KR102219631B1 - 태양광 발전장치 및 ess 연계형 기능성 배전반 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 태양광 발전하는 태양광 발전장치(200)와, 상기 태양광 발전장치(200)에서 발생된 전력을 저장하는 ESS(Energy Storage System)(300)와 연계되어, 상기 태양광 발전장치(200) 또는 ESS(300)로부터 전력을 부하로 공급하거나 상용계통으로 매전하기 위한 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반에 관한 것이다. 이러한 기능성 배전반은, 내부에 다수의 부속품(E)이 내장되고 상기 부속품(E)의 점검을 위하여 출입하기 위한 도어(111)가 설치된 하우징(110)과; 하우징(110) 내에서 발생되는 연기가 감지될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기감지부(120)와; 하우징(110) 내부에서 불꽃이 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃감지부(130)와; 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에 설정된 습도차(H)가 발생될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도감지부(140)와; 하우징(110) 내부로 소화액을 분무하는 자동소화부(170)와; 상기 하우징(110) 내부를 환기하기 위한 환기팬(180)과; 상기 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시키고, 상기 습도경고신호(S3)가 발생될 때 상기 환기팬(180)을 작동시키는 제어부(190);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 배전반에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비정상적인 이벤트 상황을 자체 진단 및 대처함으로써 안전적인 운영을 가능하게 할 수 있는, 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반에 관한 것이다.
태양광 발전장치란 태양전지셀을 이용하여 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 것으로서, 화석연료의 고갈이 가속화되고, 화석연료 연소시 수반되는 대기 오염의 문제점을 해결하기 위한 새로운 에너지원으로 각광받고 있다. 이러한 태양광 발전장치에서 생산한 전력은 가정이나 공장등의 부하에 공급되어 사용되고, 사용되지 않은 잉여전력은 한전과 연계된 상용계통으로 매전(판매)하는 계통 연계형 방식으로 운영되고 있다.
한편, 최근 임야 내에서의 태양광발전소 입지 규제 및 REC(신재생에너지 공급인증서) 가중치 하향 조정 등의 정책적인 변화로 인하여, 업계에서는 태양광발전사업의 수익성을 높일 수 있는 방편으로 태양광 ESS(Energy Storage System)에 관련된 관심이 높아지고 있다. 태양광 ESS는 전기를 일시적으로 저장할 수 있는 장비로 이를 통해 사업주는 낮에 생산되는 전기를 저장해두었다가 원하는 시간에 필요한 만큼의 전기를 납품(매전??)할 수 있다. 이러한 태양광 ESS 에 대한 관심이 높아지는 이유는, 태양광 ESS 를 통해서 전기를 저장한 후 태양광 피크타임(10~16시)을 피해 공급하는 전력량에 대해서는 REC 가중치를 5.0배 부여함으로써 기존 태양광발전시스템에 비해 높은 수익성을 기대할 수 있기 때문이다.
이를 위하여, 태양광 발전장치 및 ESS 는. 전압을 변환하는 변압기, PLC(Power Line Communication), 제어를 위한 컨트롤판넬, 전기의 공급과 제어를 각종 스위치, 릴레이(계전기), 전압 차단을 위한 회로 차단기 및 퓨즈등(이하, 부속품이라 한다)이 내장된 배전반과 연계된다. 이에 따라, 배전반은 다수의 인버터로 출력되는 전원 및 ESS 의 충전되는 전력을 통합 관리하고, 사용되지 않은 잉여전력을 한전의 계통으로 공급할 수 있다.
그런데, 배전반은 태양광 발전장치와 함께 운영되기 때문에 주로 옥외에 설치되어 운영되기 때문에, 조석의 온도차에 따른 결로 현상이나 외부 습기의 유입에 의하여 각종 부속품의 부식이 진행되고, 또한 외부에서 유입되는 먼지등의 분진 축적이나 여러 원인에 따른 아크 발생등에 의하여, 부속품이 고장나거나 오작동되어 셧다운되고, 더 나아가 화재등의 사고로 이어질 수 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배전반에서 발생되는 비정상적인 이벤트 상황을 감지하고 자체 대처함으로써, 부속품의 오작동이나 이에 따른 화재등의 발생을 방지할 수 있는, 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반은,
태양광 발전하는 태양광 발전장치(200)와, 상기 태양광 발전장치(200)에서 발생된 전력을 저장하는 ESS(Energy Storage System)(300)와 연계되어, 상기 태양광 발전장치(200) 또는 ESS(300)로부터 전력을 부하로 공급하거나 상용계통으로 매전하기 위한 것으로서, 내부에 다수의 부속품(E)이 내장되고 상기 부속품(E)의 점검을 위하여 출입하기 위한 도어(111)가 설치된 하우징(110); 상기 하우징(110) 내에서 발생되는 연기가 감지될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기감지부(120); 상기 하우징(110) 내부에서 불꽃이 연속적으로 5초 이상동안 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃감지부(130); 상기 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에 