KR102245059B1 - 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법 - Google Patents

비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템은 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 다수의 발전설비들 각각의 실시간 운영 데이터 및 통신상태 추정데이터를 저장/관리하는 데이터 저장부; 수초단위로 설정된 통신주기에 의해, 상기 모든 발전설비들과 통신하여 데이터 패킷을 수집하는 계측 데이터 수집부; 상기 수집된 데이터 패킷을 해석하고 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 상기 데이터 저장부에 저장하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 상기 데이터 저장부에 저장하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행하는 통신상태 추정부를 포함한다. 따라서, 최소의 시간 및 비용으로 현장 설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 반이중 제약이 있는 태양광 발전 시스템의 통신선 점유 비용에 영향을 주지 않으면서, 현장 설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 장점이 있다.

Description

비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR ESTIMATING MEASUREMENT COMMUNICATION STATUS IN NON-CONNECTED SOLAR POWER SYSTEM}
본 발명은 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 네트워크 부하를 증가시키지 않으면서, 통신망으로 연결되어 운영되는 현장 설비들의 통신 이상상황을 인지하는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
신재생에너지 확대와 디지털 기술의 발전이 가속화되면서, 태양광 발전소의 건설이 증가하고 있으며, 이로 인해, 태양광 발전소의 발전 및 운영비용 효율화를 위한 실시간 운영 정보가 증가하고 있다. 이와 같이 방대한 실시간 운영 정보를 처리하기 위해, 일반적으로, 태양광 발전 시스템은 현장에 로컬 스카다 시스템과 이를 지원하는 네트워크를 구축하여 수초 단위의 짧은 주기로 통신한다. 특히, 상기 태양광 발전 시스템은 필드버스(예컨대, MODBUS)를 지원하는 다수의 게이트웨이와 현장의 발전설비들의 거미줄과 같은 복잡한 연결을 시리얼(RS485 멀티드롭) 형태로 연결하여 반이중 제약을 가진 방법으로 통신한다. 이 때, 상기 필드버스(예컨대, MODBUS)는 산업용 디바이스 통신에 적합한 시리얼 프로토콜이고, 상기 반이중 제약이란 통신망으로 연결된 복수의 설비별로 한번씩만 요청/응답할 수 있는 통신선 점유 비용 제약을 의미한다.
한편, 상기 시스템에서, 통신 이상상황을 인지하기 위해서는 실시간으로 계측통신 상태를 검증하고, 그 결과를 관리자에게 통보하여야 한다. 하지만, 종래에는 상기 반이중 제약으로 인해 추가적인 검증 통신시 통신선 점유 비용을 두배로 증가시키는 문제가 있었다. 즉, 종래의 경우 별도의 통신상태 확인용 연결을 통해 검증을 할 경우 본래의 짧은 주기로 실행되는 반이중 계측 통신에 부하를 가중시키고 충돌 문제가 발생하는 문제가 있었다.
한국 공개 특허번호 10-2018-0107843호(2018.10.04. 공개)
따라서 본 발명은, 반이중 제약이 있는 태양광 발전 시스템의 통신선 점유 비용에 영향을 주지 않으면서, 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 모든 발전설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 태양광 발전 시스템의 계측통신 결과에 추가 정보를 적용하고 이를 연산함으로써, 최소의 시간 및 비용으로 현장 설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템은 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 다수의 발전설비들 각각의 실시간 운영 데이터 및 통신상태 추정데이터를 저장/관리하는 데이터 저장부; 수초단위로 설정된 통신주기에 의해, 상기 모든 발전설비들과 통신하여 데이터 패킷을 수집하는 계측 데이터 수집부; 상기 수집된 데이터 패킷을 해석하고 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 상기 데이터 저장부에 저장하는 데이터 처리부; 및 상기 데이터 처리부에서 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 상기 데이터 저장부에 저장하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행하는 통신상태 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통신상태 추정부는 상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 통신장치 식별번호와, 통신 시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 통신상태 추정부는 통신장치별로 직전 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후 상기 차이값과 상기 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 제공하는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 방법은 수초단위로 설정된 통신주기에 의해, 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 모든 발전설비들과 통신하여 데이터 패킷을 수집하는 데이터 수집단계; 상기 수집된 데이터 패킷을 해석하고 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 저장하는 데이터 처리단계; 상기 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 저장하는 추정 데이터 생성단계; 및 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행하는 통신상태 추정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 통신상태 추정 데이터 생성단계는 상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 통신장치 식별번호와, 통신시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 통신상태 추정 단계는 통신장치별로 직전 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후 상기 차이값과 상기 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정할 수 있다.
