KR102159768B1 - Apparatus and method for diagnosing hot spot of photovoltaic array - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치에 관한 것으로, 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값을 산출하고, 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 손실 추정부; 그리고, 손실 추정부에서 산출한 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값으로부터 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 산출하고, 산출된 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 설정된 기준값과 비교하여, 기준값을 만족하는 발생횟수가 설정값을 초과하는 경우 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생한 것으로 판단하는 Hot Spot 발생여부 판단부;를 포함한다. 이로 인해, 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 진단을 위해 특수장비를 구비하여 직접 태양광시스템을 정비하지 않고서도 태양광발전 어레이의 Hot Spot을 진단할 수 있으므로, 태양광발전 시스템의 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 성능 및 품질을 보증할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array, comprising: a loss estimating unit that calculates an actual measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array and calculates an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array; And, from the actual measured value of the photovoltaic array mismatch loss calculated by the loss estimator and the estimated value of the photovoltaic array mismatch loss, the difference value of the photovoltaic array mismatch loss is calculated, and the calculated photovoltaic array mismatch loss difference And a hot spot generation determination unit that compares the value with a set reference value and determines that a hot spot has occurred in the photovoltaic array when the number of occurrences satisfying the reference value exceeds the set value. Therefore, it is possible to diagnose the hot spot of the photovoltaic power generation array without having to directly maintain the photovoltaic system by providing special equipment to diagnose the occurrence of the hot spot of the photovoltaic power generation array. There is an effect that can reduce cost and guarantee performance and quality.

Figure 112018068429002-pat00019
Figure 112018068429002-pat00019

Description

태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING HOT SPOT OF PHOTOVOLTAIC ARRAY}Photovoltaic array hot spot diagnosis device and method {APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING HOT SPOT OF PHOTOVOLTAIC ARRAY}

본 발명은 태양광발전 어레이의 Hopt Spot 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 태양광발전 시스템의 운전 중에 데이터베이스로부터 소정 주기로 획득된 태양광발전 시스템의 계측데이터로부터 태양광발전 시스템의 출력전력이 저하되는 것을 모니터링하고, 이로부터 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생한 것으로 진단하여, 태양광발전 어레이의 신속한 고장복구 및 유지보수 결정을 하도록 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing Hopt Spot of a photovoltaic array, and more particularly, output of a photovoltaic system from measurement data of a photovoltaic system acquired at a predetermined period from a database during operation of the photovoltaic system. The present invention relates to a hot spot diagnostic device for solar photovoltaic arrays that monitors the power drop and diagnoses that a hot spot has occurred in the photovoltaic array from this, and makes quick failure recovery and maintenance decisions for the photovoltaic array. .

태양광발전 시스템은 입력에너지인 일조강도를 직류전력으로 변환하여 출력하는 태양광발전 어레이와 태양광발전 어레이의 직류전력을 교류전력으로 변환하는 출력하는 태양광발전 인버터로 구성된다. 이러한 태양광발전 시스템의 태양광발전 모듈은 온도, 습도, 전력손실 및 주변 환경의 영향에 민감한 부품들로 구성되어 있어, 고장 발생시 태양광발전 어레이는 기대했던 발전성능이 나오지 않는 경우가 발생한다.The photovoltaic power generation system is composed of a photovoltaic power generation array that converts the input energy intensity of sunlight into DC power and outputs it, and a photovoltaic power generation inverter that outputs the DC power of the photovoltaic power generation array into AC power. The photovoltaic power generation module of such a photovoltaic power generation system is composed of parts sensitive to the influence of temperature, humidity, power loss, and the surrounding environment, so when a failure occurs, the photovoltaic power generation array may not produce the expected power generation performance.

태양광발전 어레이는 주로 옥외에 설치되고 있어, 태양광발전 어레이에 음영이 발생하거나, 태양광발전 어레이의 결선부위에 회로 결함이 발생하거나, 또는 태양광발전 모듈의 출력전력 편차에 따른 단락전류 감소로 인해, 태양광발전 어레이의 국부 과열 현상인 Hot Spot이 발생된다. 또한, Hot Spot이 발생하는 경우, 태양전지 셀 혹은 유리 파손, 납땜부위 용융에 의한 태양광발전 어레이의 출력전력 저하, 태양광발전 모듈의 열화로 이어진다.Solar photovoltaic arrays are mainly installed outdoors, so shading occurs in the photovoltaic array, circuit defects occur in the wiring of the photovoltaic array, or short-circuit current is reduced due to variations in output power of the photovoltaic module. As a result, a hot spot, which is a local overheating phenomenon of the solar power array, occurs. In addition, when a hot spot occurs, the solar cell or glass is damaged, the output power of the photovoltaic array is lowered due to melting of the soldering area, and the photovoltaic module is deteriorated.

그리고, 태양광발전 모듈의 Hot Spot 발생으로 인한 태양광발전 어레이의 출력전력 감소에 따라, 태양광발전 어레이의 안정성 감소 및 경제적 손실이 유발된다.In addition, as the output power of the photovoltaic power generation array decreases due to the hot spot of the photovoltaic power generation module, the stability of the photovoltaic power generation array decreases and economic loss is caused.

그러나, 태양광발전 모듈의 Hot Spot 발생여부를 육안으로 판단하거나 원격에서 판단하기 어렵고, 현장에서 열화상 카메라 등의 특수장비를 이용하여 Hot Spot 발생여부를 진단해야 하므로, 태양광발전 모듈의 Hot Spot 발생여부 진단에 시간적, 경제적 비용이 발생하는 한계점이 있다.However, it is difficult to determine whether a hot spot of a solar power module has occurred with the naked eye or remotely, and it is necessary to diagnose whether a hot spot has occurred using special equipment such as a thermal imaging camera at the site. There is a limitation in that time and economic costs are incurred in diagnosing the occurrence of occurrence.

이에 따라, 별도의 특수 장비 없이, 태양광발전 시스템에서 수집된 계측데이터로부터 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 진단하여, 태양광발전 어레이 운전의 신속한 고장복구와 태양광발전 어레이의 유지보수 결정에 이용할 수 있는 진단정보를 제공하는 기술의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, by diagnosing the occurrence of hot spots of the photovoltaic array from the measurement data collected from the photovoltaic power generation system without any special equipment, rapid failure recovery of the photovoltaic power generation array operation and the maintenance of the photovoltaic power generation array are determined. There is a need to develop a technology that provides diagnostic information that can be used in the future.

대한민국 등록특허공보 제10-1065862(태양전지 어레이의 부분 음영 판단에 따른 태양광 발전 시스템의 최대전력 추정방법)Republic of Korea Patent Publication No. 10-1065862 (A method of estimating the maximum power of a solar power generation system according to the determination of partial shade of a solar cell array)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 데이터베이스로부터 소정 주기로 획득한 정보들로부터 태양광발전 어레이의 Hot Spot으로 인해 태양광발전 시스템의 출력전력이 떨어지는 것을 진단하고, 이를 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단정보로서 제공하여, 태양광발전 시스템의 효율적인 사후 유지관리 체계 구축 및 이로 인한 태양광발전 시스템의 성능 및 품질을 보증, 향상하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to diagnose that the output power of the photovoltaic power generation system is falling due to the hot spot of the photovoltaic power generation array from the information obtained from the database at a predetermined period, and this is used as the hot spot diagnosis information of the photovoltaic power generation array. By providing, it is to establish an efficient post-maintenance system for the solar power generation system and to guarantee and improve the performance and quality of the solar power system.

본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치는 태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간으로부터 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값을 산출하고, 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값으로부터 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 손실 추정부; 그리고, 상기 손실 추정부에서 산출한 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값으로부터 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 산출하고, 산출된 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 설정된 기준값과 비교하여, 기준값을 만족하는 횟수가 설정값을 초과하는 경우 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생한 것으로 판단하는 Hot Spot 발생여부 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The hot spot diagnosis apparatus of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention includes solar equivalent operating time, equivalent operating time of a photovoltaic array, optimum equivalent operating time of a photovoltaic array, and temperature correction of a photovoltaic power generation array. Calculate the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic power generation array from the equivalent operating time, estimate the DC voltage of the photovoltaic power generation array taking into account aging according to the operating years, the optimal equivalent operating time of the photovoltaic power generation array, and A loss estimating unit for calculating an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array from the estimated value of the equivalent operating time after temperature correction and the estimated value of the equivalent operating time of the photovoltaic array; And, from the actual measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array calculated by the loss estimating unit and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array, the difference value of the photovoltaic array mismatch loss is calculated, And a hot spot determination unit that compares the mismatch loss difference value with a set reference value, and determines that a hot spot has occurred in the photovoltaic array when the number of times that the reference value is satisfied exceeds the set value.