설정된 습도차(H)가 발생될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도감지부(140); 상기 하우징(110) 내부로 소화액을 분무하는 자동소화부(170); 상기 하우징(110) 내부를 환기하기 위한 환기팬(180); 및 상기 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시키고, 상기 습도경고신호(S3)가 발생될 때 상기 환기팬(180)을 작동시키는 제어부(190);를 포함하고, 상기 제어부(190)는, 상기 연기감지부(120)에서 연기경고신호(S1)가 발생되고, 상기 불꽃감지부(130)에서 불꽃경고신호(S2)가 동시에 발생되었을 때, 상기 하우징(110) 내부에서 화재가 발생된 것으로 판단하여 상기 자동소화부(170)를 작동시키고; 상기 자동소화부(170)는, 상기 하우징(110) 내측으로 연장되어 소화액을 분사하는 다수의 소화액분사관(171)(171')과 연결되는 용기(172)와, 상기 용기(172)에 내장되는 것으로서 상기 소화액분사관(171)(171')으로 공급하기 위한 소화액(P)이 수용된 소화액수용백(173)과, 상기 용기(172)의 하부측에 설치되는 것으로서 상기 소화액수용백(173)에 수용된 소화액(P)을 상기 소화액분사관(171)(171')으로 압송하기 위한 펌프유닛(174)을 포함하고; 상기 펌프유닛(174)은, 상기 용기(172)의 착탈홈(172c)과 연통된 모터펌프(174a)와, 상기 용기(172)의 하부몸체(172b)의 외측에 설치되며 상기 모터펌프(174a)와 연결되는 분배부(174b)와, 상기 분배부(174b)에 형성되는 것으로서 상기 다수의 소화액분사관(171)(171')가 착탈되는 다수의 착탈노즐(174c)(174c')을 포함하고; 상기 소화액분사관(171)(171')은, 상기 하우징(110)의 특정 위치까지 굽어진 상태로 접근할 수 있도록 가요성 재질로 되며, 압송되는 소화액을 사방팔방으로 분사할 수 있도록 외주면에 다수개의 분사홀(171a)(171a')이 입체적으로 형성된 구조를 가지고; 상기 용기(172)의 측부에 설치되어 상기 용기(172)를 하우징(110)의 내측벽에 자력으로 부착시키는 자석브라켓(175)을 포함하는 것;을 특징으로 한다.
태양광 발전하는 태양광 발전장치(200)와, 상기 태양광 발전장치(200)에서 발생된 전력을 저장하는 ESS(Energy Storage System)(300)와 연계되어, 상기 태양광 발전장치(200) 또는 ESS(300)로부터 전력을 부하로 공급하거나 상용계통으로 매전하기 위한 것으로서, 내부에 다수의 부속품(E)이 내장되고 상기 부속품(E)의 점검을 위하여 출입하기 위한 도어(111)가 설치된 하우징(110); 상기 하우징(110) 내에서 발생되는 연기가 감지될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기감지부(120); 상기 하우징(110) 내부에서 불꽃이 연속적으로 5초 이상동안 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃감지부(130); 상기 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에 설정된 습도차(H)가 발생될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도감지부(140); 상기 하우징(110) 내부로 소화액을 분무하는 자동소화부(170); 상기 하우징(110) 내부를 환기하기 위한 환기팬(180); 및 상기 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시키고, 상기 습도경고신호(S3)가 발생될 때 상기 환기팬(180)을 작동시키는 제어부(190);를 포함하고, 상기 제어부(190)는, 상기 연기감지부(120)에서 연기경고신호(S1)가 발생되고, 상기 불꽃감지부(130)에서 불꽃경고신호(S2)가 동시에 발생되었을 때, 상기 하우징(110) 내부에서 화재가 발생된 것으로 판단하여 상기 자동소화부(170)를 작동시키고; 상기 자동소화부(170)는, 상기 하우징(110) 내측으로 연장되어 소화액을 분사하는 다수의 소화액분사관(171)(171')과 연결되는 용기(172)와, 상기 용기(172)에 내장되는 것으로서 상기 소화액분사관(171)(171')으로 공급하기 위한 소화액(P)이 수용된 소화액수용백(173)과, 상기 용기(172)의 하부측에 설치되는 것으로서 상기 소화액수용백(173)에 수용된 소화액(P)을 상기 소화액분사관(171)(171')으로 압송하기 위한 펌프유닛(174)을 포함하고; 상기 펌프유닛(174)은, 상기 용기(172)의 착탈홈(172c)과 연통된 모터펌프(174a)와, 상기 용기(172)의 하부몸체(172b)의 외측에 설치되며 상기 모터펌프(174a)와 연결되는 분배부(174b)와, 상기 분배부(174b)에 형성되는 것으로서 상기 다수의 소화액분사관(171)(171')가 착탈되는 다수의 착탈노즐(174c)(174c')을 포함하고; 상기 소화액분사관(171)(171')은, 상기 하우징(110)의 특정 위치까지 굽어진 상태로 접근할 수 있도록 가요성 재질로 되며, 압송되는 소화액을 사방팔방으로 분사할 수 있도록 외주면에 다수개의 분사홀(171a)(171a')이 입체적으로 형성된 구조를 가지고; 상기 용기(172)의 측부에 설치되어 상기 용기(172)를 하우징(110)의 내측벽에 자력으로 부착시키는 자석브라켓(175)을 포함하는 것;을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 하우징(110) 내부에서 아크가 발생할 때 아크를 감지하여 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크감지부(150)를 더 포함한다.
