KR102328862B1

KR102328862B1 - 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR102328862B1
Application number: KR1020210041119A
Authority: KR
Inventors: 김종선
Original assignee: 현대로오텍(주)
Priority date: 2021-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-11-22

Abstract

본 발명은 풍속과 태양광세기에 따라 태양광패널부를 발전모드 또는 안전모드로 전환하면서 낙뢰발생여부에 따라 접속반과 인버터를 이중으로 차단하여 안전하고 효율적으로 운용 및 관리할 수 있는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 패널지지부(150)에 회전가능하게 연결되어 발전모드 또는 안전모드로 작동되기 위한 태양광패널부(100)와, 인버터의 전원을 차단하기 위한 인버터차단부(200)와, 접속반의 전원을 차단하기 위한 접속반차단부(300)와, 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어하거나 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)를 제어하기 위한 제어부(800)를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 패널지지부(150)는, 상기 태양광패널부(100)가 안전모드일 경우에 상기 태양광패널부(100)의 움직임을 제한하기 위해 상면과 전면에 상기 태양광패널부(100)를 각각 안착시키기 위한 안착홈이 형성되고, 상기 제어부(800)는, 미리 지정된 일정반경 내의 낙뢰를 검출하는 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰안전으로 판단하기 위한 낙뢰위험판단모듈(840)과, 상기 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단하기 위한 차단신호를 생성하고, 상기 낙뢰안전으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 연결하기 위한 연결신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송하기 위한 차단제어모듈(850)과, 미리 풍속별 태양광세기 한계값을 설정하고, 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결될 경우, 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값이 상기 풍속별 태양광세기 한계값 중 풍속센서부(400)에서 측정된 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값 이상이면 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만이면 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단하기 위한 태양광세기판단모듈(860)과, 상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 발전모드신호를 생성하고, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 패널제어모듈(830)을 포함한다.

Description

강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법{PHOTOVOLTAICS SYSTEM WITH PROTECTION AGAINST STRONG WINDS AND LIGHTNING AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍속과 태양광세기에 따라 태양광패널부를 발전모드 또는 안전모드로 전환하면서 낙뢰발생여부에 따라 접속반과 인버터를 이중으로 차단하여 안전하고 효율적으로 운용 및 관리할 수 있는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

태양광발전시스템은 태양광에너지를 전기에너지로 변환하는 발전장치로서 햇빛을 받아 전기로 발생시키는 태양전지로 구성된 태양광모듈과 축전지, 인버터로 구성되어 있다.

이러한 태양광발전시스템은 공해가 없고 필요한 장소에 필요한 만큼만 설치하여 발전할 수 있기 때문에 정비요소가 적고 유지비용이 저렴하다는 장점이 있다.

그러나, 태양광발전시스템은 비, 눈 또는 구름에 의해 햇빛이 비치지 않는 날이나 밤에 전기를 발생하지 않을 뿐 아니라 태양광세기에 따라 균일하지 않은 직류가 발생한다.

특히, 태양광발전시스템은 태양광발전을 위해 태양빛이 필요하기 때문에 설치 장소가 야외로 한정적일 수 밖에 없어 태양광패널과 인버터 등이 강풍과 낙뢰 에 영향을 받아 태양광패널과 인버터 등이 파손되는 등과 같은 경제적 손실이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 낙뢰가 발생한 것을 인지하지 못한 상태에서 작업자가 태양광발전시스템의 태양광패널, 인버터 등을 점검하거나 수리하게 되면 큰 인명피해를 초래할 수 있는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 공개특허 제10-2017-0123912호(공개일자: 2017년11월09일)에 기재된 바와 같이, 태양광 패널과, 상기 태양광 패널로부터 전달되는 직류를 교류로 변환시키는 인버터와, 상기 태양광 패널과 상기 인버터를 선택적으로 연결시키는 전류차단부와, 대기전계의 세기를 측정하는 전계센서 및 상기 전류차단부 및 상기 전계센서와 각각 연결되며, 상기 전계센서에서 측정된 대기전계의 세기에 따라 상기 전류차단부를 제어하는 제어부를 포함하는 태양광 발전기의 낙뢰 피해 방지 시스템 등을 개발하고 있다.

