KR102089220B1 - 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 지지하는 지지 구조물과, 상기 태양광 모듈 또는 상기 지지 구조물 중 적어도 하나에 설치되는 제1진동감지센서를 구비하는 태양광 발전 장치; 상기 태양광 모듈로부터 출력되는 발전 전력을 입력받아 전력 변환 장치로 전달하도록 구성되고, 제2진동감지센서와, 상기 발전 전력의 공급 경로를 차단하는 차단 스위치를 구비하는 접속반; 및 상기 제1 및 제2진동감지센서에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 상기 차단 스위치의 온오프를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 자연재해 발생을 판별하도록 서로 이격된 상기 제1 및 제2진동감지센서에서 동시에 진동이 발생하는 경우를 감지하며, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 상기 차단 스위치를 온(ON)으로 전환하는 제어 신호를 생성하는 자연재해감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템을 개시한다.

Description

자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템{SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION SYSTEM EQUIPPED WITH NATURAL DISASTER DETECTION AND POWER SUPPLY PATH BLOCKING FUNCTION}
본 발명은 지진, 태풍 등의 자연재해 발생을 감지하고, 자연재해의 발생이 감지되는 경우 발전전력의 공급경로를 차단하는 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전 산업은 지구온난화 등 기후변화로 인한 전 지구적 문제 해결을 위한 대안으로 주목받으며 큰 폭의 성장세를 보이고 있다. 그 성장세에 따라 증가되는 설비만큼 품질 관련 이슈도 태양광 발전 산업 전반에 걸쳐 중요한 과제로 대두되고 있다.
태양광 발전 시스템의 품질은 발전효율, 내구성, 안전성 등으로 결정된다. 초기 태양광 발전 산업계의 관심의 초점은 발전효율을 극대화하고 내구성을 확보하는 것에 맞춰져 있었으나, 점차 안전성 증가에도 관심이 높아지고 있다.
태양광 발전 시스템은 대부분의 발전 설비가 옥외에 설치되므로 자연재해로 인한 영향을 그대로 받을 수 밖에 없다. 강한 지진이나 태풍에 의해 태양광 모듈이나 접속반이 파손되는 경우, 태양광 모듈로부터 출력되어 접속반으로 전송되는 발전 전력이 누설되어 화재가 발생할 위험이 있다.
태양광 발전 시스템은 초기 설치비용이 큰 만큼 화재로 설비 전소시 그 피해가 막대하며, 대부분의 발전 설비가 사람들의 시야 밖에 설치되므로 화재의 사고 징후를 육안으로 확인하여 선제적인 예방작업에 나서기 어려운 특성이 있다.
이에 따라, 태양광 발전 설비에 다수의 센서를 설치하고, 센서에 의해 감지된 데이터를 분석하는 알고리즘 진단기술에 대한 연구가 진행되고 있다. 이러한 연구는 자연재해로 인한 화재 사고를 미연에 방지하여 경제적, 사회적 손실을 저감하는 데에 기여할 수 있다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 위험군 지진, 태풍 등의 자연재해 발생을 감지하고, 자연재해의 발생이 감지되는 경우 발전전력의 공급경로를 차단하는 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 자연재해가 지나간 후, 재가동과 관련된 알람을 발생하거나 자동으로 재가동되도록 하는 태양광 발전 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 지지하는 지지 구조물을 구비하는 태양광 발전 장치; 및 상기 태양광 발전 장치로부터 이격 배치되고, 상기 태양광 모듈로부터 출력되는 발전 전력을 입력받아 전력 변환 장치로 전달하는 접속반을 포함하며, 상기 태양광 발전 장치에는 진동을 감지하는 제1진동감지센서가 구비되고, 상기 접속반에는 상기 제1진동감지센서와 이격된 위치에서 진동을 감지하는 제2진동감지센서와, 상기 발전 전력의 공급 경로를 차단하는 차단 스위치가 구비되며, 상기 차단 스위치는 상기 제1 및 제2진동감지센서에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 제어된다.
상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 상기 차단 스위치는 상기 공급 경로를 차단하도록 온(ON)되도록 이루어질 수 있다.
상기 태양광 발전 시스템은, 상기 차단 스위치가 온(ON)되는 경우 발전 중지와 관련된 알람을 전송하도록 이루어지는 알람부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제1기준강도 이하 제2기준강도 초과의 진동이 함께 감지되는 경우, 진동의 지속시간이 기준지속시간을 초과하면, 상기 차단 스위치는 상기 공급 경로를 차단하도록 온(ON)되도록 이루어질 수 있다.
상기 알람부는, 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 지진과 관련된 알람을 전송하고, 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제2기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 진동의 지속시간이 기준지속시간을 초과하면, 태풍과 관련된 알람을 전송하도록 이루어질 수 있다.