본 발명에 있어서, 상기 아크감지부(150)는, 상기 하우징(110) 내부 상부에 설치되는 기판(151)에 설치되는 자외선센서(152)와, 상기 기판(151)에 자외선센서(152)를 덮도록 설치되는 것으로서 상기 하우징(110) 내부 넓은 화각 범위에서 발생되는 자외선을 상기 자외선센서(152)로 굴절시키는 반구렌즈(153)와, 상기 자외선센서(152)에서 자외선이 측정될 때 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크경고신호 발생부(154)를 포함한다.
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본 발명에 따르면, 하우징(110) 내에서 연기, 불꽃, 습기, 아크 가스 및 분진등의 이벤트 상황 발생 유무를 실시간으로 감시하고, 연기 및 불꽃이 동시에 발생되는 화재에 대응되는 이벤트 상황 발생시 자동소화부(170)가 하우징(110) 내부의 화재를 자동으로 진압하고, 과도한 습도, 아크 가스 및 분진이 발생할 때 환기팬(180)이 자동으로 작동되어 하우징(110) 내부 습도를 낮추고, 아크가스 및 분진을 배출시켜 정전기의 발생 가능성을 낮춤으로써, 하우징(110) 내부에서 발생되는 다양한 이벤트 상황을 즉각 진정시켜 배전 동작이 정상화되도록 하고, 이와 동시에 이벤트 상황이 발생되었음을 관리자에게 전송하여 즉각적인 인식 및 적절한 대처를 할 수 있도록 할 수 있다라는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 배전반이 태양광 발전장치 및 ESS 와 연계 가능하게 연결된 것을 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1의 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반을 발췌하여 내부 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 기능성 배전반의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3의 연기감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 3의 불꽃감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 3의 습도감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 3의 아크감지부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 3의 분진감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 3의 자동소화부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 10은 도 9의 용기에 수용되는 소화액수용백을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 9의 자동소화부의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반을 발췌하여 내부 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2의 기능성 배전반의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 3의 연기감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 5는 도 3의 불꽃감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 6은 도 3의 습도감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 7은 도 3의 아크감지부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 도면,
도 8은 도 3의 분진감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면,
도 9는 도 3의 자동소화부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 단면도,
도 10은 도 9의 용기에 수용되는 소화액수용백을 설명하기 위한 도면.
도 11은 도 9의 자동소화부의 동작을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명에 따른 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정 되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 배전반이 태양광 발전장치 및 ESS 와 연계 가능하게 연결된 것을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반을 발췌하여 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반은, 태양광에 의하여 발전하는 태양광 발전장치(200)와, 태양광 발전장치(200)에서 발생된 전력을 저장하는 ESS(Energy Storage System)(300)와 연계되어, 태양광 발전장치(200) 또는 ESS(300)로부터 전력을 부하로 공급하거나 상용계통으로 매전(판매)한다.
태양광 발전장치(200)는, 태양전지모듈(M)들이 한 단위를 이루는 다수의 단위태양전지어레이(210)(210')(210")와; 단위태양전지어레이를 이루는 다수의 태양전지모듈에서 출력되는 직류전력을 병합하여 출력하는 단위접속반(220)(220')(220")과; 단위접속반에서 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 다수의 단위인버터(230)(230')(230")을 포함한다.
단위태양전지어레이(210)(210')(210") 각각은, 다수의 태양전지셀로 이루어진 태양전지모듈(M)이 가로 및 세로 방향으로 연결되어 구현되며, 태양전지모듈(M)은 50 ~ 70V 의 직류 전력을 출력한다. 이러한 태양전지모듈(M)은 8개에서 12개 정도가 직렬로 연결되어 구성되며, 약 300 ~ 700V 전압을 갖는 직류전력을 출력한다.
단위접속반(220)(220')(220")는 단위태양전지어레이(210)(210')(210")의 출력단에 연결되며, 해당 단위태양전지어레이를 보호하기 위하여 과전류 공급시 차단되는 퓨즈, 단위인버터로부터의 전압 역류를 방지하기 위한 역류방지 다이오드등으로 구성된다.
단위인버터(230)(230')(230")은 단위접속반(220)(220')(220")의 출력단과 연결되며, 단위접속반(220)(220')(220")에서 입력되는 DC 전력을 가정이나 공장등에서 운영되는 장치에서 사용할 수 있는 주파수 및 위상의 AC 전력으로 변환한다.
ESS(300)는, 태양광 발전장치(200)에서 생산된 발생된 직류 에너지를 저장하는 다수의 배터리팩과, 다수의 배터리팩에 저장된 전력을 부하 또는 계통으로 공급하기 위하여 저장된 직류 전력을 교류 전력으로 전환하기 위한 전력변환시스템(PCS ; Power Conversion System)과, 전력의 충방전을 제어하는 전력관리시스템(PMS ; Power Management System) 등을 포함한다.
이러한 ESS(300)는 태양광 발전장치(200)와 함께 배전반(100)에 연결되어 통합 제어됨으로써, 태양광 발전장치(200)에서 발생되는 에너지를 다수의 배터리팩에 분산하여 저장하고, 가정이나 공장에서 발생된 부하로 다수의 배터리팩에 저장된 전력을 분산공급하거나, 부하에서 전력 요구가 없을 경우 상용 계통을 통하여 한국전력에 매전(판매)한다.
