭제하고 최근 온도값을 반영하여 평균치를 산출 업데이트한다.
단기온도 변화를 측정하기 위하여 1초단위로 10회(10초)의 온도값을 순차적으로 저장하고 단기평균온도값(1번째 온도값 + 2번째온도값 +… 10번째온도값/10회)을 산출한다.
1초단위로 온도가 갱신되기 때문에 최초의 온도값을 삭제하고 최근 온도값을 반영하여 평균치를 산출 업데이트한다.
단기평균온도값이 평상온도값과 비교하여 1℃ 높아질 경우 화재로 감지하고 제어장치(40)에 신호를 전달한다.
도 3을 참조하면, 태양광 접속반용 차동식 알고리즘의 흐름도(Flow Chart)를 볼 수 있다.
먼저, 1초간격으로 온도를 측정한다(S2).
이후 제어장치(40)에서는 온도값을 1초간격으로 120회 누적하였는지를 판단한다(S4).
이후, 상기 단계 S4이후 평상온도를 산출한다(`1초 간격 `120회의 온도값을 평균한다).
이후, 1초 간격으로 온도를 측정한다(S8).
이후, 온도값을 1초간격으로 10회 누적하였는지를 판단한다(S10).
이후, 단기평균 온도값 평균을 구한다(S12)(이때, 1초 간격으로 10회 온도값을 평균한다).
이후 평상온도 평균보다 단기평균 온도가 1℃ 이상인가를 판단한다(S14).
상기 단계 S14에서 1℃ 이상인 경우에는 화재로 인지하고 제어장치(40)에 결과를 통보한다(S16).
상기 설명에서, 1초 간격 온도값 누적횟수와 1초간격 온도 측정 및 10회의 온도값 누적횟수는 제한사항이 아니며 가변가능할 것이다.
상기 단계 S4이후에 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 시퀀셜하게(seqentially) 측정되는 값에 의하여 연속적으로 갱신되며, 상기 단계 S10에서 산출된 단기평균 온도값은 이후 1초간격으로 연속적으로 시퀀셜하게(sequentially) 측정되는 값에 의하여 연속적으로 갱신되는 것을 특징으로 한다. 다시 설명하면, 제어부는 연속적으로 1초간격으로 온도값을 누적측정하면서 평상온도를 계속적으로 갱신함과 동시에 별도로 온도값을 1초간격으로 10회 누적을 계속하면서 단기평균 온도값도 갱신하는 것을 특징으로 한다. 즉, 1회부터 120회의 누적으로 평상온도를 산출하고 나서 이후 121회부터 이후 과정은 계속 누적되어가면서 이전 평상온도는 계속적으로 갱신되게 된다. 또한, 121회부터 130회까지는 동시에 단기평균 온도값을 산출하는 과정에 사용되게 된다. 마찬가지로 단기평균 온도값도 131회부터 이후 과정을 통해 계속 누적되어가면서 이전 단기평균 온도값도 계속적으로 갱신되게 된다. 제어장치는 최초 평상온도 및 최초 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하며, 또한, 계속적으로 갱신되는 평상온도 및 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하게 된다.
본 발명에 따른 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법에 의하면, 온도값의 누적을 통해 평균값을 측정하고 연속적으로 온도값을 측정하여 서로 비교하면서 평상온도와 단기평균 온도와의 차이를 비교하여 화재여부를 감지함으로써 화재감지를 신속하고 정확하게 할 수 있고 이를 통해 화재를 방지할 수 있다.
한편, 지진감지기는 설정된 진도에 따라 일정진도 이상의 지진이 감지된 경우 감지신호를 모니터링 시스템에 전달하여 지진에 대비할 수 있다.
한편, 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법의 일예를 설명한다.
