KR102251136B1 - 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법 - Google Patents

태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법이 개시되며, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치는, 상기 태양광 접속반은, 각각이 적어도 하나의 태양전지 모듈을 포함하는 복수의 태양전지 스트링에 해당하는 복수의 채널로부터부터 수신된 전력을 인버터로 전달하도록 동작하되, 상기 태양광 접속반 내부의 온도 분포 데이터 및 상기 태양광 접속반 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득하는 측정부, 상기 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈 및 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 전체적으로 차단하는 통합 차단 모듈을 포함하는 차단부 및 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 접속반과 연계된 화재 발생 확률을 산출하고, 상기 산출된 화재 발생 확률에 기초하여 상기 국부 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 중 소정의 채널을 차단하거나 상기 통합 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 전체를 차단하도록 하는 제어 신호를 생성하여 상기 차단부로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법{APPARATUS FOR DETECTING FIRE PROVIDED IN PHOTOVOLTAIC SOLAR CONNECTION BOARD AND METHOD FOR MONITORING FIRE PERFORMED BY THE SAME}
본원은 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 빛에너지를 직류 전기에너지로 변환하는 태양전지 모듈, 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터, 태양전지 모듈 측과 인버터를 연결하고 태양전지 모듈에서 생산된 직류전원을 인버터로 전달하는 접속반을 포함한다. 인버터에서 변환된 교류 전원은 승압되어 별도의 전기계통 시스템으로 전송되거나 부하(load)로 공급되어 사용된다.
태양광 접속반에는 복수의 태양전지 스트링의 출력단과 각기 연결되는 채널(입력단자, 퓨즈, 다이오드 등으로 구성)들이 배치되고 서로 연결되어 태양전지 측으로부터의 직류전원이 취합되고 출력단자를 통해 인버터로 전송된다. 복수의 채널을 구성하는 각종 전기 부품(입력단자, 퓨즈, 다이오드, 배선)은 접속반 내에서 밀집 어레이로 배열되어 특정 태양전지 스트링과 관련하여 과전류가 생성되거나 특정 채널이 과열, 합선 등의 내부 발화 시에 순식간에 접속반 전체로 확산되기 쉽다. 특히 태양광 발전 시스템은 건물 옥상이나 야외에 설치되어, 접속반의 화재가 건물화재나 산불로 번지는 경우가 종종 발생하고 이 경우 피해가 막대하므로 화재 발생의 조기 예측이 매우 중요하며, 특히 태양전지 모듈의 설치 면적이 대면적인 경우 화재 발생이 예측되는 영역에 대한 정확한 특정이 필요하다.
또한 태양전지 패널이나 접속반의 화재를 인지되는 경우에 태양전지 패널로부터 전력 생산 및 공급이 지속되면, 접속반 내의 전기 부품이나 케이블들의 인접 배치에 따라 발화점으로부터 매우 급속히 화재가 확산되므로 진압이 용이하지 않다. 통상적으로 화재 발생 시에 발화 시점으로부터 초기 1분 내의 조기 진화가 매우 중요하다는 것을 감안한다면 접속반의 화재 발생 시에 이를 신속히 진압할 수 있는 수단이 절실하다.
이와 관련하여, 종래의 아크 검출기를 통한 아크의 발생을 확인하는 화재 감지 방식은 아크를 동반하지 않으면서 과열 또는 열화가 이루어지는 경우는 감지가 곤란하다는 문제점 및 다수의 채널들로부터 화재의 직접적 원인이 되는 채널을 분석 및 파악하거나, 파악된 채널에 대한 선별적인 전력 차단을 통하여 집중화된 화재 방지를 수행하는 데에는 이르지 못하였다는 한계가 있었다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국등록특허공보 제10-0779022호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 온도 분포, 아크 발생 등의 다양한 요소를 고려하여 보다 정확도 높게 화재 발생 가능성을 탐지하고, 이에 따른 조치를 즉각적으로 수행할 수 있는 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양광 접속반으로 전력을 공급하기 위해 마련되는 복수의 채널 중 화재 발생 확률 연산에 영향을 미치는 정도가 높은 채널을 선별하여 선택적인 전력 차단을 수행할 수 있는 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치는, 상기 태양광 접속반은, 각각이 적어도 하나의 태양전지 모듈을 포함하는 복수의 태양전지 스트링에 해당하는 복수의 채널로부터부터 수신된 전력을 인버터로 전달하도록 동작하되, 상기 태양광 접속반 내부의 온도 분포 데이터 및 상기 태양광 접속반 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득하는 측정부, 상기 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈 및 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 전체적으로 차단하는 통합 차단 모듈을 포함하는 차단부 및 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 접속반과 연계된 화재 발생 확률을 산출하고, 상기 산출된 화재 발생 확률에 기초하여 상기 국부 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 중 소정의 채널을 차단하거나 상기 통합 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 전체를 차단하도록 하는 제어 신호를 생성하여 상기 차단부로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 상기 통합 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 미리 설정된 하한값을 초과하면, 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 상기 하한값을 초과하면, 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 복수의 채널 각각의 상기 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 평가된 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널과 연계된 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 측정부는, 상기 태양광 접속반 내부의 영역별 온도에 따른 색상 정보를 상기 온도 분포 데이터로 생성하는 적외선 온도 센서 및 상기 태양광 접속반 내부의 선로에서 발생하는 광을 동반한 방전에 의한 불꽃을 감지하여 아크 발생 데이터를 생성하는 아크 감지 