도 3은 도 2의 기능성 배전반의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면이다.
배전반(100)은, 태양광 발전장치(200)를 구성하는 다수의 단위인버터(230)(230')(230")와 연결되어 각각의 단위인버터에서 출력되는 전력이 병합되어 입력되는 것으로서, 내부에 다수의 부속품(E)이 내장되고 상기 부속품(E)의 점검을 위하여 출입하기 위한 도어(111)가 설치된 하우징(110)과; 하우징(110) 내에서 발생되는 연기가 감지될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기감지부(120)와; 하우징(110) 내부에서 불꽃이 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃감지부(130)와; 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에 설정된 습도차(H)가 발생될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도감지부(140)와; 하우징(110) 내부에서 아크가 발생할 때 아크를 감지하여 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크감지부(150)와; 하우징(110) 내부의 분진농도(D)가 설정된 값 이상이 될 때 분진경고신호(S5)를 발생하는 분진감지부(160)와; 하우징(110) 내부로 소화액을 분무하는 자동소화부(170)와; 하우징(110)에 설치되어 상기 하우징(110) 내부를 환기하기 위한 환기팬(180)과; 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시키고, 상기 습도경고신호(S3), 아크경고신호(S4) 및 분진경고신호(S5)가 발생될 때 상기 환기팬(180)을 작동시키고, 상기 연기경고신호(S1), 불꽃경고신호, 습도경고신호(S3), 아크경고신호(S4) 및 분진경고신호(S5)가 발생되는 이벤트 상황시, 관리자 서버(미도시)로 전송하는 이벤트신호(ES)를 발생하는 제어부(190);를 포함한다.
하우징(110)은 분체도장된 철판이 육면체 형태로 절곡 및 용접됨으로써 구현되고, 출입을 위한 도어(111)에 다수의 통기공이 형성된 구조를 가진다. 하우징(110) 내부에는 전압을 변환하는 변압기, PLC(Power Line Communication), 제어를 위한 컨트롤판넬, 전기의 공급과 제어를 각종 스위치 및 릴레이(계전기), 전압 차단을 위한 회로 차단기 및 퓨즈등(이하, 부속품(E)이라 한다)이 배치되어 통합 관리된다.
도 4는 도 3의 연기감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면이이고, 도 5는 도 3의 불꽃감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면이이다.
연기감지부(120)는, 하우징(110) 내부에서 발생되는 연기를 감지하는 연기센서(121)와, 연기센서(121)에서 감지된 연기 농도가 설정값 이상이 될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기경고신호 발생부(122)를 포함한다.
불꽃감지부(130)는, 하우징(110) 내부에서 발생되는 가시광선 광을 감지하는 광센서(131)와, 광센서(131)에서 감지된 불꽃이 설정 시간 이상, 예를 들면 5초 이상동안 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃경고신호 발생부(132)를 포함한다.
불꽃경고신호 발생부(132)는 광센서(131)가 불꽃을 연속적으로 설정시간 이상동안 감지하였을 때 비로소 불꽃경고신호를 발생한다. 예를 들면, 부속품(E)에서 단순히 스파크가 발생될 경우에도 광센서(131)는 광을 감지하는데, 이때 스파크는 금방 사라지기 때문에 큰 위험이 되지 그러나 불꽃이 연속적으로 발생되는 시간이 설정된 시간 이상이 되면, 화재 가능성이 있는 위험한 상황인 것이며, 이때 불꽃경고신호 발생부(132)가 위험한 상황임을 의미하는 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 것이다.
상기 연기감지부(120)에서 연기경고신호(S1)가 발생되고, 불꽃감지부(130)에서 불꽃경고신호(S2)가 동시에 발생되었을 때, 제어부(190)는 하우징(110) 내부에서 화재가 발생된 것으로 판단하며, 연기경고신호(S1)만 발생하거나 불꽃경고신호(S2)만 발생되었을 경우 화재로 판단하지 않음으로써, 화재 판단을 잘못 판단하는 것을 방지할 수 있다.
예를 들면, 하우징(110) 내부에서 화재가 발생되지 않더라도 하우징(110) 외부에서 발생된 연기가 하우징(110) 내부로 유입될 수 있고, 관리자가 점검을 위하여 조명을 하우징(110) 내부로 조사할 경우가 있다. 이러한 경우, 제어부(190)는 하우징(110) 내부에서 화재가 발생되지 않았다라고 판단한다.
도 6은 도 3의 습도감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면이다.
습도감지부(140)는, 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에서의 습도차(H)가 설정된 값 이상이 될 때 습도경고신호(S1)를 발생한다. 이러한 습도감지부(140)는, 하우징(110)의 내부 습도를 측정하여 대응되는 내부 습도신호를 발생하는 내부습도센서(141)와, 하우징 외부 습도를 측정하여 대응되는 외부 습도신호를 발생하는 외부습도센서(142)와, 내부 습도신호에 대응되는 하우징 내부습도와 외부 습도신호에 대응되는 하우징 외부습도를 비교하는 습도비교부(143)와, 습도비교부(143)에서 비교된 습도차가 설정된 습도차(H) 이상이 될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도경고신호 발생부(144)를 포함한다.