상기 공개특허 등과 같이 종래에는 낙뢰가 발생하면 태양광발전시스템의 인버터와 연결된 선로를 차단하는 점이 기재되어 있지만, 인버터를 차단하더라도 접속반이 고장날 수 있으며, 태양광패널에 직접 낙뢰(직격뢰)를 맞게 되면 태양광패널이 파손될 수 있어 결국 교체 및 수리 등으로 인해 경제적 손실이 발생할 수 있는 문제점이 있다.

또한, 상기 공개특허 등과 같은 종래의 태양광발전시스템은 여전히 강풍으로 인해 태양광패널이 파손될 수 있는 문제점이 있다.

특히, 풍속에 따른 태양광 패널의 파손 위험성에 비해 발전량이 적을 경우에는 태양광발전시스템을 작동시키더라도 손해가 발생할 수 있어 태양광발전시스템의 효율적인 운용이 불가능한 문제점이 있다.

이에, 풍속에 따라 태양광발전시스템을 운용하면서 낙뢰발생여부에 따라 태양광발전시스템의 접속반과 인버터의 차단여부를 제어하여 태양광발전시스템을 안전하고 효율적으로 운용할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 풍속에 따라 태양광패널부를 발전모드 또는 안전모드로 전환하면서 낙뢰발생여부에 따라 접속반과 인버터를 이중으로 차단할 수 있는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법을 제공하는 목적이 있다.

또한, 풍속에 의한 태양광패널부의 파손 위험성에 비해 상기 태양광패널부로 조사되는 태양광의 세기가 높은지 판단하여 태양광패널부를 발전모드 또는 안전모드로 전환할 수 있는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법을 제공하는 목적이 있다.

또한, 낙뢰사고를 사전에 대비할 수 있도록 온도 및 습도의 변화를 통해 낙뢰가 발생할 확률을 예측하여 접속반과 인버터의 차단여부를 제어할 수 있는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법을 제공하는 목적이 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법은, 패널지지부(150)에 회전가능하게 연결되어 발전모드 또는 안전모드로 작동되기 위한 태양광패널부(100)와, 인버터의 전원을 차단하기 위한 인버터차단부(200)와, 접속반의 전원을 차단하기 위한 접속반차단부(300)와, 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어하거나 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)를 제어하기 위한 제어부(800)를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서, 상기 패널지지부(150)는, 상기 태양광패널부(100)가 안전모드일 경우에 상기 태양광패널부(100)의 움직임을 제한하기 위해 상면과 전면에 상기 태양광패널부(100)를 각각 안착시키기 위한 안착홈이 형성되고, 상기 제어부(800)는, 미리 지정된 일정반경 내의 낙뢰를 검출하는 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰안전으로 판단하기 위한 낙뢰위험판단모듈(840)과, 상기 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단하기 위한 차단신호를 생성하고, 상기 낙뢰안전으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 연결하기 위한 연결신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송하기 위한 차단제어모듈(850)과, 미리 풍속별 태양광세기 한계값을 설정하고, 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결될 경우, 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값이 상기 풍속별 태양광세기 한계값 중 풍속센서부(400)에서 측정된 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값 이상이면 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만이면 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단하기 위한 태양광세기판단모듈(860)과, 상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 발전모드로 작동시키기 위한 발전모드신호를 생성하고, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 안전모드로 작동시키기 위한 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 패널제어모듈(830)을 포함한다.
또한, 상기 패널지지부(150)는, 육면체로 형성되고, 상기 태양광패널부(100)는, 상기 패널지지부(150)의 상면에 제1힌지부(111)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 세워지는 발전모드로 작동되거나 지면과 평행하도록 눕혀지는 안전모드로 작동되기 위한 제1태양광패널(110)과, 상기 패널지지부(150)의 전면에 제2힌지부(121)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 눕혀지는 발전모드로 작동되거나 지면과 수직하도록 세워지는 안전모드로 작동되기 위한 제2태양광패널(120)을 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제어부(800)는, 상기 태양광패널부(100) 내지 상기 낙뢰센서부(500)와 통신하기 위한 통신모듈(810)과, 상기 풍속센서부(400)로부터 수신받은 풍속측정값과 미리 설정된 위험풍속값을 비교하여 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 이상일 경우에 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 경계풍속으로 판단하기 위한 풍속위험판단모듈(820)를 포함하고, 상기 패널제어모듈(830)은, 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 위험풍속으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하고, 상기 경계풍속으로 판단된 경우에 상기 발전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송할 수 있다.
본 발명에 있어서, 발전모드 또는 안전모드로 작동되기 위한 태양광패널부(100)의 일정반경 내에 설치된 풍속센서부(400)를 통해 풍속측정값을 수신받은 제어부(800)에서 상기 풍속측정값이 미리 설정된 위험풍속값 이상일 경우에 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 경계풍속으로 판단하는 풍속판단단계와, 상기 태양광패널부(100)의 일정반경 내 설치된 낙뢰센서부(500)의 낙뢰검출여부에 따라 낙뢰검출신호 또는 낙뢰불검출신호가 저장된 낙뢰정보를 수신받은 상기 제어부(800)에서 상기 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함된 경우에 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함된 경우에 낙뢰안전으로 판단하는 낙뢰판단단계와, 상기 제어부(800)에서 낙뢰위험으로 판단되면 차단신호를 생성하여 인버터차단부(200)로 전송하는 차단단계와, 상기 제어부(800)에서 상기 위험풍속으로 판단된 경우에 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 패널보호단계를 포함하는 태양광발전시스템의 제어방법에 있어서, 상기 풍속판단단계 후에 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광세기를 측정하기 위한 조도센서부(600)에서 생성된 태양광세기값을 상기 제어부(800)로 전송하는 태양광세기측정단계와, 상기 제어부(800)에서 상기 낙뢰안전으로 판단되면 미리 설정된 풍속별 태양광세기 한계값 중 상기 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값을 추출한 후 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 이상일 경우에 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만일 경우에 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단하는 태양광세기판단단계와, 상기 제어부(800)에서 상기 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 통한 태양광 발전을 위해 발전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 태양광발전단계를 포함하고, 상기 차단단계는, 상기 낙뢰위험으로 판단되면 상기 생성된 차단신호를 접속반차단부(300)로 전송하고, 상기 패널보호단계는, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 것을 포함하여 구성된다.