즉, 재난대응형 접속함과 인버터를 포함하는 재난 태양광 발전 시스템으로서, 상기 재난대응형 접속함은 지진을 감지하는 지진감지기, 화재를 감지하는 화재감지기, 화재를 소화시키기 위한 가스를 분출하는 기체분사식 소화기, 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 제어신호를 송수신하는 CPU, 소화기와 연결된 밸브 온/오프 컨트롤러, 상기 지진감지기 및 화재감지기와 연결되어 감지신호를 수신하여 처리하는 센싱부, 태양광 패널로부터의 전원을 차단하기 위한 차단기를 제어하는 차단제어부, 모니터링 시스템과의 통신을 위한 통신수단 및 접속반 사용 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 있어서,
1초간격으로 온도를 측정하는 제1 단계,
온도값을 1초간격으로 120회 누적하였는지를 판단하는 제2 단계,
이후 누적된 1초 간격 120회의 온도값을 평균하여 평상온도를 산출하는 제3단계,
이후, 1초 간격으로 온도를 측정하는 제4 단계,
이후, 온도값을 1초간격으로 10회 누적하였는지를 판단하는 제5 단계,
이후, 상기 1초 간격으로 10회 온도값을 평균한 값을 통하여 단기평균 온도값 평균을 구하는 제6 단계,
이후, 평상온도 평균보다 단기평균 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 제7 단계,
상기 제 7단계에서 1℃ 이상인 경우에는 화재로 인지하고 제어장치에 결과를 통보하는 제8단계,
상기 제8단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력함과 동시에 자동으로 기체분사식 소화기가 작동되도록 소화기에 가동신호를 출력하는 제9단계를 포함하고,
상기 소화기 가동신호에 의해 접속반에 설치된 기체분사식 소화기가 작동되어 가스가 분출되어 상기 접속반의 화재를 소화시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어장치는 아크감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제10단계,
상기 제10단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어장치는 지진감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제11단계,
상기 제11단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어장치는 화재감지신호 또는 아크감지신호 또는 지진감지신호를 인식한 경우에는 각각의 신호에 대응하여 접속반의 현재 상태를 화재감지 또는 아크감지 또는 지진감지 상태 정보로 모니터링 시스템으로 출력시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크감지기는 본 발명의 실시예에서는 두개를 설치하였으며, 아크감지기가 감지하는 방향성에 따라 적절한 위치로 특히, 접속함내의 거의 모든 부분을 커버하여 감지할 수 있는 방향에 두개를 설치하였으며(설치갯수는 2개에 제한되지 않음), 전기회로의 연결접점의 문제로부터 발생되는 아크를 두개의 아크감지기를 통해 감지하면, 상기 두 개의 아크감지기로부터 모두 온(ON)(즉, AND 조건) 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 아크감지신호 정보가 모니터링시스템에 통신망을 통해 전달되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어장치의 제어부는 하나의 아크감지기로부터 온 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 이후 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보내고,
두개의 아크감지기로부터 모두 온 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하고, 상기 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하여 가스가 분출되도록 할 수 있다.
도 4를 참조하면, 제어장치는 화재감지신호(단계 S14의 판단결과 화재를 인지한 경우를 말함)가 입력되었는지를 판단한다(S20).
상기 단계 S20에서 화재감지신호가 입력된 경우에는, 차단기 제어신호 및 소화기 가동신호를 출력한다(S22).
이후 차단기가 작동되어 태양광 입출력전원이 차단되고, 기체분사식 소화기가 작동되어 가스가 분출되면서 접속반 화재가 진압(소화)된다(S24).
한편, 제어장치는 아크감지신호가 입력되었는지를 판단하고(S26), 이후 차단기 제어신호를 출력하여(S22), 차단기가 작동되어 태양광 입출력전원이 차단된다.
한편, 제어장치는 지진감지신호가 입력되었는지를 판단하고(S28), 이후 차단기 제어신호를 출력하여(S22), 차단기가 작동되어 태양광 입출력전원이 차단된다.
위 과정에서 제어장치는 각각 화재감지신호 또는 아크감지신호 또는 지진감지신호가 입력된 경우 각각 접속반의 현재상태 정보와 함께 감지신호의 입력상태를 모니터링 시스템에 통신망을 통해 전송하게 된다.
상기 통신망은 RS-485통신을 상정하였으나, 이에 제한되지 않으며, 기타 유선통신 혹은 무선통신망을 이용할 수 있음은 물론 가능하다.