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크 감지 센서는, 제1유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 자외선 아크 센서 및 제2유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 초음파 아크 센서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아크 발생 데이터는 아크 발생 유무 정보 및 아크 유형 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 온도 분포 데이터로부터 도출되는 상기 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화와 상기 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 영향도를 평가할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치는, 상기 제어 신호와 연계된 경고 신호를 미리 설정된 모니터링 단말로 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
한편, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법은, (a) 상기 태양광 접속반 내부의 온도 분포 데이터 및 상기 태양광 접속반 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득하는 단계, (b) 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 접속반과 연계된 화재 발생 확률을 산출하는 단계, (c) 상기 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 상기 복수의 채널 전체로부터의 전력 유입을 모두 차단하는 통합 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계 및 (d) 상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 미리 설정된 하한값을 초과하면, 상기 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 상기 복수의 채널 각각으로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계는, (d1) 상기 온도 분포 데이터로부터 도출되는 상기 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화와 상기 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 상기 복수의 채널 각각의 상기 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가하는 단계 및 (d2) 상기 평가된 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널과 연계된 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 온도 분포, 아크 발생 등의 다양한 요소를 고려하여 보다 정확도 높게 화재 발생 가능성을 탐지하고, 이에 따른 조치를 즉각적으로 수행할 수 있는 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 태양광 접속반으로 전력을 공급하기 위해 마련되는 복수의 채널 중 화재 발생 확률 연산에 영향을 미치는 정도가 높은 채널을 선별하여 선택적인 전력 차단을 수행할 수 있는 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
다만, 본원에서 얻을 수 있는 효과는 상기된 바와 같은 효과들로 한정되지 않으며, 또 다른 효과들이 존재할 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 적외선 온도 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본원의 일 실시예에 따른 자외선 아크 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 초음파 아크 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본원의 일 실시에에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법에 대한 동작 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결" 또는 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치 및 화재 모니터링 방법에 관한 것이다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치를 포함하는 태양광 발전 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템(1000)은, 복수의 태양전지 모듈(1), 인버터(2), 복수의 태양전지 모듈(1)과 인버터(2) 사이의 태양광 접속반(10) 및 모니터링 단말(200)을 포함할 수 있다. 또한, 태양광 접속반(10)은 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치(100)(이하, '화재 감지 장치(100)'라 한다.)를 포함할 수 있다.
화재 감지 장치(100) 및 모니터링 단말(200) 상호간은 네트워크(20)를 통해 통신할 수 있다. 네트워크(20)는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크(20)의 일 예에는, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, 5G 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), wifi 네트워크, 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
모니터링 단말(200)은 예를 들면, 스마트폰(Smartphone), 스마트패드(SmartPad), 태블릿 PC등과 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communication), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말기 같은 모든 종류의 무선 통신 장치일 수 있다.
본원의 실시예에 관한 설명에서, 모니터링 단말(200)은, 태양광 발전 시스템(1000)을 관리하는 지위에 있는 주체 등이 보유하고, 본원의 화재 감지 장치(100)에 의해 화재 발생이 예측되면, 화재 감지 장치(100)로부터 상응하는 경고 신호를 수신 및 출력하는 장치를 의미하는 것일 수 있다.
본원의 실시예에 관한 이하의 설명에서는 화재 감지 장치(100)가 태양광 접속반(10)에 구비되어 태양광 접속반(10)에서의 화재 발생을 모니터링하고 화재가 감지되거나 예측되면 이를 모니터링 단말(200)로 전달하고 차단 모듈을 통해 전력(전기)의 전송을 차단하는 것을 중심으로 설명하나, 본원에서 개시하는 화재 감지 장치(100)는 태양광 접속반(10) 뿐만 아니라 수전반, 배전반, 전동기 제어반, 분전반, MCC 등 태양광 발전 시스템, 나아가 소정의 전력 계통 시스템에 포함되는 다양한 하위 구성요소에 대하여 폭넓게 마련되는 것일 수 있다. 일 예로, 화재 감지 장치(100)는 제1계통(미도시)과 제2계통(미도시) 사이의 수배전반에 대하여 설치되는 것일 수 있다.