삭제

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 풍속에 따라 태양광패널부를 발전모드 또는 안전모드로 전환함으로써 강풍으로 인해 태양광패널부가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 낙뢰발생여부에 따라 접속반과 인버터를 이중으로 차단할 수 있어 접속반과 인버터를 보호할 수 있어 태양광발전시스템을 안전하고 효율적으로 운용 및 관리할 수 있는 효과가 있다. 특히, 강풍 및 낙뢰로부터 태양광패널부, 접속반, 인버터를 보호하기 때문에 수리 및 교체 등에 소요되는 비용을 절감시켜 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 풍속에 의한 태양광패널부의 파손 위험성에 비해 상기 태양광패널부로 조사되는 태양광의 세기가 높아 태양광 발전효율이 높은지 판단함으로써 태양광판단부를 발전모드 또는 안전모드로 전환하여 태양광패널부를 보호하면서 태양광발전시스템을 효율적으로 운용할 수 있도록 도움을 줄 수 있는 효과가 있다.

또한, 온도 및 습도의 변화를 통해 낙뢰가 발생할 확률을 예측하여 접속반과 인버터의 차단여부를 제어함으로 인해 낙뢰사고를 사전에 대비할 수 있어 태양광발전시스템을 점검하거나 수리할 때 작업자가 감전되는 등 인명사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부의 안전모드 상태도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부의 발전모드 상태도,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어부,
도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어방법,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어방법.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 및 그 제어방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부의 안전 상태도이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 태양광패널부의 발전 상태도이다.

또한, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어부이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어방법이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어방법이다.

상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템은, 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광에너지를 전기에너지로 변환하는 발전 또는 태양광패널부(100)를 보호하는 안전로 작동되기 위한 태양광패널부(100)와, 상기 태양광패널부(100)에서 생성된 전기에너지를 교류로 변환하는 인버터의 전원을 차단하기 위한 인버터차단부(200)와, 상기 태양광패널부(100)와 상기 인버터 사이에 연결되어 상기 전기에너지를 상기 인버터로 공급하는 접속반의 전원을 차단하기 위한 접속반차단부(300)와, 외부의 풍속을 측정하여 풍속측정값을 생성하기 위한 풍속센서부(400)와, 미리 지정된 일정반경 내의 낙뢰검출여부에 따라 낙뢰검출신호 또는 낙뢰불검출신호를 포함한 낙뢰정보를 생성하기 위한 낙뢰센서부(500)와, 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광세기를 측정하기 위한 조도센서부(600)와, 상기 풍속센서부(400)로부터 측정된 풍속측정값에 따라 상기 태양광패널부(100)를 발전 또는 안전로 작동시킨 후 상기 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 따라 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)를 제어하기 위한 제어부(800)를 포함하여 구성된다.