상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 화재감지를 위한 조건을 1초 간격으로 누적하여 평상온도를 산출하고, 이후 화재감지기를 통한 온도감지를 1초간격으로 10회 누적하여 평상온도와 비교하여 평상온도와 화재감지기를 통한 감지온도와의 차이가 1℃를 넘는 경우 접속반의 화재로 인식하여 화재신호를 출력하도록 하며, 이 화재신호를 통해 기체분사식 소화기를 작동시킬 수 있는 제어신호를 출력하고 이를 통해 실제 접속반에 설치된 기체분사식 소화기가 온 상태로 작동되도록 서로 연동하여 작동하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 종래에 비해 빠른 속도를 화재를 감지하며, 화재 감지의 정확도가 화재감지 간격을 누적하여 감지하고 현재 온도와 평상온도의 차이를 비교하여 신속하게 이루어지게 되어 화재감지 속도 및 정확성이 향상되고 뿐만 아니라 화재 감지에 그치지 않고 기존에 제시되지 않았던 기체분사식 소화기를 구비하여 기체분사식 소화기에 작동신호를 출력하여 소화기능을 수행할 수 있도록 한 점에 특징이 있다.
이를 통해 기존 감지기 조건에 부합하는 것은 물론이고, 기존 감지기 감지방식에서의 문제점이었던 화재감지 속도 및 화재감지 후 자동으로 기체분사식 소화기의 작동문제를 해결할 수 있게 되었다.
또한, 접속반에 아크감지기를 추가로 하나 이상 설치하여 전기회로의 연결접점의 문제로부터 발생되는 아크를 감지하여 화재신호와 동일하게 전원을 차단하되, 이때는 화재감지에 의한 것이 아니므로 차단기만 차단하도록 하며, 기체분사식 소화기를 작동시키도록 제어신호가 출력되지 않을 수도 있다, 그러나 이에 제한되지 아니하며 기체분사식 소화기를 항상 차단기가 작동되는 경우에 이어서 순차적으로 작동되도록 프로그래밍하여 설정할 수 있음은 물론 가능할 것이다.
또한, 상기 아크감지기는 하나 이상 복수개가 설치되어 신뢰도를 높일 수 있다. 물론 다른 감지기들도 하나 이상 복수개가 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 화재감지로 인식되었을 경우 신호를 소화기 구동모터(미도시)로 전달하여 소화기밸브가 개방되어 소화약재를 방출하게 된다. 이 방출되는 약재는 액체로 분사되었을 경우 전기적인 장치에 피해를 줄 수 있는 반면 가스식으로 소화와 동시에 전기적인 장치에 피해를 최소화할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 지진감지기
20: 화재감지기
30: 기체분사식 소화기
40: 제어장치
50,60: 아크감지기
70: (+)적색 케이블
80: (-)청색 케이블
100: 태양광 발전 시스템
110: 재난대응형 접속함
200: 인버터
300: 태양광 패널
400: 모니터링 시스템
20: 화재감지기
30: 기체분사식 소화기
40: 제어장치
50,60: 아크감지기
70: (+)적색 케이블
80: (-)청색 케이블
100: 태양광 발전 시스템
110: 재난대응형 접속함
200: 인버터
300: 태양광 패널
400: 모니터링 시스템
Claims (6)
- 재난대응형 접속함과 인버터를 포함하는 태양광 발전 시스템으로서, 상기 재난대응형 접속함은 지진을 감지하는 지진감지기, 화재를 감지하는 화재감지기, 화재를 소화시키기 위한 가스를 분출하는 기체분사식 소화기, 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 메인(Main) CPU, 소화기와 연결된 밸브 온/오프 컨트롤러, 상기 지진감지기 및 화재감지기와 연결되어 감지신호를 수신하여 처리하는 센싱부, 태양광 패널로부터의 전원을 차단하기 위하여 차단기를 제어하는 차단제어부, 모니터링 시스템과의 통신을 위한 통신수단 및 접속반 사용 전원을 공급하기 위한 전원부를 포함하는 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법에 있어서,
1초간격으로 온도를 측정하는 제1 단계,
온도값을 1초간격으로 120회 누적하였는지를 판단하는 제2 단계,
이후 누적된 1초 간격 120회의 온도값을 평균하여 평상온도를 산출하는 제3단계,
이후, 1초 간격으로 온도를 측정하는 제4 단계,
이후, 온도값을 1초간격으로 10회 누적하였는지를 판단하는 제5 단계,
이후, 상기 1초 간격으로 10회 온도값을 평균한 값을 통하여 단기평균 온도값을 구하는 제6 단계,
이후, 평상온도보다 단기평균 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 제7 단계,
상기 제 7단계에서 1℃ 이상인 경우에는 화재로 인지하고 제어장치에 결과를 출력하는 제8단계,