상기 태양광 발전 장치와 상기 접속반의 변형 정보를 이용하여 상기 차단 스위치가 상기 공급 경로를 차단하도록, 상기 태양광 발전 장치와 접속반에는 각각 변형감지센서가 더 구비될 수 있다.
아울러, 본 발명의 첫 번째 목적은, 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 지지하는 지지 구조물과, 상기 태양광 모듈 또는 상기 지지 구조물 중 적어도 하나에 설치되는 제1진동감지센서를 구비하는 태양광 발전 장치; 상기 태양광 모듈로부터 출력되는 발전 전력을 입력받아 전력 변환 장치로 전달하도록 구성되고, 제2진동감지센서와, 상기 발전 전력의 공급 경로를 차단하는 차단 스위치를 구비하는 접속반; 및 상기 제1 및 제2진동감지센서에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 상기 차단 스위치의 온오프를 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 자연재해 발생을 판별하도록 서로 이격된 상기 제1 및 제2진동감지센서에서 동시에 진동이 발생하는 경우를 감지하며, 상기 제어부는, 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 상기 차단 스위치를 온(ON)으로 전환하는 제어 신호를 생성하는 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적 중 하나인, 자연재해가 지나간 후, 재가동과 관련된 알람을 발생하도록 하기 위하여, 상기 차단 스위치가 온(ON)된 후, 기설정된 시간동안 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 상기 알람부는 발전 재개와 관련된 알람을 전송하도록 이루어질 수 있다.
또는, 상기 태양광 발전 장치와 상기 접속반의 변형 정보를 이용하여 상기 알람부가 발전 재개와 관련된 알람을 생성하도록, 상기 태양광 발전 장치와 접속반에는 각각 변형감지센서가 더 구비될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적 중 다른 하나인, 자연재해가 지나간 후, 자동으로 재가동되도록 하기 위하여, 상기 기준지속시간을 초과하여 상기 차단 스위치가 온(ON)된 후, 기설정된 시간동안 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 상기 차단 스위치는 상기 공급 경로를 연결하도록 오프(OFF)되도록 이루어질 수 있다.
또는, 상기 태양광 발전 장치에는 변형을 감지하는 제1변형감지센서가 더 구비되고, 상기 접속반에는 변형을 감지하는 제2변형감지센서가 더 구비되며, 상기 기준지속시간을 초과하여 상기 차단 스위치가 온(ON)된 후, 기설정된 시간동안 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 상기 차단 스위치는 상기 제1 및 제2변형감지센서에서 각각 감지된 변형 정보를 근거로 오프(OFF)되도록 이루어질 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 제어부는 제1 및 제2진동감지센서에 의해 동시에 진동이 감지되는 경우, 해당 진동의 크기와 지속시간을 이용하여 자연재해의 발생을 판별하고, 위험군 지진이나 태풍과 같은 자연재해가 발생한 것으로 판별되면 차단 스위치를 온으로 전환하는 제어 신호를 생성하도록 이루어진다. 이에 따라, 자연재해 발생시 발전 전력의 누설이 차단되어 화재 발생이 예방될 수 있다.
둘째, 제어부는 차단 스위치가 온된 후, 제1 및 제2진동감지센서를 이용하여 기설정된 시간동안 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되는지 여부로 자연재해 상황의 종료 여부를 판별하고, 자연재해 상황이 종료된 것으로 판별되면 알람을 전송하도록 이루어진다. 이에 따라, 관리자는 수신된 알람을 근거로 태양광 발전 시스템에 대한 육안 점검을 신속히 수행할 수 있다.
셋째, 태양광 발전 장치와 접속반에 설치된 제1 및 제2변형감지센서를 이용하여, 태양광 발전 시스템의 작동 불능 여부 내지는 재가동 가능 여부에 대한 점검을 보완함으로써, 본 발명이 보다 향상된 기능을 갖출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템의 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서, 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능의 일 예를 보인 순서도.
도 4는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서, 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능의 다른 일 예를 보인 순서도.
도 5는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서, 자연재해가 지나간 후 태양광 발전 시스템의 재가동과 관련된 기능의 일 예를 보인 순서도.
도 6은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템에서, 자연재해가 지나간 후 태양광 발전 시스템의 재가동과 관련된 기능의 다른 일 예를 보인 순서도.
도 7은 지진이 발생한 경우, 도 1의 태양광 발전 시스템이 작동하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면.
도 8은 태풍이 발생한 경우, 도 1의 태양광 발전 시스템이 작동하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명에 관련된 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하의 설명에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템(100)의 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템(100)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)은 태양광 발전 장치(10), 접속반(20), 관리 서버(30) 및 관리자 단말기(40)를 포함한다.