상기 태양광패널부(100)는, 일정크기를 갖는 육면체 등과 같이 입체형상으로 형성된 패널지지부(150)에 의해 지지될 수 있다.

상기 태양광패널부(100)는 상기 패널지지부(10)의 일면 및 다른 면에 전면이 일정각도로 경사되도록 위치되는 발전 또는 상기 패널지지부(150)의 일면 및 다른 면에 배면이 근접되도록 위치되는 안전로 작동된다.

여기서, 상기 태양광패널부(100)는 상기 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 패널지지부(150)에 제1힌지부(111)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 세워지는 발전로 작동되거나 지면과 평행하도록 눕혀지는 안전로 작동되기 위한 제1태양광패널(110)과, 상기 패널지지부(150)에 제2힌지부(121)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 눕혀지는 발전로 작동되거나 지면과 수직하도록 세워지는 안전로 작동되기 위한 제2태양광패널(120)을 포함할 수 있다.

상기 제1태양광패널(110)은, 태양광에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지가 다수개 배열되어 형성되며, 일정크기를 갖는 사각판형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제1태양광패널(110)은 상기 패널지지부(150)의 상면에 제1힌지부(111)를 매개로 회전가능하게 연결된다.

이때, 상기 제1힌지부(111)는, 상기 패널지지부(150)와 상기 제1태양광패널(110)을 회전가능하게 연결시키기 위한 힌지축과 상기 힌지축을 회전시키기 위한 서보모터를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제1힌지부(111)를 통해 상기 제1태양광패널(110)을 일정각도 경사지도록 세워 발전모드로 작동시켜 상기 제1태양광패널(110)의 전면이 상기 패널지지부(150)의 상면에 일정각도 경사지게 위치시킬 수 있고, 상기 제1태양광패널(110)을 지면과 평행하도록 눕혀 안전모드로 작동시켜 상기 제1태양광패널(110)의 배면이 상기 패널지지부(150)의 상면에 근접하게 위치시킬 수 있게 된다.

상기 제1태양광패널(110)이 발전모드로 작동되는 경우에는 상기 제1태양광패널(110)에 태양광이 조사될 수 있음으로 인해 상기 제1태양광패널(110)에 조사되는 태양광에너지를 전기에너지로 변환할 수 있게 된다.

상기 제1태양광패널(110)이 안전모드로 작동되는 경우에는 지면과 평행하게 되어 바람에 영향을 받지 않게 됨으로써 상기 제1태양광패널(110)을 보호할 수 있게 된다.

상기 제2태양광패널(120)은, 상기 제1태양광패널(110)과 같이 다수개의 태양전지가 배열되어 사각판형상으로 형성되며, 상기 제1태양광패널(110)과 인접하게 위치되도록 상기 패널지지부(150)의 전면에 제2힌지부(121)를 통해 회전 가능하도록 연결된다.

상기 제2힌지부(121)는, 상기 패널지지부(150)와 상기 제2태양광패널(120)을 회전가능하도록 연결하는 힌지축과 상기 힌지축을 회전시키는 서보모터를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제2태양광패널(120)은 상기 제2힌지부(121)를 통해 일정각도 경사지도록 눕혀져 태양광에너지를 흡수하기 위한 발전모드로 작동될 수 있고, 상기 제2힌지부(121)를 통해 지면과 수직되도록 세워져 바람의 영향을 받지 않기 위한 안전모드로 작동될 수 있다.

상기 제2태양광패널(120)의 발전모드는 상기 제2태양광패널(120)의 전면이 상기 패널지지부(150)의 전면에 일정각도 경사지도록 위치된다.

상기 제2태양광패널(120)의 안전모드는 상기 제2태양광패널(120)의 배면이 상기 패널지지부(150)의 전면과 근접하도록 위치된다.