즉, 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반(10)은 각각이 적어도 하나의 태양전지 모듈(1)을 포함하는 복수의 태양전지 스트링에 해당하는 복수의 채널로부터 수신된 전력을 인버터(2)로 전달하도록 동작하고 화재 감지 장치(100)는 이러한 태양광 접속반(10)에 대하여 설치되는 것일 수 있으나, 화재 감지 장치(100)의 설치 위치는 이에만 한정되는 것은 아니다.
달리 말해, 본원의 실시예에 관한 설명에서 복수의 채널은 복수의 태양전지 스트링을 의미하는 것일 수 있으며, 이 때 각각의 태양전지 스트링은 복수의 태양전지 모듈을 포함할 수 있다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 화재 감지 장치(100)는, 측정부(110), 차단부(120), 제어부(130), 통신부(140) 및 표시부(150)를 포함할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 적외선 온도 센서(111) 및 아크 감지 센서(112)를 포함할 수 있다. 또한, 차단부(120)는 국부 차단 모듈(121) 및 통합 차단 모듈(122)을 포함할 수 있다.
측정부(110)는 태양광 접속반(10)이 복수의 태양전지 모듈(1) 내부의 온도 분포 데이터 및 태양광 접속반(10) 내부 또는 외부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득할 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 측정부(110)가 획득하는 모니터링 데이터의 유형 및 모니터링 데이터를 획득하기 위하여 마련되는 세부적인 회로 구성을 설명하도록 한다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 적외선 온도 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 측정부(110)는 태양광 접속반(10) 내부의 영역별 온도에 따른 색상 정보를 온도 분포 데이터로 생성하는 적외선 온도 센서(111)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 적외선 온도 센서(111)는 단일 엘리먼트에 의한 단일 지점의 온도를 검출하고 또는 선택적으로 멀티 어레이 영역의 온도를 검출할 수 있는 센서 엘리먼트트를 이용하여 다 지점의 온도를 계측할 수 있는 구조로 마련될 수 있으며, 온도를 주파수 변조하여 출력하도록 마련될 수 있다.
적외선 온도 센서(111)는 일예로 태양광 접속반(10) 내부(예를 들면, 단자 접속부 등)의 온도를 -30 ℃ 이상 + 500 ℃ 사이 범위에서 측정할 수 있는 적외선 엘리먼트(element)에 레퍼런스(reference) 출력 1.225 Vdc와 측정된 온도 계수에 따라 온도에 비례하는 단일 또는 다 지점의 온도를 아날로그 출력을 내보내는 회로와 연결될 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 적외선 온도 센서(111)에 의한 온도 측정 감도는 15 mV/℃ 일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. 예시적으로 태양광 접속반(10)에는 적외선 온도 센서(111)의 전원선과 복수의 가닥으로 구비되는 출력 신호선의 수를 감소시킨 회로 구조가 적용될 수 있다. 이를 통해, 본원은 다수의 센서 연결에 대한 태양광 접속반(10) 내 배선의 복잡성을 감소시키고, 그에 따른 외부 노이즈가 감소되도록 할 수 있다. 적외선 온도 센서(111)의 전압 신호는 주파수로 변환되고 전원 라인에 캐리어를 실어 예시적으로 2가닥으로 전송될 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 측정부(110)는 획득된 온도 분포 데이터 등에 기초하여 태양광 접속반(10) 내부의 온도 기울기를 산출할 수 있다. 이와 관련하여, 제어부(130)는 온도 기울기 정보를 포함하는 모니터링 데이터에 기초하여 화재 발생 확률을 산출하는 것일 수 있다.
또한, 측정부(110)는, 태양광 접속반(10) 내부의 선로에서 발생하는 광을 동반한 방전에 의한 불꽃을 감지하여 아크 발생 데이터를 생성하는 아크 감지 센서(112)를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본원의 일 실시예에 따른 자외선 아크 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 측정부(110)의 아크 감지 센서(112)는 제1유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 자외선 아크 센서(112a)를 포함할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 제1유형 아크와 제2유형 아크는 각각 직렬 아크 및 병렬 아크로 구분되는 것일 수 있다. 다만, 이에만 한정되는 것은 아니며, 다른 예로, 제1유형 아크와 제2유형 아크는 각각 DC 아크 및 AC 아크로 구분되는 것일 수 있다.