태양광 발전 장치(10)는 태양광 모듈(11), 지지 구조물(12) 및 제1진동감지센서(13)를 구비한다.
태양광 모듈(11)은 태양광의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 전력을 생성하고, 생성된 발전 전력을 출력하도록 이루어진다. 태양광 모듈(11)은 요구되는 발전량과 설치 환경을 고려하여 적어도 하나 이상 구비될 수 있다. 태양광 모듈(11)이 복수로 구비되는 경우, 태양광 모듈(11)은 상호 전기적으로 병렬 내지 직렬 연결되어 하나의 단위 태양광 스트링을 구성할 수 있다.
태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력은 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급된다. 즉, 출력 케이블은 태양광 모듈(11) 및 접속반(20)과 전기적으로 연결되어, 발전 전력의 공급 경로를 형성한다.
지지 구조물(12)은 지면에 설치되어 태양광 모듈(11)을 지면에 대하여 특정 각도로 경사지게 지지하도록 이루어진다. 지지 구조물(12)은 지면에 대한 태양광 모듈(11)의 경사 각도를 선택적으로 조절 가능하게 구성될 수 있다.
제1진동감지센서(13)는 태양광 모듈(11) 또는 지지 구조물(12) 중 적어도 하나에 설치된다. 예를 들어, 제1진동감지센서(13)는 태양광 모듈(11)의 일면에 설치되거나, 지지 구조물(12)을 구성하는 지지기둥에 설치될 수 있다.
제1진동감지센서(13)는 태양광 발전 장치(10)의 진동을 감지하고, 그에 따른 진동 신호를 생성 및 출력하도록 이루어진다. 제1진동감지센서(13)로서, 압전 가속도 방식, 외팔보 진동 방식, 광검출 방식 등으로 진동을 감지할 수 있는 다양한 기공지된 센서(가속도 센서, 자이로 센서 등)가 이용될 수 있다.
태양광 발전 장치(10)에는 제1변형감지센서(14)가 추가로 구비될 수 있다. 제1변형감지센서(14)는 태양광 모듈(11) 또는 지지 구조물(12) 중 적어도 하나에 설치된다. 일 예로, 제1변형감지센서(14)는 태양광 모듈(11)의 일면에 설치되거나, 지지 구조물(12)을 구성하는 지지기둥에 설치될 수 있다.
제1변형감지센서(14)는 태양광 발전 장치(10)의 변형을 감지하고, 그에 따른 변형감지신호를 생성 및 출력하도록 이루어진다. 예를 들어, 제1변형감지센서(14)는 태양광 발전 장치(10)의 가속도, 각속도 등을 이용하여 태양광 발전 장치(10)의 쓰러짐, 뒤틀림 등을 감지하도록 이루어질 수 있다.
제1변형감지센서(14)로서, 가속도 센서, 자이로 센서 등이 이용될 수 있다.
제1진동감지센서(13)와 제1변형감지센서(14)는 해당 기능을 모두 수행하는 하나의 센서로 구현될 수도 있다.
제1변형감지센서(14)가 제1진동감지센서(13)와 별개로 구성되는 경우, 제1진동감지센서(13)와 제1변형감지센서(14)는 접속반(20)과 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다. 무선 연결의 경우, 태양광 발전 장치(10)에는 제1진동감지센서(13)와 제1변형감지센서(14)에서 출력된 감지 신호를 접속반(20)으로 송신하기 위한 통신보드가 구비될 수 있다.
접속반(20)은 태양광 모듈(11)로부터 출력되는 발전 전력을 입력받아 인버터 등과 같은 전력 변환 장치(50)로 전달하도록 이루어진다.
접속반(20)은 태양광 모듈(11), 제1진동감지센서(13) 및 제1변형감지센서(14)와 각각 전기적으로 연결되어, 태양광 모듈(11)에서 출력되는 전류값 및 전압값을 포함한 발전 정보와, 제1진동감지센서(13) 및 제1변형감지센서(14)에서 각각 출력되는 감지 신호를 수집하도록 이루어진다.
접속반(20)에는 제2진동감지센서(22)가 구비된다. 제2진동감지센서(22)는 접속반(20)의 진동을 감지하고, 그에 따른 진동 신호를 생성 및 출력하도록 이루어진다. 제2진동감지센서(22)로서, 압전형 가속도센서, 외팔보 센서 등 진동을 감지할 수 있는 다양한 기공지된 센서가 이용될 수 있다.