상기 태양 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 상기 태양광발전 어레이의 온도 보정 후 등가 가동시간을 산출하여 상기 손실 추정부에 제공하는 등가 가동시간 산출부; 그리고, 상기 태양 등가 가동시간과 태양광발전 어레이의 표면온도로부터, 상기 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값을 산출하여 상기 손실 추정부에 제공하는 등가 가동시간 추정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The solar equivalent operating time, the equivalent operating time of the photovoltaic power generation array, the optimum equivalent operating time of the photovoltaic power generation array, and the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic power generation array are calculated and provided to the loss estimation unit. Operation time calculation unit; And, from the solar equivalent operating time and the surface temperature of the photovoltaic array, the DC voltage estimate value of the photovoltaic power generation array considering aging according to the operating years, the optimal equivalent operating time estimate value of the photovoltaic power generation array, and the photovoltaic power generation And an equivalent operating time estimation unit for calculating an equivalent operating time estimate value after temperature correction of the array and an equivalent operating time estimation value of the photovoltaic array and providing the loss estimation unit to the loss estimation unit.

상기 등가 가동시간 산출부는 하기의 식 1 및 식 2로부터 상기 태양 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 상기 태양광발전 어레이의 온도 보정 후 등가 가동시간을 산출하는 것을 특징으로 한다.The equivalent operation time calculation unit after correction of the solar equivalent operation time, the equivalent operation time of the photovoltaic array, the optimum equivalent operation time of the photovoltaic power generation array, and the temperature of the photovoltaic power generation array from Equations 1 and 2 below. It is characterized by calculating the equivalent operating time.

[식 1][Equation 1]

Figure 112018068429002-pat00001
Figure 112018068429002-pat00001

[식 2][Equation 2]

Figure 112018068429002-pat00002
Figure 112018068429002-pat00002

(이때, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Ga,meas는 경사면 일사강도 (W/m2), Ga,ref는 일사강도 1,000(W/m2), Ya,meas는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 실측값, Pa,meas는 태양광발전 어레이 직류전력(W), Pas는 표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량(W), Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 실측값, Tm,meas는 태양광발전 어레이 표면온도 실측값, Ia,meas는 태양광발전 어레이 직류전류 실측값, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수, Ra는 태양광발전 어레이 직류선로 저항임.)(At this time, Y r,meas is the solar equivalent operating time, G a,meas is the insolation intensity on the slope (W/m 2 ), G a,ref is the insolation intensity 1,000 (W/m 2 ), and Y a,meas is the solar power Actual measurement of power generation array equivalent operating time, P a,meas is the solar photovoltaic array DC power (W), P as is the solar photovoltaic array installation capacity (W) under standard test conditions (STC), and Y ao,meas is solar Photovoltaic array optimal equivalent operating time measured value, Y at,meas is the equivalent operating time measured value after photovoltaic array temperature correction, T m,meas is the measured surface temperature of the photovoltaic array, and I a,meas are solar photovoltaic power generation. Array DC current measured value, α m is the solar photovoltaic array maximum performance factor, α t is the photovoltaic array temperature correction factor, and R a is the photovoltaic array DC line resistance.)

상기 등가 가동시간 추정부는 하기의 식 3으로부터 상기 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값 을 산출하는 것을 특징으로 한다.The equivalent operating time estimating unit is the DC voltage estimation value of the photovoltaic power generation array taking into account aging according to the operating years from Equation 3 below, the optimal equivalent operating time estimation value of the photovoltaic power generation array, and the equivalent after temperature correction of the photovoltaic power generation array It characterized in that it calculates the operating time estimate value and the equivalent operating time estimate value of the photovoltaic array.

[식 3][Equation 3]

Figure 112018068429002-pat00003
Figure 112018068429002-pat00003

(이때, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 추정값, Ya,esti는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값, Dv,aging는 태양광발전 어레이 전압 노화계수, Oyear는 운전년수, Ia,meas는 태양광발전 어레이 직류전류 실측값, Ra 태양광발전 어레이 직류선로 저항, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수, at, bt는 태양광발전 어레이 온도계수, av, bv는 태양광발전 어레이 전압보정계수, Nseries는 태양광발전 모듈 직렬개수, Nparallel는 태양광발전 스트링 병렬개수임.)(At this time, Y ao,esti is the estimated value of the optimal operating time of the solar power array, Y at,esti is the estimated value of the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array, Y a,esti is the estimated value of the equivalent operating time of the solar power array, V a,esti is the estimated value of the photovoltaic array DC voltage, D v,aging is the photovoltaic array voltage aging factor, O year is the number of operating years, I a,meas is the actual measured value of the photovoltaic array DC current, and R a is PV array DC line resistance, α m is PV array maximum performance factor, α t is PV array temperature correction factor, a t , b t is PV array temperature coefficient, a v , b v is solar Photovoltaic array voltage correction factor, N series is the number of solar power modules in series, N parallel is the number of solar power strings in parallel.)

상기 손실 추정부는 하기의 식 4를 이용하여 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값을 산출하는 것을 특징으로 한다.The loss estimating unit is characterized in that it calculates the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array using Equation 4 below.

[식 4][Equation 4]

Figure 112018068429002-pat00004
Figure 112018068429002-pat00004

(이때, Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 실측값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값임.)(At this time, Y ao,meas are the measured value of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,meas are the actual measured value of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y lm,meas are the actual measured values of the solar power array mismatch loss. .)

상기 손실 추정부는 하기의 식 5를 이용하여 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.The loss estimator is characterized in that it calculates an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array using Equation 5 below.

[식 5][Equation 5]

Figure 112018068429002-pat00005
Figure 112018068429002-pat00005

(이때, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값임.)(At this time, Y ao,esti is an estimate of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,esti is an estimate of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y lm,esti is an estimate of the solar power array mismatch loss.)

상기 Hot Spot 발생여부 판단부는 하기의 식 6으로부터 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 상기 태양광 어레이의 부정합 손실의 추정값 사이의 차이를 상기 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값으로 산출하고, 상기 태양광발전 어레이 직류전압 실측값과 상기 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값 사이의 차이를 상기 태양광발전 어레이 직류전압 차이값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.The hot spot determination unit calculates a difference between the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array from Equation 6 below as the difference value of the photovoltaic array mismatch loss, A difference between the measured value of the PV array direct current voltage and the estimated value of the direct current voltage of the photovoltaic array is calculated as the difference value of the direct current voltage of the photovoltaic array.

[식 6][Equation 6]

Figure 112018068429002-pat00006
Figure 112018068429002-pat00006

(이때, Ylm,resi는 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값, Va,resi는 태양광발전 어레이 직류전압 차이값, Va,meas는 태양광발전 어레이 직류전압 실측값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값임)(At this time, Y lm,resi is the solar photovoltaic array mismatch loss difference value, Y lm,meas is the measured photovoltaic array mismatch loss, Y lm,esti is the solar photovoltaic array mismatch loss estimate, and V a,resi is solar Photovoltaic array DC voltage difference value, V a,meas are PV array DC voltage measured values, V a,esti are PV array DC voltage estimates)

상기 Hot Spot 발생여부 판단부는 상기 태양 등가 가동시간을 기준값 0.2와 비교하고, 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 기준값 A와 비교하고, 태양광발전 어레이 직류전압 차이값을 기준값 B와 비교하고, 태양 등가 가동시간 및 차이값들의 비교결과가 동시에 모두 만족하는 발생횟수(Freq.)를 기준값 C와 최종 비교한 결과로부터 Hot Spot 발생여부를 판단하며, 하기의 식 7에 따라 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.The hot spot determination unit compares the solar equivalent operating time with a reference value of 0.2, compares the difference value of the photovoltaic array mismatch loss with the reference value A, compares the difference value of the photovoltaic array DC voltage with the reference value B, and The number of occurrences (Freq.) in which the comparison result of the equivalent operating time and difference values are all satisfied at the same time is judged whether or not a hot spot occurs from the result of the final comparison with the reference value C, and according to Equation 7 below, It is characterized in that it judges whether or not it occurs.