구체적으로, 도 4b를 참조하면, 자외선 아크 센서(112a)에서 미약한 자외선 영역의 파장 신호는 U2A(LM2904)로 증폭되고 증폭된 신호는 U2B의 컴퍼레이터(comparator)에 구성된 R7, R8의 레퍼런스 레벨보다 더 큰 신호가 들어올 경우에만 로직 변환 신호가 출력되도록 구성될 수 있다.
U2B의 출력신호(ARC_INT)는 U3(CPU)에 인터럽트 방식으로 입력되어 카운트되게 되며, 아크로 판별될 경우에는 발생된 아크의 카운트수가 보관(저장)될 수 있다. 한편, RS-485로 연결된 데이터라인(D+, D-)으로 HMI에서의 호출이 있을때는 U4(RS-485 CONVERTOR)를 통해 U3(CPU)에 호출됨을 알리고 U3는 현재까지 모아둔 아크 발생 유무의 결과를 RS-485 통신 라인으로 제어부(130)로 전송할 수 있다.
또한, R5, R10은 일예로 자외선 아크 센서(112a)의 아날로그 신호만 필요한 경우에 사용하기 위해 연결되는 신호일 수 있다. 또한, HMI 연결 케이블은 4선(V+, GND, D+, D-)으로 연결되며, 다양한 환경에서 MOD-BUS 프로토콜로 구성된 통신 프로그램으로 아크 발생을 판별하도록 동작할 수 있다.
또한, 제어부(130)가 자외선 아크 센서(112a)에 의한 출력 신호에 기초하여 아크 발생 여부를 검출하는 과정에서의 오류를 방지하기 위해, R7, R8로 이루어진 레퍼런스 레벨로 입력이 미약한 경우를 제외할 수 있다. 또한, 아크 발생 여부의 검출 오류를 방지하기 위해, 제어부(130)는 아크가 발생한 횟수를 카운팅하여 미리 설정된 횟수(예를 들면, 5회 등) 이상으로 아크가 발생한 것으로 카운팅되는 경우, 최종적으로 아크가 발생한 것으로 검출할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 아크 감지 센서(112)는 복수의 채널에 해당하는 복수의 태양전지 스트링 각각에서 흐르는 전류의 파형의 피크 레벨을 기초로 하여 제1유형 아크인 DC 아크의 발생을 검출하는 전류 모니터링 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 초음파 아크 센서의 회로도를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 측정부(110)의 아크 감지 센서(112)는 제2유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 초음파 아크 센서(112b)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 초음파 아크 센서(112b)는 제2유형 아크의 발생 또는 태양광 접속반(10) 내부에서 코로나 방전에 의하여 발생하는 초음파를 측정할 수 있다. 예시적으로, 아크 감지 센서(112) 중 초음파 아크 감지 센서(112b)는 미리 확보된 제2유형 아크 발생시 또는 코로나 방전 발생시의 초음파 신호 패턴과 측정된 초음파 신호 패턴의 유사도를 비교하여 소정 수준 이상 유사한 것으로 판단되면, 제2유형 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크 발생 데이터를 생성할 수 있다. 한편, 도 5를 참조하면, 초음파 아크 센서(112b)는 도 5의 (a)와 같은 초음파 송신부 및 도 5의 (b)와 같은 초음파 수신부를 하위 요소로 포함할 수 있다.
이와 관련하여, 아크 감지 센서(112)에 의해 측정되는 아크 발생 데이터는 아크 발생 유무 정보 및 아크 유형 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 아크 유형 정보란 발생이 탐지된 아크의 유형이 제1유형 아크 및 제2유형 아크 중 어느 유형 인지를 나타내는 정보를 의미할 수 있다.
차단부(120)는 태양광 접속반(10)과 복수의 태양전지 모듈(1) 사이의 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 복수의 채널로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단(달리 말해, 채널별 전력 유입 차단)하는 국부 차단 모듈(121) 및 복수의 채널로부터의 전력 유입을 전체적으로 차단(달리 말해, 전체 채널의 전력 유입 차단)하는 통합 차단 모듈(122)을 포함할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 국부 차단 모듈(121)은 복수의 채널 각각의 입력 측 선로에 대응되도록 복수 개 구비되는 것일 수 있다. 예를 들어, 태양광 접속반(10)과 복수의 태양전지 모듈(1) 사이의 채널 수와 국부 차단 모듈(121)이 구비되는 개수가 동등할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라 국부 차단 모듈(121)은 전체 복수의 채널 중 소정의 수의 채널만을 선별적으로 차단하도록 동작할 수 있으며, 이 때 국부 차단 모듈(121)의 수는 전체 채널의 수보다 작을 수 있다.