접속반(20)에는 제2변형감지센서(23)가 추가로 구비될 수 있다. 제2변형감지센서(23)는 접속반(20)의 변형을 감지하고, 그에 따른 변형감지신호를 생성 및 출력하도록 이루어진다. 예를 들어, 제2변형감지센서(23)는 접속반(20)의 가속도, 각속도 등을 이용하여 접속반(20)의 쓰러짐, 기울어짐 등을 감지하도록 이루어질 수 있다.
제2변형감지센서(23)로서, 가속도 센서, 자이로 센서 등이 이용될 수 있다.
제2진동감지센서(22)와 제2변형감지센서(23)는 해당 기능을 모두 수행하는 하나의 센서로 구현될 수도 있다.
접속반(20)에는 태양광 모듈(11)로부터 출력되는 발전 전력의 공급 경로를 차단하는 차단 스위치(21)가 구비된다. 차단 스위치(21)는 발전 전력의 공급 경로를 형성하는 출력 케이블과 접속반(20)의 전기적 연결을 온/오프(ON/OFF)하도록 구성된다. 차단 스위치(21)가 온(ON)된 경우, 발전 전력의 공급 경로는 차단되며, 차단 스위치(21)가 오프(OFF)된 경우, 발전 전력의 공급 경로는 연결된다.
차단 스위치(21)는, 후술하는 바와 같이, 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 근거로 제어된다. 차단 스위치(21)는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)뿐만 아니라 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 근거로 제어될 수도 있다.
이처럼, 접속반(20)은 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)이 설치된 외부 환경의 변화에 대응하여 태양광 모듈(11)에서 출력되는 발전 전력을 제어함으로써 화재 발생을 사전에 예방할 수 있도록 이루어진다.
아울러, 접속반(20)은 연결된 태양광 모듈(11)의 개수에 따라 적절한 개수의 접속 단자와 전기 역류방지, 합선, 과전류 등을 차단시켜주는 기능을 수행하기 위한 차단기, 릴레이 등의 안전장치를 구비할 수 있다.
관리 서버(30)는 접속반(20)과 통신망을 통해 연결되어, 접속반(20)에서 수집한 태양광 모듈(11)의 발전 정보와, 제1진동감지센서(13), 제1변형감지센서(14), 제2진동감지센서(22) 및 제2변형감지센서(23)에서 각각 감지된 감지 신호를 수신 및 저장하도록 이루어진다(저장 데이터). 관리 서버(30)는 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)에서 각각 감지된 변형감지신호를 기반으로 태양광 모듈(11)과 접속반(20)의 변형량을 분석할 수도 있다(분석 데이터).
관리자 단말기(40)는 관리 서버(30)와 연결되어 관리 서버(30)의 저장 데이터와 분석 데이터를 모니터링할 수 있다. 관리자 단말기(40)는 통상의 PC(Personal Computer), 스마트폰이나 태블릿 PC와 같은 모바일 단말기 중 어느 하나일 수 있다.
관리자 단말기(40)는 관리 서버(30)에 정보를 요청하고 이에 응답하여 괸리 서버로부터 수신한 데이터를 시각화하여 표시함으로써, 상기 관리자가 용이하게 태양광 발전 시스템(100)의 운영 상황과 구조물의 안전 상태를 모니터링할 수 있도록 한다.
태양광 발전 시스템(100)은, 알람 신호를 생성하여 출력 또는 전송하도록 이루어지는 알람부를 더 포함할 수 있다. 알람부는 경보장치를 통하여 알람을 출력하거나 관리자 단말기(40)에 알람을 전송하도록 이루어진다. 알람부는 접속반(20) 또는 관리 서버(30)에 구비될 수 있다.
상술한 태양광 발전 시스템(100)은 제어부에 의해 제어되며, 상기 제어부는 접속반(20) 또는 관리 서버(30)에 구비될 수 있다. 제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 자연재해의 발생 여부 감지하고, 감지 결과에 따라 차단 스위치(21)의 온/오프를 제어한다. 차단 스위치(21)의 온/오프 제어를 위하여, 제어부는 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)에서 각각 감지된 변형감지정보를 함께 이용할 수도 있다.
이하에서는, 지진, 태풍 등의 자연재해 발생을 감지하고, 자연재해의 발생이 감지되는 경우 발전전력의 공급경로를 차단하는 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템(100)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템(100)에서, 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능의 일 예를 보인 순서도이다.
도 3을 참조하면, 태양광 발전 시스템(100)이 정상 작동하는 경우, 차단 스위치(21)는 오프로 유지된다. 즉, 발전 전력의 공급 경로를 형성하는 출력 케이블과 접속반(20)이 전기적으로 연결되어, 태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력은 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급된다.
태양광 발전 장치(10)에 구비되는 제1진동감지센서(13)와 접속반(20)에 구비되는 제2진동감지센서(22)는 진동을 감지하도록 이루어진다(S101). 즉, 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)는 서로 이격된 위치에서 진동을 감지하도록 구성된다.