[식 7][Equation 7]

If (Yr,meas <0.2) ; If (Y r, meas <0.2);

Else if (Yr,meas >= 0.2 and Ylm,resi < A and Va,resi > B and Freq. >C)Else if (Y r,meas >= 0.2 and Y lm,resi <A and V a,resi> B and Freq. >C)

Hot Spot 발생;Hot spot occurrence;

ElseElse

Hot Spot 미발생;No hot spot;

End End

(이때, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Ylm,resi는 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, Va,resi는 태양광발전 어레이 직류전압 차이값임.)(At this time, Y r,meas are solar equivalent operating time, Y lm,resi are solar photovoltaic array mismatch loss difference value, and V a,resi are photovoltaic array DC voltage difference value.)

상기 기준값 A는 -0.06이고, 상기 기준값 B는 -0.1 상기 기준값 C는 8인 것을 특징으로 한다.The reference value A is -0.06, and the reference value B is -0.1, and the reference value C is 8.

본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 방법은 태양광발전 어레이의 등가 가동시간을 산출하는 단계; 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간을 산출하는 단계; 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값을 산출하는 단계; 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값 및 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 단계; 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, 태양광발전 어레이 직류전압 차이값을 산출하는 단계; 태양 등가 가동시간 및 상기 차이값들이 설정된 기준을 만족하는지를 판단하는 단계; 그리고, 태양 등가 가동시간 및 상기 차이값들이 설정된 기준을 만족하는 경우 Hot Spot 발생으로 판단하거나, 태양 등가 가동시간 및 상기 차이값들이 설정된 기준을 만족하지 않는 경우 Hot Spot 미발생으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.A method for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention includes: calculating an equivalent operating time of the photovoltaic array; Calculating an optimal equivalent operating time of the photovoltaic array and the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array; Calculating a DC voltage of the photovoltaic power generation array in consideration of aging according to the number of operating years, an optimal equivalent operating time estimate value of the photovoltaic power generation array, and an equivalent operating time estimate value after temperature correction of the photovoltaic power generation array; Calculating an actual measurement value of the photovoltaic array mismatch loss and an estimated value of the photovoltaic array mismatch loss; Calculating a photovoltaic array mismatch loss difference value and a photovoltaic array direct current voltage difference value; Determining whether solar equivalent operating time and the difference values satisfy a set criterion; In addition, when the solar equivalent operating time and the difference values satisfy a set criterion, determining that a hot spot occurs, or when the solar equivalent operating time and the difference values do not satisfy a set criterion, determining that a hot spot does not occur; It characterized in that it comprises.

이러한 특징에 따르면, 본원 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법은 별도의 장비 없이 원격에서도 태양광발전 시스템의 Hot Spot 발생을 진단할 수 있어, 태양광발전 시스템의 고장진단을 위해 소요되는 비용을 절감할 수 있고, 태양광발전 시스템의 성능 및 품질을 보증할 수 있는 효과가 있다.According to this feature, the hot spot diagnosis apparatus and method of a solar photovoltaic array according to an embodiment of the present invention can diagnose the hot spot occurrence of a photovoltaic power generation system from a remote location without additional equipment. There is an effect of reducing the cost required for fault diagnosis and guaranteeing the performance and quality of the solar power generation system.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법이 적용되는 태양광발전 시스템의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치의 Hot Spot 진단부를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 실측값을 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 추정값을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값과 추정값을 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 차이값, 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값과 추정값의 차이값을 도시한 그래프이다.
1 is a block diagram schematically showing the overall structure of a photovoltaic power generation system to which an apparatus and method for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention are applied.
2 is a block diagram schematically showing a hot spot diagnosis unit of a hot spot diagnosis apparatus of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart showing the flow of a method for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing actual measurement values of the mismatch loss of the photovoltaic array and the equivalent operating time of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention. .
5 is a graph showing an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array and the equivalent operating time of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing actual measured values and estimated values of the DC voltage of the photovoltaic array calculated by the apparatus and method for diagnosing hot spots of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention.
7 is a difference value of the mismatch loss of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention, and the measured value and the estimated value of the direct current voltage of the photovoltaic array. It is a graph showing the difference value.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법이 적용되는 태양광발전 시스템의 전체 구조를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치의 Hot Spot 진단부를 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 방법의 흐름을 나타낸 순서도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 실측값을 도시한 그래프이고, 도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 추정값을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값과 추정값을 도시한 그래프이고, 도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 차이값, 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값과 추정값의 차이값을 도시한 그래프이다.1 is a block diagram schematically showing the overall structure of a photovoltaic power generation system to which an apparatus and method for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention are applied, and FIG. It is a block diagram schematically showing the hot spot diagnosis unit of the hot spot diagnosis apparatus of the solar photovoltaic array according to the present invention, and FIG. 3 is a flow chart showing the flow of the hot spot diagnosis method of the solar photovoltaic array according to an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing the actual measurement values of the mismatch loss of the photovoltaic array and the equivalent operating time of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention, 5 is a graph showing an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array and the equivalent operating time of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention. 6 is a graph showing the actual measured value and the estimated value of the DC voltage of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention. A graph showing the difference value of the mismatch loss of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnosis apparatus and method of the photovoltaic array according to an embodiment, and the difference between the measured value and the estimated value of the direct current voltage of the photovoltaic array to be.

도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 7을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치를 설명하면, 먼저, 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치(200)(본 명세서 상에서, 'Hot Spot 진단 장치'로 혼용 기재함)는 태양광발전 시스템(100)에 연결되고, 데이터베이스(210), Hot Spot 진단부(220), 진단결과 표시부(230) 및 메모리(240)를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 1 to 2 and 4 to 7, a hot spot diagnosis apparatus of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention will be described. First, a hot spot diagnosis apparatus 200 of a photovoltaic array. (In this specification, a'Hot Spot diagnostic device' is mixed and described) is connected to the photovoltaic system 100, a database 210, a hot spot diagnostic unit 220, a diagnostic result display unit 230 and a memory ( 240).

데이터베이스(210)는 태양(10)의 경사면 일조강도 및 표면온도와, 태양광발전 인버터(30)에서 태양광발전 어레이(20)의 직류전압, 직류전류 및 직류전력 값을 전달받아 계측데이터로 저장하고 있고, 태양광발전 시스템(100)의 태양 등가 가동시간(Yr,meas), 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값(Ylm,resi), 태양광발전 어레이 직류전압 차이값(Va,resi), 그리고 발생횟수(Freq.)를 각각 저장하고 있다.The database 210 receives the solar intensity and surface temperature of the slope of the sun 10 and the DC voltage, DC current, and DC power values of the photovoltaic array 20 from the photovoltaic inverter 30 and stores them as measurement data. And solar equivalent operating time (Y r,meas ) of the photovoltaic power generation system 100, the difference value of the photovoltaic array mismatch loss (Y lm,resi ), and the difference value of the photovoltaic array DC voltage (V a,resi) ), and the number of occurrences (Freq.) are stored respectively.

이때, 태양광발전 시스템(100)은 태양의 일조강도를 조사받는 태양광발전 어레이(20), 태양광발전 어레이(20)에 연결된 태양광발전 인버터(30), 태양광발전 인버터(30)에 연결된 전력계통(40) 및 부하(50)를 포함한다. At this time, the photovoltaic power generation system 100 is a photovoltaic power generation array 20, a photovoltaic power generation inverter 30 connected to the photovoltaic power generation array 20, and a photovoltaic power generation inverter 30 that is irradiated with the intensity of sunlight. It includes a connected power system 40 and a load 50.

태양광발전 어레이(20), 태양광발전 인버터(30), 전력계통(40) 및 부하(50)로 구성되는 태양광발전 시스템(100)의 구조는 주지사항이므로, 본 명세서에서는 이를 자세히 설명하지 않더라도 자명하게 이해되어야 할 것이다.The structure of the photovoltaic power generation system 100 consisting of the photovoltaic power generation array 20, the photovoltaic power generation inverter 30, the power system 40 and the load 50 is well known, and thus, it is not described in detail in this specification. If not, it should be understood clearly.