이러한 습도감지부(140)에 의하여, 하우징(110) 내부 습도가 외부에 비하여 과도하게 높을 때를 감지하고, 이 경우 환기팬(180)을 작동시키기 위한 습도경고신호(S3)를 발생하여 하우징(110) 내부가 과습되는 것을 방지할 수 있다.
도 7은 도 3의 아크감지부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 아크감지부(150)는, 하우징(110) 내부에서 아크가 발생할 때 아크를 감지하여 아크경고신호(S4)를 발생한다. 이러한 아크감지부(150)는, 하우징(110) 내부 상부에 설치되는 기판(151)에 설치되는 자외선센서(152)와, 기판(151)에 자외선센서(152)를 덮도록 설치되는 것으로서 하우징(110) 내부 넓은 화각 범위에서 발생되는 자외선을 자외선센서(152)로 굴절시키는 반구렌즈(153)와, 자외선센서(152)에서 자외선이 측정될 때 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크경고신호 발생부(154)를 포함한다.
반구렌즈(153)는, 하우징(110) 내부 특정 공간의 부속품(E)에서 발생되는 자외선을 자외선센서(43)로 굴절시켜 조사되게 한다. 이러한 반구렌즈(153)에 의하여, 하우징(110) 내의 모든 위치에 설치되는 부속품(E)에서 아크가 발생되더라도. 아크 발생시 발생되는 자외선을 자외선센서(152)가 감지할 수 있다.
아크경고신호 발생부(154)는 자외선센서(152)에서 감지된 자외선 광량이 설정된 광량값 이상이 될 때 아크경고신호(S4)를 발생한다. 이에 따라, 자외선센서(152)에서 감지되는 자외선 광량이 작을 경우, 즉 소규모의 아크 방전이 발생되는 위험하지 않은 상황에서는 아크경고신호(S4)를 발생하지 않게 된다.
도 8은 도 3의 분진감지부의 구성을 블록도로 설명하기 위한 도면이다.
분진감지부(160)는, 하우징(110) 내부의 분진농도(D)가 설정된 값 이상이 될 때 분진경고신호(S4)를 발생한다. 이러한 분진감지부(160)는 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이, 하우징(110) 내부 상부측에 설치되는 베이스(161)와, 베이스(161)의 일측에 설치되어 광(L)을 조사하는 발광부(162)와, 베이스(161)의 타측에 설치되어 발광부(162)에서 조사되는 광(L)을 수신하는 수광부(163)와, 수광부(163)에서 분진에 의하여 부분 차폐되는 광량 변화를 기반으로 하여 분진농도(C)를 연산하는 농도연산부(164)와, 연산된 분진농도가 설정된 농도값(D) 이상이 될 때 분진경고신호(S5)를 발생하는 분진경고신호 발생부(165)와, 분진측정시 특정 부속품(E)으로 공기를 순간 분출하여 분진을 비산시키는 분진비산팬(166)을 포함한다.
분진비산팬(166)은 하우징(110) 내부로 공기를 순간 분산하여 하우징(110) 내부에서 분진을 강제 비산시키고, 이에 따라 각종 부속품(E)에 적층된 분진 농도를 정확히 감지할 수 있도록 한다.
이러한 분진감지부(160)에 의하여, 분진비산팬(166)이 공기를 강하게 분사하여 하우징(110) 내부에서 부속품(E)의 표면에 쌓여진 분진을 강제로 비산시키고, 이때 비산된 분진은 발광부(162)에서 조사된 광을 부분 차폐하여 수광부(163)에서 수광되는 광량을 변화시킨다. 그러면 수광부(163)에서 수광되는 광량이 변화되고, 농도연산부(164)는 광량변화를 기반으로 하여 분진농도(D)를 연산하고, 분진농도(D)가 설정된 농도값 이상이 될 때 분진경고신호(S5)를 발생하는 것이다.
환기팬(180)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(110)의 상부측에 설치되어 하우징(110) 내부를 환기시킨다. 이러한 환기팬(180)은, 습도경고신호(S3), 아크경고신호(S4) 및 분진경고신호(S5)가 발생될 때 제어부(190)에 의하여 작동되며, 환기팬(180)이 작동되면 하우징(110) 내부의 과습한 공기가 배기되어 하우징(110) 내부는 정상 습도 환경이 되고, 아크 가스 및 분진을 외부가 배기되어 아크가스나 분진에 의한 정전기의 발생이 방지된다.
도 9는 도 3의 자동소화부를 발췌하여 구성을 설명하기 위한 단면도이고, 도 10은 도 9의 용기에 수용되는 소화액수용백을 설명하기 위한 도면이고, 도 11은 도 9의 자동소화부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
자동소화부(170)는, 하우징(110) 내측에 설치되어, 화재신호(S)가 발생될 때 하우징(110) 내부로 소화액을 분무한다. 이러한 자동소화부(170)는, 하우징(110) 내측으로 연장되어 소화액을 분사하는 다수의 소화액분사관(171)(171')과 연결되는 용기(172)와, 용기(172)에 내장되는 것으로서 소화액분사관(171)(171')으로 공급하기 위한 소화액(P)이 수용된 소화액수용백(173)과, 용기(172)의 하부측에 설치되는 것으로서 소화액수용백(173)에 수용된 소화액(P)을 소화액분사관(171)(171')으로 압송하기 위한 펌프(174)와, 용기(172)의 측부에 설치되어 용기(172)를 하우징(110)의 내측벽에 자력으로 부착시키는 자석브라켓(175)을 포함한다.