지진이나 태풍과 같은 자연재해가 발생하게 되면, 옥외에 설치되는 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)은 그 영향을 고스란히 받아 흔들리게 된다. 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)는 흔들림의 정도, 다시 말해서 진동의 강도를 감지한다.
제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 자연재해의 발생 여부 감지하고, 감지 결과에 따라 차단 스위치(21)의 온/오프를 제어한다. 즉, 차단 스위치(21)는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에서 각각 감지된 진동 정보에 근거하여 제어된다.
지진이나 태풍은 서로 이격된 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20) 모두에 함께 영향을 미친다. 이를 고려하여, 제어부는 자연재해 발생을 판별하도록 서로 이격된 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에서 동시에 진동이 발생하는 경우를 감지한다.
제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에서 동시에 진동이 감지되면, 제어부는 해당 진동의 강도에 따라 차단 스위치(21)를 제어한다(S102). 본 실시예에서는, 위험군 지진이 발생한 것으로 판단하는 기준이 되는 강도를 제1기준강도로, 위험군 태풍이 발생한 것으로 판단하는 기준이 되는 강도를 제2기준강도로 설정한다. 이때, 제1기준강도는 제2기준강도보다 높다.
제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 위험군 지진이 발생한 것으로 판단하여, 차단 스위치(21)를 오프에서 온으로 전환하는 제어 신호를 생성한다(S103, S104). 차단 스위치(21)가 온으로 전환됨에 따라, 출력 케이블과 접속반(20)의 전기적 연결이 끊어져, 발전 전력의 공급 경로가 차단된다. 즉, 태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력이 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급되는 것이 차단된다.
알람부는 차단 스위치(21)가 온되는 경우, 발전 중지와 관련된 알람을 전송하도록 이루어진다(S105). 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 알람부는 지진과 관련된 알람을 함께 전송하도록 이루어질 수 있다.
제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 해당 진동의 지속시간을 감지한다(S106, S107). 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 기준지속시간을 초과하여 지속되면, 제어부는 위험군 태풍이 발생한 것으로 판단하여, 차단 스위치(21)를 오프에서 온으로 전환하는 제어 신호를 생성한다(S108, S109).
차단 스위치(21)가 온으로 전환됨에 따라, 출력 케이블과 접속반(20)의 전기적 연결이 끊어져, 발전 전력의 공급 경로가 차단된다. 즉, 태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력이 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급되는 것이 차단된다.
알람부는 차단 스위치(21)가 온되는 경우, 발전 중지와 관련된 알람을 전송하도록 이루어진다(S110). 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되는 경우, 해당 진동이 기준지속시간을 초과하여 지속되면, 알람부는 태풍과 관련된 알람을 함께 전송하도록 이루어질 수 있다.
참고로, 제어부는 제2기준강도 이하의 진동이 감지되는 경우, 위험군 자연재해 발생이 아닌 것으로 판단하여, 아무런 제어 신호를 생성하지 않는다. 따라서, 차단 스위치(21)는 오프로 유지된다.
상술한 바와 같이, 제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 동시에 진동이 감지되는 경우, 해당 진동의 크기와 지속시간을 이용하여 자연재해의 발생을 판별하고, 위험군 지진이나 태풍과 같은 자연재해가 발생한 것으로 판별되면 차단 스위치(21)를 온으로 전환하는 제어 신호를 생성하도록 이루어진다. 이에 따라, 자연재해 발생시 발전 전력의 누설이 차단되어 화재 발생이 예방될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템(100)에서, 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능의 다른 일 예를 보인 순서도이다.
본 실시예는 앞선 도 3에 도시된 실시예 대비 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 추가적으로 이용하고 있다는 점에서만 차이가 있다. 따라서, 앞선 실시예와 같은 기능/프로세스는 앞서 설명한 것으로 갈음하고, 아래에서는 추가된 기능/프로세스에 대해서 설명하기로 한다.
태양광 발전 장치(10)에 구비되는 제1변형감지센서(14)와 접속반(20)에 구비되는 제2변형감지센서(23)는 변형을 감지하도록 이루어진다(S202). 따라서, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 이용하면, 태양광 발전 장치(10) 및 접속반(20)의 변형(쓰러짐, 뒤틀림, 기울어짐 등)이 감지될 수 있다.
앞선 실시예에서 설명한 위험군 지진이나 태풍의 자연재해가 아니더라도, 경우에 따라서는 태양광 발전 장치(10)나 접속반(20)이 상당한 영향을 받는 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우를 고려하여, 제어부는 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 이용하여 태양광 발전 장치(10) 또는 접속반(20)이 정상 작동이 가능한 상태인지 여부를 판별한다.