제어부(130)는 측정부(110)에 의해 획득된 모니터링 데이터에 기초하여 태양광 접속반(10)과 연계된 화재 발생 확률을 산출할 수 있다. 또한, 제어부(130)는, 산출된 화재 발생 확률에 기초하여 국부 차단 모듈(121)을 제어하여 복수의 채널 중 소정의 채널을 차단하거나 통합 차단 모듈(122)을 제어하여 복수의 채널 전체를 차단하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 생성된 제어 신호를 차단부(120)로 전송할 수 있다. 즉, 본원의 화재 감지 장치(100)는 판단된 화재 발생 가능성에 대한 심각도에 따라 태양광 접속반(10)과 연계된 복수의 채널 전체를 통합 차단 모듈(122)을 통해 즉각적이고 신속하게 차단하거나 필요한 채널들만을 선별적으로 차단하도록 동작할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 모니터링 데이터에 포함된 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터 각각에 대한 가중치에 기초하여 화재 발생 확률을 산출하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터 각각이 산출되는 화재 발생 확률 결과값에 반영되는 정도는 모니터링 데이터의 유형에 따라 상이할 수 있다.
이와 관련하여, 제어부(130)는 모니터링 데이터의 유형 각각의 측정값에 대한 미리 설정된 정상 구간 범위에 대한 정보를 보유하고, 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터가 모두 각각의 정상 구간 범위에 속하도록 측정된 경우에는, 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터 각각에 대하여 미리 설정된 가중치 비율을 적용하여 화재 발생 확률을 산출하되, 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터 중 정상 구간 범위를 벗어나도록 측정된 데이터가 존재하는 경우에는 해당 데이터 유형에 대한 가중치를 상향 조정하여 화재 발생 확률을 산출하도록 동작할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 아크 발생 데이터가 화재 발생 확률에 반영되는 가중치와 관련하여, 아크 발생이 탐지된 경우, 아크 발생 데이터의 아크 유형 정보에 기초하여 감지된 아크의 유형이 제1유형 아크인 경우와 제2유형 아크인 경우의 아크 발생 데이터가 화재 발생 확률에 반영되는 가중치를 상이하게 적용할 수 있다.
예시적으로, 제2유형 아크인 병렬 아크는 일반적으로 서로 다른 전극 간에 절연이 파괴되어 발생하며, 전위가 다른 두 전극 간에 큰 사고전류가 흐른다는 면에서 단락사고와 비슷하지만, 사고 저항이 아크의 등가 저항이라는 점에서 사고 저항이 0에 가까운 단락사고와 다르다. 이러한 제2유형 아크는 부하와 병렬로 일어나기 때문에 일반적으로 큰 사고전류를 발생시키고 따라서 짧은 시간의 사고만으로도 화재를 일으킬 가능성이 크다는 점을 고려하여, 제어부(130)는 획득된 아크 유형 정보가 제2유형 아크에 대한 것인 경우, 화재 발생 확률에 아크 발생 데이터가 반영되는 가중치를 아크 유형 정보가 제1유형 아크인 직렬 아크에 대한 것인 경우에 비하여 높아지도록 할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 통합 차단 모듈(122)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 제어부(130)는 생성된 제어 신호를 통합 차단 모듈(122)로 전송할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 미리 설정된 하한값을 초과하면, 국부 차단 모듈(121)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이 때, 제어부(130)는 복수의 채널 중 앞서 연산된 화재 발생 확률에 주요한 영향을 미친 채널에 대하여 구비되는 적어도 하나 이상의 국부 차단 모듈(121)로 생성된 제어 신호를 전송할 수 있다.
구체적으로, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는, 산출된 화재 발생 확률이 상한값 이하이고 하한값을 초과하면, 측정부(110)에 의해 획득된 모니터링 데이터에 기초하여 복수의 채널 각각의 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가할 수 있다. 또한, 제어부(130)는, 평가된 영향도에 기초하여 소정의 채널을 결정하고, 결정된 채널과 연계된 국부 차단 모듈(121)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 측정부(110)를 통해 획득된 온도 분포 데이터로부터 도출되는 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화에 기초하여 복수의 채널 각각에 대한 영향도를 평가할 수 있다. 예시적으로, 제어부(130)는 연산된 화재 발생 확률이 상한값 이하이고 하한값을 초과하면, 온도 분포 데이터에 반영된 태양광 접속반(10) 내부의 영열별 온도에 따른 색상 정보가 고온에 대응하는 색상인 영역(예를 들면, 적색 등)에 근접한 채널에 대한 영향도를 상대적으로 저온에 대응하는 색상인 영역(예를 들면, 청색 등)에 비하여 높게 평가할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 측정부(110)를 통해 획득된 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 복수의 채널 각각에 대한 영향도를 평가할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 소정의 모니터링 기간(예를 들면, 수주, 수개월, 수년 단위 등) 동안 수집된 복수의 채널 각각에 대한 전력 전달(발전)량 데이터를 수신하고, 수신된 전력 전달(발전)량에 대한 데이터를 고려하여 복수의 채널 각각의 영향도를 평가하도록 동작할 수 있다. 예시적으로, 제어부(130)는 전력 전달(발전)량이 큰 채널일수록 전력 전달(발전)량이 작은 채널에 비해 동등한 모니터링 데이터가 해당 채널들에 대하여 수집된 것이라 할지라도 높은 영향도를 갖는 것으로 평가할 수 있다.