데이터베이스(210)는 메모리(240)와 연결되어, 태양광발전 시스템(100)으로부터 계측데이터, 실측값, 추정값 및 차이값의 데이터를 전달받아 메모리(240)에 전달하여 저장하고, 메모리(240)에 저장된 기준값 등을 Hot Spot 진단부(220)로 전달할 수 있다.The database 210 is connected to the memory 240, receives measurement data, measured values, estimated values, and data of the difference values from the photovoltaic system 100, transfers them to the memory 240 and stores them, and the memory 240 The reference value, etc. stored in may be transmitted to the hot spot diagnosis unit 220.

데이터베이스(210)는 2초 단위의 샘플링 주기로 계측데이터를 측정하고, 10분 내지 15분 단위로 측정한 계측데이터를 메모리(240)에 저장한다.The database 210 measures measurement data at a sampling period of 2 seconds, and stores the measurement data measured by 10 to 15 minutes in the memory 240.

메모리(240)는 진단결과 표시부(230)가 Hot Spot 진단부(220)로부터 진단결과 데이터를 전달받아 저장할 수 있다.In the memory 240, the diagnosis result display unit 230 may receive and store diagnosis result data from the hot spot diagnosis unit 220.

Hot Spot 진단부(220)는 데이터베이스(210) 및 진단결과 표시부(230)와 연결되고, 데이터베이스(210)로부터 기준값 외 데이터들을 전달받는다. Hot Spot 진단부(220)는 태양 등가 가동시간과 차이값 및 발생횟수를 미리 설정된 기준값과 비교하여 태양광발전 시스템(100)에 구성된 태양광발전 어레이(20)의 Hot Spot 발생여부를 진단하고, 그 진단결과를 진단결과 표시부(230)에 전달할 수 있다.The hot spot diagnosis unit 220 is connected to the database 210 and the diagnosis result display unit 230, and receives data other than the reference value from the database 210. The hot spot diagnosis unit 220 diagnoses whether or not a hot spot of the photovoltaic power generation array 20 configured in the photovoltaic power generation system 100 compares the solar equivalent operating time, the difference value, and the number of occurrences with a preset reference value, The diagnosis result may be transmitted to the diagnosis result display unit 230.

진단결과 표시부(230)는 Hot Spot 진단부(220)로부터 전달받은 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부 판단결과, 이에 따른 태양광발전 시스템의 발전성능 추정결과 또는 태양광발전 시스템의 출력 데이터들을 표시하는 디스플레이 장치일 수 있다.The diagnosis result display unit 230 displays the result of determining whether a hot spot of the photovoltaic array received from the hot spot diagnosis unit 220 occurs, and the result of estimating the power generation performance of the photovoltaic system or output data of the photovoltaic system. It may be a display device.

Hot Spot 진단부(220)는 도 2에 도시한 것처럼, 등가 가동시간 산출부(221), 등가 가동시간 추정부(222), 손실 추정부(223), 그리고 Hot Spot 발생여부 판단부(224)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the hot spot diagnosis unit 220 includes an equivalent operation time calculation unit 221, an equivalent operation time estimation unit 222, a loss estimator 223, and a hot spot determination unit 224. Consists of including.

등가 가동시간 산출부(221)는 데이터베이스(210)로부터 전달받은 경사면 일조강도 및 직류전력 값으로부터 태양 등가 가동시간(Yr,meas) 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 실측값(Ya,meas)을 식 1을 이용하여 산출한다.The equivalent operating time calculation unit 221 is based on the solar equivalent operating time (Y r,meas ) and the equivalent operating time measured value (Y a,meas ) of the solar power array from the values of the inclined sunlight and DC power transmitted from the database 210. ) Is calculated using Equation 1.

[식 1][Equation 1]

Figure 112018068429002-pat00007
Figure 112018068429002-pat00007

위의 식 1에서, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Ga,meas는 경사면 일사강도 (W/m2), Ga,ref는 일조강도 1,000(W/m2), Ya,meas는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 실측값, Pa,meas는 태양광발전 어레이 직류전력 실측값(W), Pas는 표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량(W)이다.In Equation 1 above, Y r,meas is the solar equivalent operating time, G a,meas is the insolation intensity on the slope (W/m 2 ), and G a,ref is the solar intensity 1,000 (W/m 2 ), Y a,meas Is the actual measured value of solar power array equivalent operating time, P a, meas is the actual measured value of the solar power array DC power (W), and P as is the installed capacity (W) of the solar power array under standard test conditions (STC).

그리고, 등가 가동시간 산출부(221)는 식 1로부터 산출된 태양 등가 가동시간(Yr,meas)과, 데이터베이스(210)로부터 전달받은 태양광발전 어레이의 표면온도(Tm,meas) 및 태양광발전 어레이의 직류전류(Ia,meas)로부터 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간(Yao,meas) 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간(Yat,meas)을 식 2를 이용하여 산출한다.In addition, the equivalent operating time calculation unit 221 includes the solar equivalent operating time (Y r, meas ) calculated from Equation 1, the surface temperature (T m, meas ) of the photovoltaic array received from the database 210, and the solar energy. From the direct current (I a,meas ) of the photovoltaic array, the optimal equivalent operating time (Y ao,meas ) of the photovoltaic array and the equivalent operating time (Y at,meas ) after temperature correction of the photovoltaic array are calculated using Equation 2. It is calculated using

[식 2] [Equation 2]

Figure 112018068429002-pat00008
Figure 112018068429002-pat00008

위의 식 2에서, Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 실측값, Ia,meas는 태양광발전 어레이 직류전류 실측값, Tm,meas는 태양광발전 어레이 표면온도 실측값, Ra는 태양광발전 어레이 직류선로 저항, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수이다.In Equation 2 above, Y ao,meas are the actual measured value of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,meas are the actual measured value of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and I a,meas are the solar power array DC Current measured value, T m,meas is measured surface temperature of photovoltaic array, R a is photovoltaic array DC line resistance, α m is photovoltaic array maximum performance factor, α t is photovoltaic array temperature correction factor to be.

등가 가동시간 추정부(222)는 태양 등가 가동시간(Yr,meas)과 태양광발전 어레이의 표면온도(Tm,meas)를 이용하여, 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값(Va,esti), 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값(Yao,esti), 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값(Yat,esti) 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값(Ya,esti)을 식 3을 이용하여 산출한다.The equivalent operating time estimating unit 222 uses the solar equivalent operating time (Y r,meas ) and the surface temperature (T m,meas ) of the photovoltaic array, and uses the direct current of the photovoltaic array in consideration of aging according to the number of operating years. Voltage estimate (V a,esti ), optimal equivalent operating time estimate of the photovoltaic array (Y ao,esti ), equivalent operating time estimate after temperature correction of the photovoltaic array (Y at,esti ), and The equivalent operating time estimate (Y a,esti ) is calculated using Equation 3.

[식 3][Equation 3]

Figure 112018068429002-pat00009
Figure 112018068429002-pat00009

위의 식 3에서, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 추정값, Ya,esti는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값, Dv,aging는 태양광발전 어레이 전압 노화계수, Oyear는 운전년수, Ra는 태양광발전 어레이 직류선로 저항, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수, at, bt는 태양광발전 어레이 온도계수, av, bv는 태양광발전 어레이 전압보정계수, Nseries는 태양광발전 모듈 직렬개수이다.In Equation 3 above, Y ao,esti is an estimate of the optimal operating time of the solar power array, Y at,esti is the estimated value of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y a,esti is the equivalent operating time of the solar power array. Estimated value, V a,esti is the estimated value of the photovoltaic array DC voltage, D v,aging is the photovoltaic array voltage aging factor, O year is the operating years, R a is the PV array DC line resistance, α m is the solar power Power generation array maximum performance factor, α t is the photovoltaic array temperature correction factor, a t , b t is the photovoltaic array temperature coefficient, a v , b v is the photovoltaic array voltage correction factor, and N series is the photovoltaic power generation. This is the number of serial modules.

손실 추정부(223)는 식 1 내지 식 2에서 산출된 등가 가동시간의 실측값(Yao,meas, Yat,meas)들로부터 식 4를 이용하여 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값(Ylm,meas)을 산출한다.The loss estimating unit 223 uses Equation 4 from the measured values (Y ao,meas , Y at,meas ) of the equivalent operating time calculated in Equations 1 to 2, and the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array ( Y lm,meas ) is calculated.