구체적으로, 제어부는 제2기준강도 이하의 진동이 감지되는 경우, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 이용하여 진동 발생 전후로 태양광 발전 장치(10) 또는 접속반(20)의 변형이 있는지 여부를 판별한다.
제어부는, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23) 중 적어도 하나에 의해 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지되는 경우, 태양광 발전 시스템(100)의 정상 작동이 어려운 상태로 판단하여, 차단 스위치(21)를 오프에서 온으로 전환하는 제어 신호를 생성한다(S212, S213).
차단 스위치(21)가 온으로 전환됨에 따라, 출력 케이블과 접속반(20)의 전기적 연결이 끊어져, 발전 전력의 공급 경로가 차단된다. 즉, 태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력이 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급되는 것이 차단된다.
알람부는 차단 스위치(21)가 온되는 경우, 발전 중지와 관련된 알람을 전송하도록 이루어진다(S214). 알람부는 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지된 변형감지센서 별로 서로 다른 알람을 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 진동 발생 전후로 제1변형감지센서(14)에 의해 감지된 변형량이 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 A알람을 전송하고, 진동 발생 전후로 제2변형감지센서(23)에 의해 감지된 변형량이 상기 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 B알람을 전송하도록 구성될 수 있다. 진동 발생 전후로 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)에 의해 감지된 변형량이 상기 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 A알람과 B알람을 함께 전송하도록 구성됨은 자명하다.
이하에서는, 자연재해가 지나간 후, 재가동과 관련된 알람을 발생하거나 자동으로 재가동되도록 하는 태양광 발전 시스템(100)에 관하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템(100)에서, 자연재해가 지나간 후 태양광 발전 시스템(100)의 재가동과 관련된 기능의 일 예를 보인 순서도이다.
도 5를 참조하면, 제어부는 차단 스위치(21)가 온으로 전환된 후, 경과시간을 모니터링하도록 이루어진다(S301, S302). 참고로, 차단 스위치(21)가 온으로 전환되더라도 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)는 계속 진동을 감지하도록 이루어진다.
차단 스위치(21)가 온된 후, 기설정된 시간동안 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 알람부는 발전 재개와 관련된 알람을 전송하도록 이루어진다(S303, S304). 예를 들어, 알람부는 관리자의 단말기에 자연재해 상황의 종료, 태양광 발전 시스템(100)의 재가동을 위한 육안 점검 필요 등과 같은 정보를 전송할 수 있다.
앞서 언급된 기설정된 강도는 차단 스위치(21)가 온으로 전환되는 근거가 된 기준강도와 같거나 이보다 낮게 설정되는 것이 바람직하다.
일 예로, 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되어 차단 스위치(21)가 온된 경우, 상기 기설정된 강도는 제1기준강도와 같거나 이보다 낮게 설정된다.
다른 일 예로, 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되고, 해당 진동이 기준지속시간을 초과하여 지속되어 차단 스위치(21)가 온된 경우, 상기 기설정된 강도는 제2기준강도와 같거나 이보다 낮게 설정된다.
상술한 바와 같이, 제어부는 차단 스위치(21)가 온된 후, 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 기설정된 시간동안 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되는지 여부로 자연재해 상황의 종료 여부를 판별하고, 자연재해 상황이 종료된 것으로 판별되면 알람을 전송하도록 이루어진다. 이에 따라, 관리자는 수신된 알람을 근거로 태양광 발전 시스템(100)에 대한 육안 점검을 신속히 수행할 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 태양광 발전 시스템(100)에서, 자연재해가 지나간 후 태양광 발전 시스템(100)의 재가동과 관련된 기능의 다른 일 예를 보인 순서도이다.
본 실시예는 앞선 도 5에 도시된 실시예 대비 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 추가적으로 이용하고 있다는 점에서만 차이가 있다. 따라서, 앞선 실시예와 같은 기능/프로세스는 앞서 설명한 것으로 갈음하고, 아래에서는 추가된 기능/프로세스에 대해서 설명하기로 한다.
일반적으로, 자연재해 상황이 종료된 경우, 육안 점검을 수행하여 태양광 발전 장치(10)나 접속반(20)의 파손이 발견되지 않으면, 태양광 발전 시스템(100)을 재가동시키게 된다. 이때, 육안 점검시 주요 확인 사항에는 태양광 모듈(11)의 쓰러짐, 뒤틀림, 기울어짐 여부, 접속반(20)의 쓰러짐, 기울어짐 여부 등이 포함된다.
제어부는 기설정된 시간동안 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우(S403), 그 다음 단계로서 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 상술한 주요 확인 사항을 점검하도록 이루어진다. 즉, 제어부는 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 이용하여 태양광 발전 장치(10) 또는 접속반(20)이 정상 작동이 가능한 상태인지 여부를 판별한다.