또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는, 각각의 채널과 연계된 태양전지 모듈 또는 태양전지 스트링에의 태양광 조사 정도(예를 들면, 조사 시간, 조사 면적, 조사량 등)를 고려하여 복수의 채널 각각의 영향도를 평가하도록 동작할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는 태양광이 시간적 또는 공간적으로 비교적 더 많이 조사되는 태양전지 모듈 또는 태양전지 스트링에 대한 채널에 대한 영향도를 높게 평가할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
이렇듯, 본원의 화재 감지 장치(100)는 화재 발생 확률이 소정 수준 이상(미리 설정된 하한값 이상)인 경우, 화재가 발생할 것으로 예측된 채널을 정확하게 특정하는 프로세스를 통해 최적의 전력 차단 제어를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 복수의 채널 중 문제가 발생할 것으로 예측되는 채널을 정확하게 선별할 수 있는 이점이 있다.
통신부(140)는, 제어 신호와 연계된 경고 신호를 미리 설정된 모니터링 단말(200)로 전송할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 통신부(140)는 생성된 제어 신호가 통합 차단 모듈(122)을 제어하기 위한 제어 신호인 경우와 국부 차단 모듈(121)을 제어하기 위한 제어 신호인 경우를 구분하여 경고 신호를 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신부(140)는 통합 차단 모듈(122)을 제어하기 위한 제어 신호의 경우, 보다 긴급한 내용(음향, 진동 등의 세기, 높낮이, 파형, 주파수 등)이 포함되도록 생성된 경고 신호가 모니터링 단말(200)을 통해 출력되도록 할 수 있다.
또한, 통신부(140)는 국부 차단 모듈(121)을 제어하기 위한 제어 신호에 기초한 경고 신호를 전송하는 경우, 복수의 채널 중 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널에 관한 정보를 포함하는 경고 신호를 모니터링 단말(200)로 전송할 수 있다.
표시부(150)는, 경고 신호를 시각화하여 출력할 수 있다. 달리 말해, 화재 감시 장치(100)는 별도의 모니터링 단말(200)을 통해 사용자가 원격에서도 화재 감지 상황을 인식하도록 하거나 화재 감시 장치(100)에 자체적으로 마련된 표시부(150)를 통해 화재 감시 상황을 주변 사용자에게 알릴 수 있다.
본원의 일 실시예에 따르면, 표시부(150)는 국부 차단 모듈(121)을 제어하기 위한 제어 신호에 기초한 경고 신호와 통합 차단 모듈(122)을 제어하기 위한 제어 신호에 기초한 경고 신호를 상이하게 출력할 수 있다. 또한, 표시부(150)는, 경고 신호를 출력하는 경우, 해당 경고 신호와 연계된(달리 말해, 해당 경고 신호의 근거가 된) 화재 발생 확률에 대한 모니터링 데이터에 포함된 각각의 데이터 유형(예를 들면, 온도 분포 데이터 및 아크 발생 데이터)에 대한 연산에서의 가중치 정보에 따라 사용자가 화재 예측에 주요하게 영향을 미친 요소를 확인하도록 출력되는 경고 신호의 유형을 상이하게 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부(150)는 모니터링 데이터에 포함된 각각의 데이터 유형 중 화재 발생 확률 연산 시에 가장 큰 가중치가 적용되었던 데이터 유형을 경고 신호에 포함하여 출력할 수 있다. 구체적으로 예시하면, 표시부(150)는 온도 분포 데이터가 화재 발생 확률에 가장 큰 영향을 미친 경우, 해당 정보를 '고온이 감지되었습니다.'와 같은 형태의 텍스트를 경고 신호와 함께 표시할 수 있으나, 데이터 유형에 대한 표시 방식은 이에만 한정되는 것은 아니다.
이하에서는 상기에 자세히 설명된 내용을 기반으로, 본원의 동작 흐름을 간단히 살펴보기로 한다.