이때, 손실 추정부(223)는 태양광발전 어레이의 직,병렬 불균형 및 최대 출력점 변동 등으로 발생된 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값(Ylm,meas)을 10분 또는 15분의 주기마다 식 4를 이용하여 산출할 수 있으며, 주기를 한정하지는 않는다.At this time, the loss estimating unit 223 calculates the actual measurement value (Y lm,meas ) of the mismatch loss of the photovoltaic power generation array caused by serial and parallel imbalance of the photovoltaic power generation array and the maximum output point fluctuation, for 10 minutes or 15 minutes. Each period can be calculated using Equation 4, and the period is not limited.

[식 4][Equation 4]

Figure 112018068429002-pat00010
Figure 112018068429002-pat00010

위의 식 4에서, Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 실측값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값이다.In Equation 4 above, Y ao,meas are the actual measured value of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,meas are the actual measured value of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y lm,meas are the solar power array mismatch. It is the measured value of loss.

손실 추정부(223)는 식 3에서 산출한 등가 가동시간의 추정값(Yao,esti, Yat,esti)들로부터 식 5를 이용하여 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값(Ylm,esti)을 산출한다.The loss estimating unit 223 uses Equation 5 from the estimated values of the equivalent operating time (Y ao,esti , Y at,esti ) calculated in Equation 3 to estimate the mismatch loss of the photovoltaic array (Y lm,esti ) Yields

손실 추정부(223)는 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값(Ylm,esti)을 10분 또는 15분의 주기마다 식 5를 이용하여 산출할 수 있으며, 주기를 한정하지는 않는다.The loss estimating unit 223 may calculate the estimated value (Y lm,esti ) of the mismatch loss of the photovoltaic array using Equation 5 every 10 minutes or 15 minutes, and does not limit the period.

[식 5][Equation 5]

Figure 112018068429002-pat00011
Figure 112018068429002-pat00011

위의 식 5에서, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값이다.In Equation 5 above, Y ao,esti is the estimated value of the optimal equivalent operating time of the photovoltaic array, Y at,esti is the estimated value of the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array, and Y lm,esti is the estimated value of the photovoltaic array mismatch loss. to be.

Hot Spot 발생여부 판단부(224)는 식 1 내지 식 5로부터 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 실측값(Ylm,meas)과 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값(Ylm,esti) 사이의 차이를 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값(Ylm,resi)로, 태양광발전 어레이 직류전압 실측값(Va,meas)과 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값(Va,esti)의 차이를 태양광발전 어레이 직류전압 차이값(Va,resi)으로 식 6을 이용하여 산출한다.The hot spot determination unit 224 is between the measured mismatch loss of the photovoltaic array calculated from Equations 1 to 5 (Y lm,meas ) and the estimated mismatch loss of the photovoltaic array (Y lm,esti ). The difference between the PV array mismatch loss difference (Y lm,resi ) is the difference between the PV array DC voltage measured value (V a,meas ) and the solar PV array's DC voltage estimated value (V a,esti ). Is calculated using Equation 6 as the difference value (V a,resi ) of the direct current voltage of the photovoltaic array.

이때, 태양광발전 어레이 직류전압 실측값(Va,meas)은 데이터베이스(210)가 태양광발전 인버터(30)로부터 전달받은 직류전압 값이다.In this case, the actual measured value of the solar power array DC voltage (V a, meas ) is the DC voltage value received from the database 210 from the solar power inverter 30.

[식 6][Equation 6]

Figure 112018068429002-pat00012
Figure 112018068429002-pat00012

위의 식 6에서, Ylm,resi는 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, Va,resi는 태양광발전 어레이 직류전압 차이값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값, Va,meas는 태양광발전 어레이 직류전압 실측값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값이다.In Equation 6 above, Y lm,resi is the photovoltaic array mismatch loss difference value, V a,resi is the photovoltaic array DC voltage difference value, Y lm,meas is the measured photovoltaic array mismatch loss, Y lm ,esti is the solar photovoltaic array mismatch loss estimate, V a,meas is the photovoltaic array DC voltage measured value, and V a,esti is the photovoltaic array DC voltage estimate.

Hot Spot 발생여부 판단부(224)는 산출된 태양 등가 가동시간(Yr,meas)과, 산출된 차이값들(Ylm,rsei, Va,resi)을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 설정된 기준값을 만족하는 경우, 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생한 것으로 판단하는 진단결과를 생성하고, 산출된 태양 등가 가동시간과, 산출된 차이값들이 미리 설정된 기준값을 만족하지 않는 경우, 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생하지 않은 것으로 판단하는 진단결과를 생성하여 각 결과를 진단결과 표시부(230)로 전달한다.The hot spot determination unit 224 compares the calculated solar equivalent operating time (Y r,meas ) and the calculated difference values (Y lm,rsei , V a, resi ) with a preset reference value, and a set reference value Is satisfied, a diagnostic result that determines that a hot spot has occurred in the photovoltaic array is generated, and when the calculated solar equivalent operating time and the calculated difference values do not satisfy a preset reference value, the photovoltaic array is A diagnosis result that determines that no hot spot has occurred is generated, and each result is transmitted to the diagnosis result display unit 230.

한 예에서, Hot Spot 발생여부 판단부(224)는 태양 등가 가동시간(Yr,meas)을 기준값 0.2와 비교하고, 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값(Ylm,resi)을 기준값 A(-0.06)와 비교하고, 태양광발전 어레이 직류전압 차이값(Va,resi)을 기준값 B(-0.1)와 비교하여, 태양 등가 가동시간 및 차이값들의 비교결과를 동시에 모두 만족하는 발생횟수(Freq.)를 기준값 C(8)와 최종 비교한 결과로부터 Hot Spot 발생여부를 판단한다.In one example, the hot spot determination unit 224 compares the solar equivalent operating time (Y r,meas ) with a reference value of 0.2, and compares the solar power array mismatch loss difference value (Y lm, resi ) to the reference value A (- 0.06), and the photovoltaic array DC voltage difference value (V a,resi ) compared to the reference value B (-0.1), and the number of occurrences (Freq) satisfying both the solar equivalent operating time and the comparison result of the difference values at the same time. .) is compared with the reference value C(8) to determine whether a hot spot has occurred.

Hot Spot 발생여부 판단부(224)는 자정을 기점으로 하루에 대해 발생횟수(Freq.)를 계수하고, 식 7의 조건문에 따라 Hot Spot 발생여부를 판단한다.The hot spot occurrence determination unit 224 counts the number of occurrences per day (Freq.) starting at midnight, and determines whether or not a hot spot occurs according to the conditional statement in Equation 7.

[식 7][Equation 7]

If (Yr,meas >= 0.2 and Ylm,resi < A and Va,resi > B and Freq. >C)If (Y r,meas >= 0.2 and Y lm,resi <A and V a,resi> B and Freq. >C)

삭제delete

Hot Spot 발생;Hot spot occurrence;

ElseElse

Hot Spot 미발생;No hot spot;

End End

위의 식 7에서, 기준값인 A, B 및 C는 위에서 기재한 범위로 설정될 수 있으나, 이는 변경될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.In Equation 7 above, the reference values A, B, and C may be set within the ranges described above, but these may be changed, but are not limited thereto.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치 및 방법에 의해 추정된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 추정값(Ylm,esti)과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값(Ya,resi)을 시간(분)에 따른 태양광발전 등가 가동시간 손실 수율(p.u)의 정규화 그래프로서, 도 4에 도시된 태양광발전 어레이의 부정합 손실 실측값(Ylm,meas)과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간의 실측값(Ya,meas)의 그래프와 형태 및 값이 11:00시 이전 및 15:30시 이후에 유사함을 확인할 수 있고, 11:00시에서 15:30시에는 태양광발전 어레이의 부정합 손실 추정값(Ylm,esti)과 실측값(Ylm,meas)이 상이하며 그 차이가 기준값 A인 -0.06보다 작음을 알 수 있다. 그리고 이는, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치가 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 추정값의 차이를 기준값 A보다 작게 산출함에 따라 식 7을 만족하고 있음을 나타낸다.5 is an estimate of mismatch loss (Y lm,esti ) of a photovoltaic array estimated by a hot spot diagnosis apparatus and method of a photovoltaic array according to an embodiment of the present invention and an estimate of the equivalent operating time of the photovoltaic array. (Y a,resi ) as a normalization graph of the solar power equivalent operating time loss yield (pu) over time (minutes), and the measured mismatch loss of the photovoltaic array shown in FIG. 4 (Y lm, meas ) and It can be seen that the graph, shape, and value of the actual measured value (Y a,meas ) of the solar photovoltaic array are similar before 11:00 and after 15:30, and from 11:00 to 15: At 30 o'clock, it can be seen that the estimated mismatch loss (Y lm,esti ) and the measured value (Y lm,meas ) of the photovoltaic array are different, and the difference is less than the reference value A, -0.06. In addition, this indicates that the hot spot diagnosis apparatus of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention satisfies Equation 7 as the difference between the measured value and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array is calculated to be smaller than the reference value A. Show.