본 발명의 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템 및 그 방법은 태양광 발전 시스템의 계측통신 결과에 추가 정보를 적용하고 이를 연산함으로써, 최소의 시간 및 비용으로 현장 설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명은 반이중 제약이 있는 태양광 발전 시스템의 통신선 점유 비용에 영향을 주지 않으면서, 현장 설비들의 통신 이상상황을 감지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템이 적용된 비연결형 태양광 발전 시스템에 대한 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 방법에 대한 개략적인 처리 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하되, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 한편 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 또한 상세한 설명을 생략하여도 본 기술 분야의 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 부분의 설명은 생략하였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템이 적용된 비연결형 태양광 발전 시스템에 대한 예를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 비연결형 태양광 발전 시스템은 현장에 배치된 다수의 발전설비들(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)과, 필드버스(30)를 지원하는 다수의 필드버스 게이트웨이들(필드버스 GW#1, 필드버스 GW#2, …, 필드버스 GW#N)(20)을 포함하며, 다수의 발전설비들(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)과 다수의 필드버스 게이트웨이들(필드버스 GW#1, 필드버스 GW#2, …, 필드버스 GW#N)(20)은 서로 거미줄과 같이 복잡하게 연결된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템(100)은 필드버스(30)를 통해 이러한 비연결형 태양광 발전 시스템과 연결된다. 이 때, 다수의 발전설비들(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)와 다수의 필드버스 게이트웨이들(필드버스 GW#1, 필드버스 GW#2, …, 필드버스 GW#N)(20)은 시리얼 RS485 멀티드롭 네트워크(A)로 연결되고, 필드버스(30)와 계측통신상태 추정 시스템(100)은 TCP/IP 네트워크(B)로 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템에 대한 개략적인 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 시스템(100)은 데이터 저장부(110), 데이터 수집부(120), 데이터 처리부(130) 및 통신상태 추정부(140)를 포함한다.
데이터 저장부(110)는 상기 태양광 발전 시스템(즉, 비연결형 태양광 발전 시스템)의 현장에 배치된 다수의 발전설비(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)들 각각의 실시간 운영 데이터를 저장/관리한다. 즉, 데이터 저장부(110)는 다수의 발전설비(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)들 각각으로 수집된 후 논리 디지털 정보로 변환된 데이터를 저장/관리한다. 또한, 데이터 저장부(110)는 다수의 발전설비(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)들 각각의 통신상태 추정을 위해 생성된 통신상태 추정데이터를 저장/관리한다. 이 때, 데이터 저장부(110)는 데이터 처리부(130)로부터 상기 실시간 운영 데이터를 전달받고, 통신상태 추정부(140)로부터 상기 통신상태 추정 데이터를 전달받을 수 있다.
데이터 수집부(120)는 다수의 발전설비(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)과 통신하여 데이터 패킷을 수집한다. 이 때, 데이터 수집부(120)는 수 초 단위로 설정된 통신주기에 의해 상기 데이터 패킷을 수집한다.
데이터 처리부(130)는 상기 수집된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 저장부(110)에 저장한다. 이를 위해, 데이터 처리부(130)는 상기 데이터 패킷을 파싱(parsing)한다. 즉, 데이터 처리부(130)는 상기 데이터 패킷을 해석한 후, 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 데이터 저장부(110)로 전달할 수 있다.
통신상태 추정부(140)는 데이터 처리부(130)에서 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 데이터 저장부(110)에 저장하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행한다. 이 때, 상기 통신상태 추정 데이터는 각 통신장치별 식별번호(즉, 발전설비들 각각의 식별번호) 및 시간정보를 포함할 수 있다. 따라서, 통신상태 추정부(140)는 상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 통신장치 식별번호와, 통신 시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성한 후 이를 데이터 저장부(110)에 저장한다.
한편, 통신상태 추정부(140)는 통신장치별로 직전의 채널 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후, 상기 차이값과 데이터 수집부(120)에서 데이터 패킷을 수집하는 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정할 수 있다. 즉, 통신상태 추정부(140)는 상기 차이값이 상기 통신주기보다 큰 경우 해당 통신장치의 통신 상태를 통신지연으로 판단하고, 상기 차이값이 미리 설정된 시간을 초과하는 경우 해당 통신 상태의 통신 상태를 통신 이상 상태로 추정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 방법에 대한 개략적인 처리 흐름도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 계측통신상태 추정 방법은 다음과 같다.