소화액분사관(171)(171')은, 하우징(110)의 특정 위치까지 굽어진 상태로 접근할 수 있도록 고무나 비닐등과 같은 가요성 재질로 되고, 압송되는 소화액을 사방팔방으로 분사할 수 있도록 외주면에 다수개의 분사홀(171a)(171a')이 입체적으로 형성된 구조를 가진다. 이에 따라 분사홀(171a)(171a')을 통하여 분사되는 소화액은 하우징(110)의 모든 영역으로 분산되어 특정 부속품(E)에서 발생되는 화재를 신속하게 진화할 수 있다.
용기(172)는 전체적으로 원통 형태를 가지는 상부용기(172a)와, 상부용기(172a)의 하부측에 형성되어 펌프유닛(174)을 내장하는 하부용기(172b)와, 상부용기(172a)의 내측 중앙에 단턱지게 형성되어 펌프유닛(174)과 연통되는 착탈홈(172c)을 포함한다.
소화액수용백(173)은 비닐이나 고무와 같은 가요성 재질로 된 백몸체(173a)와, 백몸체(173a)의 하부측에 형성된 것으로서 상기 착탈홈(172c)에 착탈되는 착탈관(173c)과, 착탈관(174c)의 단부를 막아 평소 소화액(P)이 배출되지 않도록 하는 밀봉시트(173d)를 포함한다.
밀봉시트(173d)는 평소 착탈관(173c)을 막고 있기 때문에 소화액(P)은 백몸체(173a)에 충진된 상태를 유지하고, 이 상태에서 소화액수용백(173)은 소화액을 수용한 상태로 안전하게 저장 또는 유통된다.
소화액수용백(173)은, 전체적으로 가요성 재질로 되기 때문에 소화액(P)이 충진된 상태에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 전체적으로 단면이 타원형 형태를 갖는다. 이러한 소화액수용백(173)이 상부용기(172a)에 끼우게 되면 착탈관(173c)이 상부용기의 착탈홈(172c)에 끼어지고, 이후 백몸체(173a)는 상부용기(172a) 내주면에 밀착되도록 형태 변형된다.
상기 소화액수용백(173)은 소화액을 압송하기 위한 액화 가스가 내장되지 않으므로 상대적으로 작은 체적의 소화액수용백(173)에 많은 양의 소화액(P)을 수용할 수 있다. 또한 액화 가스가 내장되지 않으므로 평소 고온 상태인 하우징(110) 내부에서 폭발의 위험성이 근본적으로 제거되어 안전성을 확보할 수 있다.
펌프유닛(174)은, 도 10에 도시된 바와 같이, 착탈홈(172c)과 연통된 모터펌프(174a)와, 하부몸체(172b)의 외측에 설치되며 모터펌프(174a)와 연결되는 분배부(174b)와, 분배부(174b)에 형성되는 것으로서 다수의 소화액분사관(171)(171')가 착탈되는 다수의 착탈노즐(174c)(174c')을 포함한다.
자석브라켓(175)은 자동소화부(170)를 하우징(110) 내부의 특정 위치로 이동 및 고정시킨다. 이러한 자석브라켓(175)에 의하여, 하우징(110) 내부에 설치되는 부속품의 위치나 크기가 다양하더라도, 자동소화부(170)를 금속 재질의 하우징(110)에 구조변경 없이 용이하게 설치할 수 있다.
이러한 자동소화부(170)는, 소화액수용백(173)에 수용된 액상의 소화액(P)을 분사하는 것이기 때문에, 기존의 소화기와는 달리 소화액을 분사하기 위한 고압 탱크 구조를 채용하지 않는다. 이에 따라, 한여름에 하우징(110) 내부의 온도가 60~70 ℃ 도 이상까지 상승하더라도 자동소화부(170)가 폭발하지 않게 되어 안전한 운영을 가능하게 할 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반의 동작을 설명한다.
하우징(110) 내부에서 부속품(E)의 열화나 부식등에 의한 연소 현상에 의하여 연기나 불꽃이 발생될 때 연기감지부(120) 및 불꽃감지부(130)는 이를 감지하여 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)를 발생하고, 하우징(110) 내부의 습도가 외부 완경의 습도에 비하여 과도하게 높을 때 습도감지부(140)는 습도경고신호(S3)를 발생하고, 하우징(110) 내부에서 아크가 과도하게 발생할 때 아크감지부(150)는 아크경고신호(S4)를 발생하고, 하우징(110) 내부에 분진이 과도하게 발생하면 분진감지부(160)가 분진경고신호(S5)를 발생하여 제어부(190)로 전송한다.
그러면 제어부(190)는 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 동시에 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시킨다. 이에 따라, 하우징(110) 외부로부터 연기가 유입되는 상황이나, 관리자가 점검을 위하여 조명들을 하우징(110) 내부로 조사하는 상황에서 자동소화부(170)가 오작동되는 것을 방지할 수 있다.