그리고, 도 6에 도시한 시간(분)에 따른 태양광발전 시스템 출력전압(V) 그래프에서, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치에서 산출된 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값은 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값보다 11:00시 이전 그리고 15:30시 이후에는 큰 것을 확인할 수 있고, 11:00시에서 15:30시 사이에서는 태양광발전 어레이의 직류전압 실측값이 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값보다 작으며 그 차이가 기준값 B인 0.1보다 크다는 것을 확인할 수 있다.이는, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치가 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 추정값의 차이를 기준값 B보다 크게 산출함에 따라 식 7을 만족하고 있음을 나타낸다.And, in the graph of the photovoltaic power generation system output voltage (V) according to the time (minute) shown in FIG. 6, the photovoltaic power generation array calculated by the hot spot diagnosis apparatus of the photovoltaic power generation array according to an embodiment of the present invention. It can be seen that the actual measured value of the DC voltage is greater than the estimated DC voltage of the photovoltaic array before 11:00 and after 15:30, and between 11:00 and 15:30, the direct current of the photovoltaic array It can be seen that the voltage measured value is smaller than the estimated DC voltage value of the photovoltaic array, and the difference is greater than the reference value B, 0.1. This means that the hot spot diagnosis apparatus of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention is It indicates that Equation 7 is satisfied by calculating the difference between the measured value and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array larger than the reference value B.

또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치에서 산출된 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 차이값 및 태양광발전 어레이의 직류전압의 실측값과 추정값의 차이값은 도 7에 도시한 시간(분)에 따른 태양광발전 시스템 차이값 수율(p.u)을 정규화한 그래프처럼, 산출과정을 통해 얻은 최종 실측값과 추정값의 차이값이 11:00시~15:30시까지는 기준값 A인 -0.06보다 작고, 기준값 B인 0.1보다 큰 경우를 동시에 만족하는 발생횟수(Freq.)가 기준값 C인 8을 초과하는 형태를 가짐을 알 수 있다. In addition, the difference value of the mismatch loss of the photovoltaic array calculated by the hot spot diagnostic device of the photovoltaic array according to an embodiment of the present invention and the difference between the measured value and the estimated value of the direct current voltage of the photovoltaic array are Like a graph that normalizes the difference value and yield (pu) of the solar power generation system according to the time (minute) shown in Figure 7, the difference between the final measured value and the estimated value obtained through the calculation process is from 11:00 to 15:30. It can be seen that the number of occurrences (Freq.) satisfying the case that is smaller than the reference value A, -0.06 and larger than the reference value B, 0.1, exceeds the reference value C, 8.

이와 같이, 도 4 내지 도 7의 그래프들로부터, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치에서 태양광발전 시스템의 실측값들과 추정값들로부터 산출한 차이값이 기준값(A, B, C)를 만족하는 것이 확인되고, 이에 따라, 본 발명의 한 실시예에 따른 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치가 실측값과 추정값의 차이값을 이용하여 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 정확하게 진단할 수 있게 된다.As such, from the graphs of FIGS. 4 to 7, the difference value calculated from the measured values and estimated values of the solar power generation system in the hot spot diagnosis apparatus of the solar power array according to an embodiment of the present invention is a reference value ( It is confirmed that A, B, C) is satisfied, and accordingly, the hot spot diagnosis apparatus of the solar power array according to an embodiment of the present invention uses the difference between the measured value and the estimated value to determine the hot spot of the solar power array. It is possible to accurately diagnose whether a spot occurs.

이처럼, Hot Spot 진단 장치(200)의 Hot Spot 진단부(220)를 형성하는 Hot Spot 발생여부 판단부(224)가 등가 가동시간 산출부(221), 등가 가동시간 추정부(222) 및 손실 추정부(223)에서 산출한 값들로부터, 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값(Ylm,resi) 및 태양광발전 어레이 직류전압 차이값(Va,resi)을 산출하고, 태양 등가 가동시간과 차이값들을 기준값과 비교하여 Hot Spot 발생여부를 판단하므로, 장비를 이용한 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 없이, 원격지에서도 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 진단할 수 있어, 시스템을 효과적으로 운용할 수 있고, 태양광발전 시스템의 유지보수 시간 및 비용이 개선되는 효과가 있다.In this way, the hot spot determination unit 224 forming the hot spot diagnosis unit 220 of the hot spot diagnosis apparatus 200 includes an equivalent operation time calculation unit 221, an equivalent operation time estimation unit 222, and a loss weight. From the values calculated by the government 223, the difference value of the PV array mismatch loss (Y lm, resi ) and the difference value of the PV array DC voltage (V a, resi ) are calculated, and the solar equivalent operating time and the difference value As the hot spot is determined by comparing them with the reference value, it is possible to diagnose the hot spot of the photovoltaic array from a remote location without diagnosing the hot spot of the photovoltaic array using the equipment, so that the system can be operated effectively. , There is an effect of improving the maintenance time and cost of the solar power system.

이러한 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치(200)에서 태양광발전 어레이의 Hot Spot을 진단하는 방법을 도 3을 참고로 하여 설명하면, 먼저, 등가 가동시간 산출부(221)가 식 1을 이용하여 태양 등가시간(Yr,meas)과 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 실측값(Ya,meas)을 산출하고(S10), 식 2를 이용하여 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 실측값(Yao,meas) 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 실측값(Yat,meas)을 산출한다(S20).The method of diagnosing the hot spot of the photovoltaic array in the hot spot diagnosis apparatus 200 of the photovoltaic power generation array will be described with reference to FIG. 3. First, the equivalent operating time calculation unit 221 uses Equation 1 Then calculate the solar equivalent time (Y r,meas ) and the measured value of the solar power array's equivalent operating time (Y a, meas ) (S10), and use Equation 2 to calculate the optimal equivalent operating time of the photovoltaic array. After (Y ao,meas ) and temperature correction of the photovoltaic array, the equivalent operating time measured value (Y at,meas ) is calculated (S20).

그런 다음, 등가 가동시간 추정부(222)가 식 3을 이용하여 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값(Va,esti), 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값(Yao,esti), 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값(Yat,esti) 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값(Ya,esti)을 산출한다(S30).Then, the equivalent operating time estimating unit 222 uses Equation 3 to estimate the DC voltage of the photovoltaic array in consideration of aging according to the number of operating years (V a,esti ), and the optimal equivalent operating time estimate of the photovoltaic array ( Y ao,esti ), the estimated equivalent operating time (Y at,esti ) after temperature correction of the photovoltaic array, and the estimated equivalent operating time (Y a,esti ) of the photovoltaic array are calculated (S30).

다음으로, 손실 추정부(223)가 식 4 및 식 5를 이용하여 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값(Ylm,meas) 및 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값(Ylm,esti)을 산출한다(S40).Next, the loss estimating unit 223 calculates the solar photovoltaic array mismatch loss measured value (Y lm,meas ) and the solar photovoltaic array mismatch loss estimate (Y lm,esti ) using Equations 4 and 5. Do (S40).

그리고, Hot Spot 발생여부 판단부(224)는 식 6을 이용하여 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값(Ylm,resi)과 태양광발전 어레이 직류전압 차이값(Va,resi)을 산출하고(S50), 태양 등가 가동시간(Yr,meas) 및 차이값들(Ylm,rsesi, Va,resi)이 설정된 기준을 식 7과 같이 만족하는지를 판단(S60)하여, 만족하는 경우 Hot Spot이 발생한 것으로 판단(S70)하고, 위 단계(S60)에서 기준을 만족하지 않는 경우 Hot Spot 미발생으로 판단(S80)한다.In addition, the hot spot determination unit 224 calculates the solar power array mismatch loss difference value (Y lm, resi ) and the photovoltaic array DC voltage difference value (V a, resi ) using Equation 6 ( S50), the solar equivalent operating time (Y r,meas ) and the difference values (Y lm,rsesi , V a, resi ) determine whether the set criteria are satisfied as in Equation 7 (S60), and if they are satisfied , the hot spot is It is determined that it has occurred (S70), and if the criteria are not satisfied in the above step (S60), it is determined that the hot spot has not occurred (S80).