상기 제8단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력함과 동시에 자동으로 기체분사식 소화기가 작동되도록 소화기에 가동신호를 출력하는 제9단계를 포함하고,
상기 소화기 가동신호에 의해 접속반에 설치된 기체분사식 소화기가 작동되어 가스가 분출되어 상기 접속반의 화재를 소화시키되,
상기 제어장치가 두개의 아크감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제10단계를 더 포함하고,
상기 제10단계 이후에 제어장치의 제어부는 하나의 아크감지기로부터 온 상태의 감지신호가 상기 제어장치로 입력되는 경우에는, 이후 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보내고, 동시에 온도 측정값을 비교 분석하여 화재로 판단되면 소화기의 가스가 분출되도록 하며,
두개 모두 감지되었을 경우 모니터링 시스템으로 감지 신호를 보냄과 동시에, 태양광 입출력전원 차단을 위한 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하고, 상기 기체분사식 소화기에 가동신호를 출력하여 가스가 분출되도록 하며,
상기 제3 단계에서 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되며,
상기 제 6 단계에서 산출된 단기평균 온도값은 이후 1초간격으로 연속적으로 측정되는 값에 의하여 계속적으로 갱신되는 것을 특징으로 하고,
상기 제3단계 이후에 산출된 평상온도는 이후 1초간격으로 연속적으로 시퀀셜하게(seqentially) 측정되는 값에 의하여 연속적으로 갱신되며,
상기 제어장치는 연속적으로 1초간격으로 온도값을 누적측정하면서 평상온도를 계속적으로 갱신함과 동시에 별도로 온도값을 1초간격으로 10회 누적을 계속하면서 단기평균 온도값도 갱신하되,
1회부터 120회의 누적으로 평상온도를 산출하고 나서 이후 121회부터 이후 과정은 계속 누적되어가면서 이전 평상온도는 계속적으로 갱신되게 되고, 121회부터 130회까지는 동시에 단기평균 온도값을 산출하는 과정에 사용되게 되며, 단기평균 온도값도 131회부터 이후 과정을 통해 계속 누적되어가면서 이전 단기평균 온도값도 계속적으로 갱신되게 되며, 제어장치는 최초 평상온도 및 최초 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하며, 계속적으로 갱신되는 평상온도 및 단기평균 온도값을 비교하여 온도가 1℃ 이상인가를 판단하는 과정을 계속하게 되며,
상기 제어장치가 지진감지기로부터 감지신호가 입력되었는지를 판단하는 제11단계,
상기 제11단계 이후에 제어장치의 제어부는 태양광 입출력전원 차단을 위하여 차단기를 제어하도록 차단제어부에 제어신호를 출력하며,
상기 제어장치가 화재감지신호 또는 아크감지신호 또는 지진감지신호를 인식한 경우에는 각각의 신호에 대응하여 접속반의 현재 상태를 화재감지 또는 아크감지 또는 지진감지 상태 정보로 모니터링 시스템으로 출력시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법. - 삭제
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| KR1020190095591A KR102062218B1 (ko) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법 |
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| KR1020190095591A KR102062218B1 (ko) | 2019-08-06 | 2019-08-06 | 태양광발전 시스템 접속반 화재감지방법을 통한 자동 소화장치 가동방법 |
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| KR (1) | KR102062218B1 (ko) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102238721B1 (ko) * | 2020-07-14 | 2021-04-09 | (주)드림엔지니어링 | 태양광모듈의 화재진압장치 |
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| KR102658270B1 (ko) | 2023-11-06 | 2024-04-18 | 주식회사 백현이앤에스 | 비접촉 열분포 진단기능 기반 지능형 화재예방 및 차단 시스템 |
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2019
- 2019-08-06 KR KR1020190095591A patent/KR102062218B1/ko active IP Right Grant
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