도 6은 본원의 일 실시에에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 6에 도시된 화재 모니터링 방법은 앞서 설명된 화재 감지 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 화재 감지 장치(100)에 대하여 설명된 내용은 화재 모니터링 방법에 대한 설명에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 6을 참조하면, 단계 S11에서 측정부(110)는, (a) 태양광 접속반(10) 내부의 온도 분포 데이터 및 태양광 접속반(10) 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득할 수 있다.
다음으로, 단계 S12에서 제어부(130)는, (b) 단계 S11에서 획득된 모니터링 데이터에 기초하여 태양광 접속반(10)과 연계된 화재 발생 확률을 산출할 수 있다.
다음으로, 단계 S13에서 제어부(130)는, 단계 S12에서 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 단계 S13의 판단 결과, 산출된 화재 발생 확률이 상한값을 초과하면, 단계 S131에서 제어부(130)는, (c) 복수의 채널 전체로부터의 전력 유입을 모두 차단하는 통합 차단 모듈(122)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이후, 차단부(120)의 통합 차단 모듈(122)은 생성된 제어 신호를 수신하여 복수의 채널로부터의 전력 유입을 전체적으로 차단할 수 있다.
이와 달리, 단계 S13의 판단 결과, 산출된 화재 발생 확률이 상한값 이하이면, 단계 S14에서 제어부(130)는, 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 하한값을 초과하는지 여부를 판단할 수 있다.
만약, 단계 S14의 판단 결과, 산출된 화재 발생 확률이 하한값을 초과하면, 단계 S141 및 단계 S142를 통해 제어부(130)는, 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 복수의 채널 각각으로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈(121)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다. 이후, 차단부(120)의 국부 차단 모듈(121)은 생성된 제어 신호를 수신하여 복수의 채널 중 선택된 채널으로부터의 전력 유입을 차단(개별적 차단)할 수 있다.
구체적으로, 단계 S141에서 제어부(130)는, (d1) 온도 분포 데이터로부터 도출되는 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화와 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 복수의 채널 각각의 상기 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가할 수 있다.
다음으로, 단계 S142에서 제어부(130)는, (d2) 단계 S141에서 평가된 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널과 연계된 국부 차단 모듈(121)이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S142는 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.
본원의 일 실시예에 따른 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 전술한 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 태양광 접속반
100: 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치
110: 측정부
111: 적외선 온도 센서
112: 아크 감지 센서
120: 차단부
121: 국부 차단 모듈
122: 통합 차단 모듈
130: 제어부
140: 통신부
150: 표시부
200: 모니터링 단말
20: 네트워크

Claims (9)

  1. 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 있어서,
    상기 태양광 접속반은, 각각이 적어도 하나의 태양전지 모듈을 포함하는 복수의 태양전지 스트링에 해당하는 복수의 채널로부터부터 수신된 전력을 인버터로 전달하도록 동작하되,
    상기 태양광 접속반 내부의 온도 분포 데이터 및 상기 태양광 접속반 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득하는 측정부;
    상기 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈 및 상기 복수의 채널로부터의 전력 유입을 전체적으로 차단하는 통합 차단 모듈을 포함하는 차단부; 및
    상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 접속반과 연계된 화재 발생 확률을 산출하고, 상기 산출된 화재 발생 확률에 기초하여 상기 국부 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 중 소정의 채널을 차단하거나 상기 통합 차단 모듈을 제어하여 상기 복수의 채널 전체를 차단하도록 하는 제어 신호를 생성하여 상기 차단부로 전송하는 제어부,
    를 포함하고,
    상기 측정부는,
    상기 태양광 접속반 내부의 영역별 온도에 따른 색상 정보를 상기 온도 분포 데이터로 생성하는 적외선 온도 센서;
    직렬 아크인 제1유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 자외선 아크 센서; 및
    병렬 아크인 제2유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 초음파 아크 센서,
    를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 온도 분포 데이터 및 상기 아크 발생 데이터 각각에 대하여 미리 설정된 가중치 비율을 기초로 상기 화재 발생 확률을 산출하고,
    상기 온도 분포 데이터 및 상기 아크 발생 데이터 중 미리 보유한 정상 구간 범위를 벗어나도록 측정된 데이터가 존재하면, 해당 데이터 유형에 대한 상기 가중치 비율을 상향 조정하여 상기 화재 발생 확률을 산출하되, 감지된 아크의 유형이 상기 제2유형 아크이면, 감지된 아크의 유형이 상기 제1유형 아크인 경우 대비 상기 아크 발생 데이터에 대한 상기 가중치 비율을 큰 폭으로 상향하는 것을 특징으로 하는, 화재 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 상기 통합 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하고,
    상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 미리 설정된 하한값을 초과하면, 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 것인, 화재 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 상기 하한값을 초과하면, 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 복수의 채널 각각의 상기 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가하고, 상기 평가된 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널과 연계된 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 것인, 화재 감지 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 온도 분포 데이터로부터 도출되는 상기 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화와 상기 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 영향도를 평가하는 것인, 화재 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호와 연계된 경고 신호를 미리 설정된 모니터링 단말로 전송하는 통신부,
    를 더 포함하는 것인, 화재 감지 장치.