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

100 : 태양광발전 시스템 200 : Hot Spot 진단 장치
210 : 데이터베이스 220 : Hot Spot 진단부
221 : 등가 가동시간 산출부 222 : 등가 가동시간 추정부
223 : 손실 추정부 224 : Hot Spot 발생여부 판단부
230 : 진단결과 표시부 240 : 메모리
100: photovoltaic system 200: hot spot diagnostic device
210: database 220: hot spot diagnostic unit
221: equivalent operating time calculation unit 222: equivalent operating time estimation unit
223: Loss estimation unit 224: Hot spot determination unit
230: diagnosis result display unit 240: memory

Claims (10)

태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간으로부터 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값을 산출하고, 운전년수에 따른 노화를 고려하여 태양광발전 모듈 직렬개수가 반영된 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값으로부터 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 손실 추정부; 그리고,
상기 손실 추정부에서 산출한 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값으로부터 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 산출하고, 산출된 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 설정된 기준값과 비교하여, 기준값을 만족하는 횟수가 설정값을 초과하는 경우 태양광발전 어레이에 Hot Spot이 발생한 것으로 판단하는 Hot Spot 발생여부 판단부;를 포함하고,
상기 Hot Spot 발생은, 태양 등가 가동시간, 태양광발전 어레이 부정합 손실의 실측값과 추정값에 대한 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, 태양광발전 어레이 직류전압 실측값과 추정값에 대한 태양광발전 어레이 직류전압 차이값, 및 태양 등가 가동시간 및 차이값들 각각에 대해 설정된 각 기준들과의 비교 결과 횟수를 반영하여 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
The actual measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array is calculated from the solar equivalent operating time, the equivalent operating time of the solar power array, the optimal equivalent operating time of the solar power array, and the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, Considering the aging according to the number of operating years, the estimated DC voltage of the photovoltaic array reflecting the number of solar photovoltaic modules in series, the estimated optimal equivalent operating time of the photovoltaic array, the estimated equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array, and the solar A loss estimating unit for calculating an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array from the estimated value of the equivalent operating time of the photovoltaic array; And,
Calculate the difference value of the photovoltaic array mismatch loss from the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array calculated by the loss estimating unit and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array, and the calculated photovoltaic array mismatch loss Including; comparing the difference value with a set reference value and determining whether a hot spot has occurred in the photovoltaic array when the number of times that the reference value is satisfied exceeds the set value,
The hot spot generation is the solar equivalent operating time, the difference value of the PV array mismatch loss for the measured value and the estimated value of the PV array mismatch loss, the PV array DC for the measured value of the PV array DC voltage and the estimated value. A hot spot diagnosis apparatus of a solar photovoltaic array, characterized in that the determination is made by reflecting a voltage difference value, and a number of comparison results with respective standards set for each of the solar equivalent operating time and the difference values.
제1항에 있어서,
상기 태양 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 상기 태양광발전 어레이의 온도 보정 후 등가 가동시간을 산출하여 상기 손실 추정부에 제공하는 등가 가동시간 산출부; 그리고,
상기 태양 등가 가동시간과 태양광발전 어레이의 표면온도로부터, 상기 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값을 산출하여 상기 손실 추정부에 제공하는 등가 가동시간 추정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
The method of claim 1,
The solar equivalent operating time, the equivalent operating time of the photovoltaic power generation array, the optimum equivalent operating time of the photovoltaic power generation array, and the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic power generation array are calculated and provided to the loss estimation unit. Operation time calculation unit; And,
From the solar equivalent operating time and the surface temperature of the photovoltaic array, the estimated DC voltage of the photovoltaic array considering aging according to the number of operating years, the optimal equivalent running time of the photovoltaic array, and the photovoltaic array. The hot spot diagnosis of a photovoltaic power generation array, further comprising: an equivalent operating time estimation unit that calculates an equivalent operation time estimate value after temperature correction and an equivalent operation time estimate value of the photovoltaic array and provides the loss estimation unit to the loss estimation unit. Device.
◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 3 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제2항에 있어서,
상기 등가 가동시간 산출부는 하기의 식 1 및 식 2로부터 상기 태양 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 상기 태양광발전 어레이의 온도 보정 후 등가 가동시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 1]
Figure 112018068429002-pat00013

[식 2]
Figure 112018068429002-pat00014

(이때, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Ga,meas는 경사면 일사강도 (W/m2), Ga,ref는 일사강도 1,000(W/m2), Ya,meas는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 실측값, Pa,meas는 태양광발전 어레이 직류전력(W), Pas는 표준시험조건(STC)에서의 태양광발전 어레이 설치용량(W), Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 실측값, Tm,meas는 태양광발전 어레이 표면온도 실측값, Ia,meas는 태양광발전 어레이 직류전류 실측값, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수, Ra는 태양광발전 어레이 직류선로 저항임.)
The method of claim 2,
The equivalent operation time calculation unit after correction of the solar equivalent operation time, the equivalent operation time of the photovoltaic array, the optimum equivalent operation time of the photovoltaic power generation array, and the temperature of the photovoltaic power generation array from Equations 1 and 2 below. A hot spot diagnosis device of a photovoltaic array, characterized in that calculating the equivalent operating time.
[Equation 1]
Figure 112018068429002-pat00013

[Equation 2]
Figure 112018068429002-pat00014

(At this time, Y r,meas is the solar equivalent operating time, G a,meas is the insolation intensity on the slope (W/m 2 ), G a,ref is the insolation intensity 1,000 (W/m 2 ), and Y a,meas is the solar power Actual measurement of power generation array equivalent operating time, P a,meas is the solar photovoltaic array DC power (W), P as is the solar photovoltaic array installation capacity (W) under standard test conditions (STC), and Y ao,meas is solar Photovoltaic array optimal equivalent operating time measured value, Y at,meas is the equivalent operating time measured value after photovoltaic array temperature correction, T m,meas is the measured surface temperature of the photovoltaic array, and I a,meas are solar photovoltaic power generation. Array DC current measured value, α m is the solar photovoltaic array maximum performance factor, α t is the photovoltaic array temperature correction factor, and R a is the photovoltaic array DC line resistance.)
◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 4 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제2항에 있어서,
상기 등가 가동시간 추정부는 하기의 식 3으로부터 상기 운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 상기 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값 및 상기 태양광발전 어레이의 등가 가동시간 추정값 을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 3]
Figure 112020072370757-pat00026

(이때, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정후 등가 가동시간 추정값, Ya,esti는 태양광발전 어레이 등가 가동시간 추정값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값, Dv,aging는 태양광발전 어레이 전압 노화계수, Oyear는 운전년수, Ia,meas는 태양광발전 어레이 직류전류 실측값, Ra 태양광발전 어레이 직류선로 저항, αm는 태양광발전 어레이 최대성능계수, αt는 태양광발전 어레이 온도보정계수, at, bt는 태양광발전 어레이 온도계수, av, bv는 태양광발전 어레이 전압보정계수, Nseries는 태양광발전 모듈 직렬개수, Nparallel는 태양광발전 스트링 병렬개수, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Tm,meas는 태양광발전 어레이 표면온도 실측값임.)
The method of claim 2,
The equivalent operating time estimating unit is the DC voltage estimation value of the photovoltaic power generation array taking into account aging according to the operating years from Equation 3 below, the optimal equivalent operating time estimation value of the photovoltaic power generation array, and the equivalent after temperature correction of the photovoltaic power generation array. An apparatus for diagnosing a hot spot of a photovoltaic array, characterized in that calculating an estimated operating time and an estimated equivalent operating time of the photovoltaic array.
[Equation 3]
Figure 112020072370757-pat00026