구체적으로, 제어부는 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)를 이용하여 차단 스위치(21)의 온 전후로 태양광 발전 장치(10) 또는 접속반(20)의 변형이 있는지 여부를 판별한다(S404).
제어부는, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23) 중 적어도 하나에 의해 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지되는 경우, 태양광 발전 시스템(100)의 재가동이 어려운 상태로 판단하여, 알람이 전송되도록 알람부를 제어한다(S405). 이때, 알람부는 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지된 변형감지센서 별로 서로 다른 알람을 전송하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 차단 스위치(21)의 온 전후로 제1변형감지센서(14)에 의해 감지된 변형량이 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 a알람을 전송하고, 차단 스위치(21)의 온 전후로 제2변형감지센서(23)에 의해 감지된 변형량이 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 b알람을 전송하도록 구성될 수 있다. 차단 스위치(21)의 온 전후로 제1 및 제2변형감지센서(14, 23)에 의해 감지된 변형량이 기설정된 허용량을 초과하는 경우에는 a알람과 b알람을 함께 전송하도록 구성됨은 자명하다.
관리자는 수신된 알람을 근거로 해당 구성에 대한 보다 면밀한 육안 점검을 수행할 수 있다. 예를 들어, a알람이 전송된 경우, 관리자는 태양광 발전 장치(10)에 대한 보다 면밀한 육안 점검을 수행하게 된다.
제어부는, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23) 중 적어도 하나에 의해 차단 스위치(21)의 온 전후로 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지되지 않는 경우, 태양광 발전 시스템(100)의 재가동이 가능한 상태로 판단하여, 알람이 전송되도록 알람부를 제어할 수 있다.
나아가, 제어부는, 태양광 발전 시스템(100)의 재가동이 가능한 상태로 판별된 경우, 태양광 발전 시스템(100)이 자동으로 재가동되도록 차단 스위치(21)를 제어할 수 있다(S406).
이러한 자동 재가동 기능은 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)에 의해 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 함께 감지되고, 해당 진동이 기준지속시간을 초과하여 지속되어 차단 스위치(21)가 온된 경우에만 실행되도록 구성될 수 있다.
이 경우는 위험군 태풍이 발생한 것으로 판별된 경우로서, 지반의 붕괴가 나타나는 지진과 달리, 태풍은 지나간 후 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20) 자체에 문제가 없다면 재가동이 가능하기 때문이다.
상술한 기능을 구체적으로 설명하면, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23) 중 적어도 하나에 의해 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지되지 않는 경우, 제어부는 태양광 발전 시스템(100)의 재가동이 가능한 상태로 판단하여, 차단 스위치(21)를 오프로 전환하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 따라서, 발전 전력의 공급 경로를 형성하는 출력 케이블과 접속반(20)이 전기적으로 연결되어, 태양광 모듈(11)에서 생성된 발전 전력은 출력 케이블을 통하여 접속반(20)으로 공급된다.
이때, 알람부는 차단 스위치(21)의 오프에 대응하여, 발전 재개와 관련된 알람을 전송하도록 이루어질 수 있다.
이하에서는, 위험군 지진과 태풍이 발생한 경우를 각각 예로 들어 태양광 발전 시스템(100)이 작동하는 과정을 구체적으로 설명한다.
도 7은 지진이 발생한 경우, 도 1의 태양광 발전 시스템(100)이 작동하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 지진이 발생하면 약한 진동을 수반하는 P파(Primary Wave)가 먼저 도달하고 이후 강한 진동을 수반하는 S파(Secondary Wave)가 도달한다.
제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 제1기준강도보다 높은 P파의 진동이 감지되는 경우, 차단 스위치(21)를 온으로 전환하는 제어 신호를 생성한다. 즉, P파보다 진동 강도가 큰 S파가 도달하기 전에 태양광 발전 장치(10)에서 접속반(20)으로의 발전 전력 공급 경로가 차단되어, 전력 공급으로 인한 화재 발생이 미연에 방지된다.
아울러, 알람부는 지진 발생과 관련된 알람을 전송한다. 알람을 통하여, 관리자는 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)이 설치된 지역에 위험군 지진이 발생하였고, 태양광 발전 장치(10)에서 접속반(20)으로의 발전 전력 공급 경로가 차단되었음을 인지할 수 있다.
차단 스위치(21)가 온된 후, 제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 기설정된 시간(T1)동안 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되는지 여부를 판별한다. 본 실시예에서는, 네 번의 기설정된 시간(T1)동안에는 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되었다. 그러나 다섯번째 기설정된 시간(T1)동안에는 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않았고, 이에 따라 제어부는 발전 재개와 관련된 알람이 전송되도록 알람부를 제어한다.