상기 제1태양광패널(110)과 상기 제2태양광패널(120)은 추후 제어부(800)를 통해 풍속 등에 따라 발전모드 또는 안전모드로 전환될 수 있어 강풍에 의해 파손되는 것을 방지할 수 있음은 물론 바람이 부는 날에 관리자가 수시로 태양광패널부(100)를 점검하거나 모니터링해야 하는 번거로움을 해소시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 제1태양광패널(110)과 제2태양광패널(120)이 연결된 패널지지부(150)에는 상면과 전면에 상기 제1태양광패널(110)과 상기 제2태양광패널(120)이 각각 안착될 수 있도록 안착홈이 더 형성될 수도 있다.

상기 안착홈이 형성될 경우에는 상기 제1태양광패널(110)과 상기 제2태양광패널(120)의 움직임을 제한할 수 있어 파손의 위험성을 저하시키는데 도움을 줄 수 있게 된다.

상기 인버터차단부(200)는, 상기 태양광패널부(100)에서 생성된 전기에너지를 교류로 변환하여 전력거래소로 공급하는 인버터의 전원을 차단할 수 있다.

상기 인버터차단부(200)는 제어부(800)에 의해 제어되며, 추후 낙뢰가 발생할 경우에 상기 인버터를 보호하기 위해 물리적으로 전기라인을 차단하는 것이다.

상기 인버터차단부(200)가 구성됨으로써 낙뢰가 발생할 경우에 상기 인버터를 보호할 수 있어 경제적, 물적, 인명피해를 감소시키는데 도움을 줄 수 있다. 즉, 상기 인버터는 낙뢰발생 시 외관상에 피해가 없는 것처럼 보이더라도 과전압이 남아 있어 태양광 발전의 효율을 저하시키거나 고장을 일으킬 수 있는 문제점이 있지만, 상기 인버터차단부(200)를 통해 낙뢰발생 시 상기 인버터를 보호할 수 있어 새로운 인버터로 교체하거나 수리하는데 비용이 소요되는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 접속반차단부(300)는, 낙뢰가 발생할 경우에 제어부(800)를 통해 접속반의 전원을 차단하여 상기 접속반을 보호할 수 있다.

즉, 상기 접속반차단부(300)는 낙뢰 발생 시 상기 접속반의 물리적 전기라인을 차단함으로써 상기 접속반을 보호할 수 있게 되면서 상기 인버터 뿐만 아니라 상기 접속반도 물리적 전기라인을 완벽하게 차단할 수 있어 낙뢰발생을 인지하지 못한 관리자가의 감전사고 등과 같은 인명피해를 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

상기 풍속센서부(400)는, 단위시간당 이동하는 공기의 속도를 측정하는 것으로, 상기 태양광패널부(100)의 일정반경 내에 설치되어야 한다. 즉, 상기 풍속센서부(400)는 상기 태양광패널부(100) 주변인 외부 풍속을 측정하여 풍속측정값을 생성한다.

상기 낙뢰센서부(500)는, TOA(Time-Of-Arrival) 방식과 MDF(Magnetic Direction Finding) 방식을 사용할 수 있다.

상기 TOA(Time-Of-Arrival) 방식은 2개의 센서를 이용하여 낙뢰를 관측할 수 있는 것으로, 낙뢰 발생 시 각 센서에 낙뢰가 도달한 시간을 이용하여 낙뢰의 위도, 경도 및 거리를 추정할 수 있다. 또한, 상기 MDF(Magnetic Direction Finding) 방식은 낙뢰가 발생한 방향을 이용하여 낙뢰의 발생위치를 검출할 수 있게 된다.

다시 말해, 상기 낙뢰센서부(500)는 미리 지정된 일정반경 내에 발생하는 낙뢰를 검출하여 낙뢰검출여부에 따라 낙뢰검출신호 또는 낙뢰불검출신호를 포함한 낙뢰정보를 생성한다.

상기 미리 지정된 일정반경은 상기 태양광패널부(100)를 중심으로 반경 4km 이내인 것이 바람직하다.

상기 낙뢰정보는 낙뢰발생여부 뿐만 아니라 낙뢰가 발생한 위치, 강도, 상기 풍속측정값 등을 이용하여 산출된 이동속도 등이 더 포함될 수도 있다.