(At this time, Y ao,esti is the estimated value of the optimal operating time of the solar power array, Y at,esti is the estimated value of the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array, Y a,esti is the estimated value of the equivalent operating time of the solar power array, V a,esti is the estimated value of the photovoltaic array DC voltage, D v,aging is the photovoltaic array voltage aging factor, O year is the number of operating years, I a,meas is the actual measured value of the photovoltaic array DC current, and R a is PV array DC line resistance, α m is PV array maximum performance factor, α t is PV array temperature correction factor, a t , b t is PV array temperature coefficient, a v , b v is solar Photovoltaic array voltage correction factor, N series is the number of solar photovoltaic modules in series, N parallel is the number of parallel photovoltaic strings, Y r,meas is the solar equivalent operating time, T m,meas is the measured surface temperature of the photovoltaic array. .)
제1항에 있어서,
상기 손실 추정부는 하기의 식 4를 이용하여 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 4]
Figure 112018068429002-pat00016

(이때, Yao,meas는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 실측값, Yat,meas는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 실측값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값임.)
The method of claim 1,
The loss estimating unit calculates the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array using Equation 4 below.
[Equation 4]
Figure 112018068429002-pat00016

(At this time, Y ao,meas are the measured value of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,meas are the actual measured value of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y lm,meas are the actual measured values of the solar power array mismatch loss. .)
제1항에 있어서,
상기 손실 추정부는 하기의 식 5를 이용하여 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 5]
Figure 112018068429002-pat00017

(이때, Yao,esti는 태양광발전 어레이 최적 등가 가동시간 추정값, Yat,esti는 태양광발전 어레이 온도보정 후 등가 가동시간 추정값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값임.)
The method of claim 1,
The loss estimation unit calculates an estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array using Equation 5 below.
[Equation 5]
Figure 112018068429002-pat00017

(At this time, Y ao,esti is an estimate of the optimal equivalent operating time of the solar power array, Y at,esti is an estimate of the equivalent operating time after temperature correction of the solar power array, and Y lm,esti is an estimate of the solar power array mismatch loss.)
◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 7 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제3항에 있어서,
상기 Hot Spot 발생여부 판단부는 하기의 식 6으로부터 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 실측값과 상기 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값 사이의 차이를 상기 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값으로 산출하고, 상기 태양광발전 어레이 직류전압 실측값과 상기 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값 사이의 차이를 상기 태양광발전 어레이 직류전압 차이값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 6]
Figure 112020072370757-pat00018

(이때, Ylm,resi는 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, Ylm,meas는 태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값, Ylm,esti는 태양광발전 어레이 부정합 손실 추정값, Va,resi는 태양광발전 어레이 직류전압 차이값, Va,meas는 태양광발전 어레이 직류전압 실측값, Va,esti는 태양광발전 어레이 직류전압 추정값임)
The method of claim 3,
The hot spot determination unit calculates a difference between the measured value of the mismatch loss of the photovoltaic array and the estimated value of the mismatch loss of the photovoltaic array from Equation 6 below as the difference value of the photovoltaic array mismatch loss. And calculating a difference between the actual measured value of the photovoltaic array DC voltage and the estimated value of the direct current voltage of the photovoltaic array as the difference value of the direct current voltage of the photovoltaic array.
[Equation 6]
Figure 112020072370757-pat00018

(At this time, Y lm,resi is the solar photovoltaic array mismatch loss difference value, Y lm,meas is the measured photovoltaic array mismatch loss, Y lm,esti is the solar photovoltaic array mismatch loss estimate, and V a,resi is solar Photovoltaic array DC voltage difference value, V a,meas are PV array DC voltage measured values, V a,esti are PV array DC voltage estimates)
◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 8 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제7항에 있어서,
상기 Hot Spot 발생여부 판단부는 상기 태양 등가 가동시간을 기준값 0.2와 비교하고, 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값을 기준값 A와 비교하고, 태양광발전 어레이 직류전압 차이값을 기준값 B와 비교하고, 태양 등가 가동시간 및 차이값들의 비교결과가 동시에 모두 만족하는 발생횟수(Freq.)를 기준값 C와 최종 비교한 결과로부터 Hot Spot 발생여부를 판단하며,
하기의 식 7에 따라 태양광발전 어레이의 Hot Spot 발생여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
[식 7]
If (Yr,meas >= 0.2 and Ylm,resi < A and Va,resi > B and Freq. >C)
Hot Spot 발생;
Else
Hot Spot 미발생;
End
(이때, Yr,meas는 태양 등가 가동시간, Ylm,resi는 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, Va,resi는 태양광발전 어레이 직류전압 차이값임.)
The method of claim 7,
The hot spot determination unit compares the solar equivalent operating time with a reference value of 0.2, compares the difference value of the photovoltaic array mismatch loss with the reference value A, compares the difference value of the photovoltaic array DC voltage with the reference value B, and The number of occurrences (Freq.) in which the comparison result of the equivalent operating time and difference values are all satisfied at the same time is judged whether or not a hot spot occurs from the result of the final comparison with the reference value C.
A hot spot diagnostic device for a photovoltaic array, characterized in that it determines whether or not a hot spot of the photovoltaic array occurs according to Equation 7 below.
[Equation 7]
If (Y r,meas >= 0.2 and Y lm,resi <A and V a,resi> B and Freq. >C)
Hot spot occurrence;
Else
No hot spot;
End
(At this time, Y r,meas are solar equivalent operating time, Y lm,resi are solar photovoltaic array mismatch loss difference value, and V a,resi are photovoltaic array DC voltage difference value.)
◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈ Claim 9 was abandoned upon payment of the set registration fee. 제8항에 있어서,
상기 기준값 A는 -0.06이고, 상기 기준값 B는 -0.1, 상기 기준값 C는 8인 것을 특징으로 하는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 장치.
The method of claim 8,
The reference value A is -0.06, the reference value B is -0.1, and the reference value C is 8.
태양광발전 어레이의 등가 가동시간을 산출하는 단계;
태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 및 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간을 산출하는 단계;
운전년수에 따른 노화를 고려한 태양광발전 모듈 직렬개수가 반영된 태양광발전 어레이의 직류전압 추정값, 태양광발전 어레이의 최적 등가 가동시간 추정값, 태양광발전 어레이의 온도보정 후 등가 가동시간 추정값을 산출하는 단계;
태양광발전 어레이 부정합 손실 실측값 및 태양광발전 어레이의 부정합 손실의 추정값을 산출하는 단계;
태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값, 태양광발전 어레이 직류전압 차이값을 산출하는 단계;
태양광발전 어레이 부정합 손실의 실측값과 추정값에 대한 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값 및 태양광발전 어레이 직류전압 실측값 및 추정값에 대한 태양광발전 어레이 직류전압 차이값과, 태양 등가 가동시간과, 상기 태양광발전 어레이 부정합 손실 차이값이 설정된 기준을 만족하는 횟수 각각에 대해, 각 설정된 기준을 만족하는지를 판단하는 단계; 그리고,
태양 등가 가동시간, 상기 차이값들, 및 횟수 각각에 대해 설정된 기준을 만족하는 경우 Hot Spot 발생으로 판단하거나, 태양 등가 가동시간, 상기 차이값들, 및 횟수 각각에 대해 설정된 기준을 만족하지 않는 경우 Hot Spot 미발생으로 판단하는 단계;를 포함하여 이루어지는 태양광발전 어레이의 Hot Spot 진단 방법.

Calculating an equivalent operating time of the photovoltaic array;
Calculating an optimal equivalent operating time of the photovoltaic array and the equivalent operating time after temperature correction of the photovoltaic array;
It calculates the DC voltage estimate value of the photovoltaic power generation array reflecting the number of series of photovoltaic power modules taking into account aging according to the operating years, the optimal equivalent operating time estimate value of the photovoltaic power generation array, and the equivalent operating time estimate value after temperature correction of the photovoltaic power generation array. step;
Calculating an actual measurement value of the photovoltaic array mismatch loss and an estimated value of the photovoltaic array mismatch loss;
Calculating a photovoltaic array mismatch loss difference value and a photovoltaic array direct current voltage difference value;
PV array mismatch loss difference value and photovoltaic array DC voltage difference value for the measured value and estimated value of the PV array mismatch loss, solar equivalent operating time, Determining whether each set criterion is satisfied for each number of times the photovoltaic array mismatch loss difference value satisfies a set criterion; And,
When the criteria set for each solar equivalent operation time, the difference values, and the number of times are satisfied, it is determined that a hot spot occurs, or when the criteria set for each of the solar equivalent operation time, the difference values, and the number of times are not satisfied. Determining that the hot spot does not occur; Hot spot diagnosis method comprising a photovoltaic array.

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