관리자는 알람을 통하여 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)이 설치된 지역에서의 지진 상황이 종료되었음을 인지할 수 있으며, 후속 조치로서 재가동을 위한 육안 검사를 실시할 수 있다.
도 8은 태풍이 발생한 경우, 도 1의 태양광 발전 시스템(100)이 작동하는 과정의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 태풍이 발생하면 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)은 강한 바람의 영향을 받아 흔들리게 된다.
제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 제1기준강도 이하 제2기준강도를 초과하는 진동이 감지되는 경우, 해당 진동의 지속시간이 기준지속시간(t)을 초과하면 차단 스위치(21)를 온으로 전환하는 제어 신호를 생성한다.
아울러, 알람부는 태풍 발생과 관련된 알람을 전송한다. 알람을 통하여, 관리자는 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)이 설치된 지역에 위험군 태풍이 발생하였고, 태양광 발전 장치(10)에서 접속반(20)으로의 발전 전력 공급 경로가 차단되었음을 인지할 수 있다.
차단 스위치(21)가 온된 후, 제어부는 제1 및 제2진동감지센서(13, 22)를 이용하여 기설정된 시간(T2)동안 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되는지 여부를 판별한다. 여기서 언급된 기설정된 시간(T2)은 앞선 도 7에서 언급된 기설정된 시간(T1)과 상이할 수도 있고 동일할 수도 있다.
본 실시예에서는, 세 번의 기설정된 시간(T2)동안에는 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되었다. 그러나 네번째 기설정된 시간(T2)동안에는 기설정된 강도를 초과하는 진동이 감지되지 않았고, 이에 따라 제어부는 발전 재개와 관련된 알람이 전송되도록 알람부를 제어한다.
관리자는 알람을 통하여 태양광 발전 장치(10)와 접속반(20)이 설치된 지역에서의 태풍 상황이 종료되었음을 인지할 수 있으며, 후속 조치로서 재가동을 위한 육안 검사를 실시할 수 있다.
경우에 따라서는, 앞서 도 6에서 설명한 바와 같이, 제어부는, 제1 및 제2변형감지센서(14, 23) 중 적어도 하나에 의해 차단 스위치(21)의 온 전후로 기설정된 허용량을 초과하는 변형이 감지되지 않는 경우, 태양광 발전 시스템(100)이 자동으로 재가동되도록 차단 스위치(21)를 오프시킬 수 있다.

Claims (12)

  1. 태양광 모듈과, 상기 태양광 모듈을 지지하는 지지 구조물과, 상기 태양광 모듈 또는 상기 지지 구조물 중 적어도 하나에 설치되는 제1진동감지센서를 구비하는 태양광 발전 장치;
    상기 태양광 모듈로부터 출력되는 발전 전력을 입력받아 전력 변환 장치로 전달하도록 구성되고, 제2진동감지센서와, 상기 발전 전력의 공급 경로를 차단하는 차단 스위치를 구비하는 접속반;
    상기 제1 및 제2진동감지센서에서 각각 감지된 진동 정보를 이용하여 상기 차단 스위치의 온오프를 제어하는 제어부; 및
    상기 차단 스위치의 온오프에 대응하여 알람을 전송하도록 이루어지는 알람부를 포함하며,
    상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 제1기준강도 초과의 진동이 함께 감지되는 경우, 상기 제어부는 상기 차단 스위치를 온(ON)으로 전환하는 제어 신호를 생성하고, 상기 알람부는 지진과 관련된 알람을 전송하며,
    상기 차단 스위치가 온(ON)된 후, 기설정된 시간동안 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제1기준강도 이하의 제1설정강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 상기 차단 스위치가 온(ON)으로 유지되는 상태에서 상기 알람부는 육안 점검과 관련된 알람을 전송하며,
    상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제1기준강도 이하 제2기준강도 초과의 진동이 함께 감지되는 경우, 진동의 지속시간이 기준지속시간을 초과하면, 상기 제어부는 상기 차단 스위치를 온(ON)으로 전환하는 제어 신호를 생성하고, 상기 알람부는 태풍과 관련된 알람을 전송하며,
    상기 기준지속시간을 초과하여 상기 차단 스위치가 온(ON)된 후, 기설정된 시간동안 상기 제1 및 제2진동감지센서에 의해 상기 제2기준강도 이하의 제2설정강도를 초과하는 진동이 감지되지 않는 경우, 상기 제어부는 상기 공급 경로를 연결하도록 상기 차단 스위치를 오프(OFF)로 전환하는 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 자연재해 발생 감지 및 발전전력 공급경로 차단 기능을 구비하는 태양광 발전 시스템.
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