상기 조도센서부(600)는, 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광세기를 측정하여 태양광세기값을 생성한다.

또한, 상기 조도센서부(600)는 상기 풍속센서부(400)에서 풍속을 측정하는 시간과 동일한 시간에 태양광세기를 측정하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 풍속센서부(400)에서 측정된 풍속에 의한 상기 태양광패널부(100)의 파손 위험성에 비해 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광의 세기가 높아 태양광 발전효율이 높은지 판단할 수 있기 때문이다.

상기 제어부(800)는, 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 태양광패널부(100) 내지 상기 조도센서부(600)와 통신하기 위한 통신모듈(810)과, 상기 풍속센서부(400)로부터 수신받은 풍속측정값과 미리 설정된 위험풍속값을 비교하여 상기 풍속측정값이 위험풍속인지 판단하기 위한 풍속위험판단모듈(820)과, 상기 풍속위험판단모듈(820)의 판단에 따라 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어하기 위한 패널제어모듈(830)과, 상기 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보를 이용하여 낙뢰위험을 판단하기 위한 낙뢰위험판단모듈(840)과, 상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단하기 위한 차단신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송하기 위한 차단제어모듈(850)을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부(800)는 상기 낙뢰위험판단모듈(840)을 통해 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결된 경우에 미리 설정된 풍속별 태양광세기 한계값 중에서 상기 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값을 추출한 후 상기 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값과 상기 추출된 태양광세기 한계값을 비교하여 태양광 발전효율이 높은지 판단하기 위한 태양광세기판단모듈(860)을 포함한다.

상기 통신모듈(810)은, 상기 태양광패널부(100) 내지 상기 조도센서부(600)와 통신하기 위해 무선 네트워크를 사용할 수 있다.

상기 풍속위험판단모듈(820)은, 상기 태양광패널부(100)가 파손될 위험이 있는 풍속인 위험풍속값이 미리 설정되어 있어야 한다. 이때, 상기 위험풍속값은 강품으로 판단되는 40m/s로 설정될 수 있다.

상기 풍속위험판단모듈(820)에서는 상기 풍속센서부(400)를 통해 수신받은 풍속측정값과 상기 위험풍속값을 비교하여 상기 풍속측정값이 위험한지 판단한다.

상기 풍속위험판단모듈(820)은 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 이상일 경우에 상기 풍속에 의해 상기 태양광패널부(100)가 파손될 위험성이 큰 것으로 판단하여 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 상기 풍속에 의해 상기 태양광패널부(100)가 파손될 위험성이 낮은 것으로 판단하여 경계풍속으로 판단한다.

상기 풍속위험판단모듈(820)을 통해 상기 풍속센서부(400)에서 측정된 풍속측정값이 위험한지 판단함으로써 상기 태양광패널부(100)가 파손되는 것을 미연에 방지하는데 도움을 줄 수 있게 된다.

상기 패널제어모듈(830)은, 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 위험풍속 또는 경계풍속으로 판단됨에 따라 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어할 수 있다.

즉, 상기 패널제어모듈(830)은 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 위험풍속으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 안전로 작동시키기 위한 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하고, 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 경계풍속으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 발전모드로 작동시키기 위한 발전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하게 된다.

상기 패널제어모듈(830)에서 상기 안전모드신호가 생성되면 상기 태양광패널부(100)를 안전모드로 작동시킬 수 있어 강풍으로부터 상기 태양광패널부(100)를 보호하여 경제적 손실을 대폭 저하시킬 수 있는 효과가 있다.

상기 낙뢰위험판단모듈(840)은, 상기 패널제어모듈(830)에 의해 상기 태양광패널부(100)의 모드가 제어된 후 상기 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보를 이용하여 낙뢰위험을 판단한다.

여기서, 상기 낙뢰위험판단모듈(840)은 상기 태양광패널부(100)의 모드가 발전모드 또는 안전모드인 것에 상관없이 판단하여야 하며, 수시로 상기 낙뢰센서부(500)로부터 낙뢰정보를 수신받아 낙뢰위험을 판단할 수 있다.

상기 낙뢰위험판단모듈(840)은 상기 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함되어 있을 경우에 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함되어 있을 경우에 낙뢰안전으로 판단하게 된다.