또한 제어부(190)는 습도경고신호(S3), 아크경고신호(S4) 및 분진경고신호(S5)가 발생될 때 환기팬(180)을 작동시키고, 이에 따라 하우징(110) 내부의 과습한 공기를 배기시킴으로써 하우징(110) 내부가 정상 습도 환경이 되도록 하고, 아크 가스 및 분진을 외부로 배기하여 아크가스나 분진에 의한 정전기의 발생을 방지한다.
그리고 제어부(190)는 연기경고신호(S1), 불꽃경고신호, 습도경고신호(S3), 아크경고신호(S4) 및 분진경고신호(S5)가 발생되는 이벤트 상황시, 관리자 서버(미도시)로 전송하는 이벤트신호(ES)를 발생함으로써, 관리자가 이벤트 상황을 인지하게 하여 즉각 대처를 가능하게 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 하우징(110) 내에서 연기, 불꽃, 습기, 아크 가스 및 분진등의 이벤트 상황 발생 유무를 실시간으로 감시하고, 연기 및 불꽃이 동시에 발생되는 화재에 대응되는 이벤트 상황 발생시 제어부(190)는 자동소화부(170)를 작동시켜 하우징(110) 내부의 화재를 진압하고, 과도한 습도, 아크 가스 및 분진이 발생할 때 제어부(190)는 환기팬(180)을 작동시켜 하우징(110) 내부 습도를 낮추고, 아크가스 및 분진을 배출시켜 정전기의 발생 가능성을 낮춘다. 이에 따라 하우징(110) 내부에서 발생되는 다양한 이벤트 상황을 진정시키고 배전 동작이 정상화되도록 함과 동시에, 이벤트 상황이 발생되었음을 관리자에게 전송하여 즉각적인 인식 및 적절한 대처를 할 수 있도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
E ... 부속품
200 ... 태양광 발전장치
300 ... ESS
210, 210', 210" ... 단위태양전지어레이
220, 220', 220" ... 단위접속반
230, 230', 230" ... 단위인버터
100 ... 배전반 110 ...하우징
111 ... 도어 120 ... 연기감지부
121 ... 연기센서 122 ... 연기경고신호 발생부
130 ... 불꽃감지부 131 ... 광센서
132 ... 불꽃경고신호 발생부 140 ... 습도감지부
141 ... 내부습도센서 142 ... 외부습도센서
143 ... 습도비교부 144 ... 습도경고신호 발생부
150 ... 아크감지부 151 ... 기판
152 ... 자외선센서 153 ... 반구렌즈
154 ... 아크경고신호 발생부 160 ... 분진감지부
161 ... 베이스 162 ... 발광부
163 ... 수광부 164 ... 농도연산부
165 ... 분진경고신호 발생부 166 ... 분진비산팬
170 ... 자동소화부 171, 171' ... 소화액분사관
171a, 171a' ... 분사홀 172 ... 용기
172a ... 상부용기 172b ... 하부용기
172c ... 착탈홈 173 ... 소화액수용백
173a ... 백몸체 173c ... 착탈관
173c ... 밀봉시트 174 ... 펌프유닛
174a ... 모터펌프 174b ... 분배부
174c, 174c' ... 착탈노즐 175 ... 자석브라켓
180 ... 환기팬 190 ... 제어부
200 ... 태양광 발전장치
300 ... ESS
210, 210', 210" ... 단위태양전지어레이
220, 220', 220" ... 단위접속반
230, 230', 230" ... 단위인버터
100 ... 배전반 110 ...하우징
111 ... 도어 120 ... 연기감지부
121 ... 연기센서 122 ... 연기경고신호 발생부
130 ... 불꽃감지부 131 ... 광센서
132 ... 불꽃경고신호 발생부 140 ... 습도감지부
141 ... 내부습도센서 142 ... 외부습도센서
143 ... 습도비교부 144 ... 습도경고신호 발생부
150 ... 아크감지부 151 ... 기판
152 ... 자외선센서 153 ... 반구렌즈
154 ... 아크경고신호 발생부 160 ... 분진감지부
161 ... 베이스 162 ... 발광부
163 ... 수광부 164 ... 농도연산부
165 ... 분진경고신호 발생부 166 ... 분진비산팬
170 ... 자동소화부 171, 171' ... 소화액분사관
171a, 171a' ... 분사홀 172 ... 용기
172a ... 상부용기 172b ... 하부용기
172c ... 착탈홈 173 ... 소화액수용백
173a ... 백몸체 173c ... 착탈관
173c ... 밀봉시트 174 ... 펌프유닛
174a ... 모터펌프 174b ... 분배부
174c, 174c' ... 착탈노즐 175 ... 자석브라켓
180 ... 환기팬 190 ... 제어부
Claims (5)
- 태양광 발전하는 태양광 발전장치(200)와, 상기 태양광 발전장치(200)에서 발생된 전력을 저장하는 ESS(Energy Storage System)(300)와 연계되어, 상기 태양광 발전장치(200) 또는 ESS(300)로부터 전력을 부하로 공급하거나 상용계통으로 매전하기 위한 것으로서,
내부에 다수의 부속품(E)이 내장되고 상기 부속품(E)의 점검을 위하여 출입하기 위한 도어(111)가 설치된 하우징(110);
상기 하우징(110) 내에서 발생되는 연기가 감지될 때 연기경고신호(S1)를 발생하는 연기감지부(120);
상기 하우징(110) 내부에서 불꽃이 연속적으로 5초 이상동안 감지될 때 불꽃경고신호(S2)를 발생하는 불꽃감지부(130);
상기 하우징(110) 내부 및 외부 습도 사이에 설정된 습도차(H)가 발생될 때 습도경고신호(S3)를 발생하는 습도감지부(140);
상기 하우징(110) 내부로 소화액을 분무하는 자동소화부(170);
상기 하우징(110) 내부를 환기하기 위한 환기팬(180); 및
상기 연기경고신호(S1) 및 불꽃경고신호(S2)가 발생될 때 상기 자동소화부(170)를 작동시키고, 상기 습도경고신호(S3)가 발생될 때 상기 환기팬(180)을 작동시키는 제어부(190);를 포함하고,