먼저, 단계 S110에서는, 데이터 수집부(120)가 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 모든 발전설비들(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)로부터 데이터 패킷을 수집한다. 즉, 단계 S110에서, 데이터 수집부(120)는 수 초 단위로 설정된 통신주기에 의해, 상기 발전설비들(설비#1, 설비#2, 설비#3, 설비#4, 설비#5, …, 설비#N)(10)과 통신을 함으로써 상기 데이터 패킷을 수집할 수 있다.
단계 S120에서는, 데이터 처리부(130)가 상기 수집된 데이터 패킷을 처리하여 데이터 저장부(110)에 저장한다. 이를 위해, 단계 S120에서, 데이터 처리부(130)는 상기 데이터 패킷을 파싱(parsing)한다. 즉, 단계 S120에서, 데이터 처리부(130)는 상기 데이터 패킷을 해석한 후, 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 데이터 저장부(110)로 전달할 수 있다.
단계 S130에서는, 데이터 추정부(140)가 통신상태 추정 데이터를 생성하여 데이터 저장부(110)에 저장하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행한다. 이 때, 단계 S130에서, 데이터 추정부(140)는, 단계 S120에서 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하되, 상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 통신장치 식별번호와, 통신 시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성한 후 이를 데이터 저장부(110)에 저장한다.
단계 S140에서는, 데이터 추정부(140)가 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행한다. 즉, 단계 S140에서, 데이터 추정부(140)는 통신장치별로 직전의 채널 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후, 상기 차이값과 데이터 수집부(120)에서 데이터 패킷을 수집하는 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정한다. 예를 들어, 단계 S140에서, 데이터 추정부(140)는 상기 차이값이 상기 통신주기보다 큰 경우 해당 통신장치의 통신 상태를 통신지연으로 판단하고, 상기 차이값이 미리 설정된 시간을 초과하는 경우 해당 통신 상태의 통신 상태를 통신 이상 상태로 추정할 수 있다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다.
또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 다수의 발전설비들 각각의 실시간 운영 데이터 및 통신상태 추정데이터를 저장/관리하는 데이터 저장부;
    수초단위로 설정된 통신주기에 의해, 상기 모든 발전설비들과 통신하여 데이터 패킷을 수집하는 계측 데이터 수집부;
    상기 수집된 데이터 패킷을 해석하고 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 상기 데이터 저장부에 저장하는 데이터 처리부; 및
    상기 데이터 처리부에서 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 상기 데이터 저장부에 저장하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행하는 통신상태 추정부를 포함하고,
    상기 통신상태 추정부는
    상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 발전설비 식별번호와, 통신 시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성하고, 상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 발전설비별로 직전 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후, 상기 차이값과 상기 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정하되,
    상기 차이값이 상기 통신주기보다 큰 경우 해당 통신장치의 통신상태를 통신지연으로 판단하고, 상기 차이값이 미리 설정된 시간을 초과하는 경우 해당 통신상태의 통신상태를 통신 이상으로 추정하는 것을 특징으로 하는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 수초단위로 설정된 통신주기에 의해, 태양광 발전 시스템의 현장에 배치된 모든 발전설비들과 통신하여 데이터 패킷을 수집하는 데이터 수집단계;
    상기 수집된 데이터 패킷을 해석하고 운영자가 식별 가능한 논리 디지털 정보로 변환하여 저장하는 데이터 처리단계;
    상기 처리가 완료된 데이터별로 통신상태 추정 데이터를 생성하여 저장하는 추정 데이터 생성단계; 및
    상기 통신상태 추정 데이터에 의거하여 통신상태 추정 연산을 수행하는 통신상태 추정단계를 포함하고,
    상기 통신상태 추정 데이터 생성단계는
    상기 처리가 완료된 데이터에 대응된 발전설비 식별번호와, 통신시간정보를 나타내는 채널 타임스탬프를 매칭시켜 통신상태 추정 데이터를 생성하고,
    상기 통신상태 추정 단계는
    발전설비별로 직전 타임스탬프와 현재 타임스탬프의 차이값을 산출한 후 상기 차이값과 상기 통신주기를 비교하여 통신상태를 추정하는 것을 특징으로 하는 비연결형 태양광 발전 시스템의 계측통신상태 추정 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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