  8. 태양광 접속반에 구비되는 화재 감지 장치에 의해 수행되는 화재 모니터링 방법에 있어서,
    상기 태양광 접속반은, 각각이 적어도 하나의 태양전지 모듈을 포함하는 복수의 태양전지 스트링에 해당하는 복수의 채널로부터 수신된 전력을 인버터로 전달하도록 동작하되,
    (a) 상기 태양광 접속반 내부의 온도 분포 데이터 및 상기 태양광 접속반 내부에서의 아크 발생 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 획득하는 단계;
    (b) 상기 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 접속반과 연계된 화재 발생 확률을 산출하는 단계;
    (c) 상기 산출된 화재 발생 확률이 미리 설정된 상한값을 초과하면, 상기 복수의 채널 전체로부터의 전력 유입을 모두 차단하는 통합 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 산출된 화재 발생 확률이 상기 상한값 이하이고 미리 설정된 하한값을 초과하면, 상기 복수의 채널 각각에 대하여 마련되어 상기 복수의 채널 각각으로부터의 전력 유입을 개별적으로 차단하는 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계,
    를 포함하고,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 온도 분포 데이터는 상기 태양광 접속반 내부의 영역별 온도에 따른 색상 정보를 상기 온도 분포 데이터로 생성하는 적외선 온도 센서에 의해 획득되고, 상기 아크 발생 데이터는 직렬 아크인 제1유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 자외선 아크 센서 및 병렬 아크인 제2유형 아크의 발생을 감지하도록 구비되는 초음파 아크 센서에 의해 획득되고,
    상기 (b) 단계는,
    상기 온도 분포 데이터 및 상기 아크 발생 데이터 각각에 대하여 미리 설정된 가중치 비율을 기초로 상기 화재 발생 확률을 산출하되, 상기 온도 분포 데이터 및 상기 아크 발생 데이터 중 미리 보유한 정상 구간 범위를 벗어나도록 측정된 데이터가 존재하면, 해당 데이터 유형에 대한 상기 가중치 비율을 상향 조정하여 상기 화재 발생 확률을 산출하고,
    상기 (b) 단계에서,
    감지된 아크의 유형이 상기 제2유형 아크이면, 감지된 아크의 유형이 상기 제1유형 아크인 경우 대비 상기 아크 발생 데이터에 대한 상기 가중치 비율이 큰 폭으로 상향되는 것을 특징으로 하는 것인, 화재 모니터링 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (d) 단계는,
    (d1) 상기 온도 분포 데이터로부터 도출되는 상기 복수의 채널 각각에 대응되는 영역의 온도 변화와 상기 아크 발생 데이터로부터 도출되는 아크 발생 빈도 및 아크 발생 위치에 기초하여 상기 복수의 채널 각각의 상기 화재 발생 확률에 대한 영향도를 평가하는 단계; 및
    (d2) 상기 평가된 영향도에 기초하여 결정된 소정의 채널과 연계된 상기 국부 차단 모듈이 동작하도록 하는 제어 신호를 생성하는 단계,
    를 포함하는 것인, 화재 모니터링 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102658032B1 (ko) * 2023-08-25 2024-04-24 (재)한국건설생활환경시험연구원 화재방지 기능을 구비한 태양광 접속함

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101560345B1 (ko) * 2015-06-12 2015-10-20 (주)세진엔지니어링 태양광 발전시스템
KR101579939B1 (ko) * 2015-01-21 2015-12-23 강창원 과열 및 아크 검출에 의한 전기화재 감시진단 기능을 구비한 태양광 발전시스템
KR101700084B1 (ko) * 2016-03-22 2017-01-26 주식회사 광명전기 태양광 접속반용 전기화재 감시 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101579939B1 (ko) * 2015-01-21 2015-12-23 강창원 과열 및 아크 검출에 의한 전기화재 감시진단 기능을 구비한 태양광 발전시스템
KR101560345B1 (ko) * 2015-06-12 2015-10-20 (주)세진엔지니어링 태양광 발전시스템
KR101700084B1 (ko) * 2016-03-22 2017-01-26 주식회사 광명전기 태양광 접속반용 전기화재 감시 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102658032B1 (ko) * 2023-08-25 2024-04-24 (재)한국건설생활환경시험연구원 화재방지 기능을 구비한 태양광 접속함

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