상기 제어부(190)는, 상기 연기감지부(120)에서 연기경고신호(S1)가 발생되고, 상기 불꽃감지부(130)에서 불꽃경고신호(S2)가 동시에 발생되었을 때, 상기 하우징(110) 내부에서 화재가 발생된 것으로 판단하여 상기 자동소화부(170)를 작동시키고;
상기 자동소화부(170)는, 상기 하우징(110) 내측으로 연장되어 소화액을 분사하는 다수의 소화액분사관(171)(171')과 연결되는 용기(172)와, 상기 용기(172)에 내장되는 것으로서 상기 소화액분사관(171)(171')으로 공급하기 위한 소화액(P)이 수용된 소화액수용백(173)과, 상기 용기(172)의 하부측에 설치되는 것으로서 상기 소화액수용백(173)에 수용된 소화액(P)을 상기 소화액분사관(171)(171')으로 압송하기 위한 펌프유닛(174)을 포함하고;
상기 펌프유닛(174)은, 상기 용기(172)의 착탈홈(172c)과 연통된 모터펌프(174a)와, 상기 용기(172)의 하부몸체(172b)의 외측에 설치되며 상기 모터펌프(174a)와 연결되는 분배부(174b)와, 상기 분배부(174b)에 형성되는 것으로서 상기 다수의 소화액분사관(171)(171')가 착탈되는 다수의 착탈노즐(174c)(174c')을 포함하고;
상기 소화액분사관(171)(171')은, 상기 하우징(110)의 특정 위치까지 굽어진 상태로 접근할 수 있도록 가요성 재질로 되며, 압송되는 소화액을 사방팔방으로 분사할 수 있도록 외주면에 다수개의 분사홀(171a)(171a')이 입체적으로 형성된 구조를 가지고;
상기 용기(172)의 측부에 설치되어 상기 용기(172)를 하우징(110)의 내측벽에 자력으로 부착시키는 자석브라켓(175)을 포함하는 것;을 특징으로 하는 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반. - 제1항에 있어서,
상기 하우징(110) 내부에서 아크가 발생할 때 아크를 감지하여 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크감지부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반. - 제2항에 있어서, 상기 아크감지부(150)는,
상기 하우징(110) 내부 상부에 설치되는 기판(151)에 설치되는 자외선센서(152)와, 상기 기판(151)에 자외선센서(152)를 덮도록 설치되는 것으로서 상기 하우징(110) 내부 넓은 화각 범위에서 발생되는 자외선을 상기 자외선센서(152)로 굴절시키는 반구렌즈(153)와, 상기 자외선센서(152)에서 자외선이 측정될 때 아크경고신호(S4)를 발생하는 아크경고신호 발생부(154)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치 및 ESS 연계형 기능성 배전반.
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|---|---|---|---|
| KR1020200114056A KR102219631B1 (ko) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 태양광 발전장치 및 ess 연계형 기능성 배전반 |
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| KR1020200114056A KR102219631B1 (ko) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 태양광 발전장치 및 ess 연계형 기능성 배전반 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102219631B1 true KR102219631B1 (ko) | 2021-02-25 |
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ID=74731021
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020200114056A KR102219631B1 (ko) | 2020-09-07 | 2020-09-07 | 태양광 발전장치 및 ess 연계형 기능성 배전반 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102219631B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102504953B1 (ko) * | 2022-05-16 | 2023-03-02 | 주식회사 중부에너지 | 태양광 발전장치용 기능성 배전반 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200164010Y1 (ko) * | 1999-07-07 | 2000-02-15 | 김선정 | 비닐팩을이용한액상소화기 |
| KR101294798B1 (ko) * | 2013-04-29 | 2013-08-08 | 박순섭 | 지상배전함에 대한 지중전선 커넥터 |
| KR101968146B1 (ko) * | 2018-08-29 | 2019-04-11 | (주)아름 | 온습도 및 아크 감시제어 기능을 갖춘 배전반 |
| KR102031752B1 (ko) * | 2019-03-13 | 2019-11-08 | 주식회사 에너솔라 | 복합 화재 감시 및 진단 기능을 갖는 감지 모듈을 구비한 수배전반 |
-
2020
- 2020-09-07 KR KR1020200114056A patent/KR102219631B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR200164010Y1 (ko) * | 1999-07-07 | 2000-02-15 | 김선정 | 비닐팩을이용한액상소화기 |
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|---|---|---|---|---|
| KR102504953B1 (ko) * | 2022-05-16 | 2023-03-02 | 주식회사 중부에너지 | 태양광 발전장치용 기능성 배전반 |
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