상기 낙뢰위험판단모듈(840)이 구성됨으로써 낙뢰발생에 대해 상기 인버터와 상기 접속반이 고장나는 것을 방지하는데 도움을 줄 수 있다.

상기 차단제어모듈(850)은, 낙뢰로부터 상기 인버터와 상기 접속반을 보호하기 위한 것으로, 상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단시키기 위한 차단신호를 생성하고, 상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 낙뢰안전으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 연결시키기 위한 연결신호를 생성할 수 있다.

상기 차단제어모듈(850)에서 생성된 차단신호 또는 연결신호는 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)에 각각 전송된다.

상기 차단제어모듈(850)을 통해 낙뢰발생 시 상기 인버터와 상기 접속반을 이중으로 차단시킬 수 있게 됨으로써 상기 인버터와 상기 접속반을 보호할 수 있음은 물론 감전사고 등과 같은 인명피해를 대폭 저하시킬 수 있게 된다.

상기 태양광세기판단모듈(860)은, 상기 차단제어모듈(850)에서 연결신호가 생성되어 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결된 경우에 상기 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값에 따라 태양광 발전효율이 높을지 판단하게 된다.

이때, 상기 태양광세기판단모듈(860)에는 미리 풍속별로 태양광세기 한계값이 설정되어 있어야 한다.

상기 태양광세기 한계값은 풍속에 의한 태양광패널부(100)가 파손될 위험을 감수하면서 태양광에너지를 흡수할 수 있을 정도의 태양광 세기인 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 풍속별 태양광세기 한계값은 풍속이 20m/s~30m/s일 경우 태양광세기 한계값을 10%로 설정하고, 풍속이 30m/s~40m/s일 경우 태양광세기 한계값을 50%로 설정할 수 있다. 여기서, 상기 풍속별 태양광세기 한계값은 풍속이 20m/s 미만일 경우에 상기 태양광패널부(100)가 파손될 위험성이 현저히 낮기 때문에 태양광세기 한계값을 0%로 저장하는 것이 바람직하다.

상기 태양광세기판단모듈(860)은 미리 설정된 풍속별 태양광세기 한계값 중에서 상기 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값을 추출한다.

상기 태양광세기판단모듈(860)은 상기 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값과 상기 추출된 태양광세기 한계값을 비교하며, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 이상일 경우에 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만일 경우에 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단한다.

예를 들어, 상기 태양광세기판단모듈(860)에 미리 풍속이 20m/s~30m/s일 경우 태양광세기 한계값을 10%로 설정하고 풍속이 30m/s~40m/s일 경우 태양광세기 한계값을 50%로 설정한 후 상기 태양광세기판단모듈(860)에 상기 풍속측정값이 35m/s이고, 상기 조도센서부(600)로부터 수신된 태양광세기값이 40%이라고 가정하면, 상기 풍속측정값인 35m/s에 대응되는 상기 태양광세기 한계값을 50%로 추출한 후 상기 추출된 태양광세기 한계값과 상기 태양광세기값을 비교하게 된다. 상기 태양광세기값이 40%임으로 상기 태양광세기 한계값 50%보다 약하기 때문에 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단한다.

이때, 상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단되거나 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단되면 상기 패널제어모듈(830)는 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어한다. 다시 말해, 상기 패널제어모듈(830)에서는 상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 발전모드신호를 생성하고, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송한다.

상기 태양광세기판단모듈(860)를 통해 풍속에 의한 태양광패널부의 파손 위험성에 비해 상기 태양광패널부로 조사되는 태양광의 세기가 높아 태양광 발전효율이 높은지 판단한 후 상기 패널제어모듈(830)을 통해 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어할 수 있어 태양광발전시스템을 효율적으로 운용할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 상기 태양광패널부(100)의 주변에 설치되어 온도 및 습도를 측정하기 위한 온습도센서부(700)와, 낙뢰발생 시 온도 및 습도가 누적 저장된 낙뢰기상정보를 생성하기 위한 기상청서버(900)를 포함할 수 있다.

상기 온습도센서부(700)는, 상기 태양광패널부(100)의 주변에 대한 온도 및 습도를 일정시간마다 측정하여 상기 제어부(800)로 전송한다.

상기 온습도센서부(700)가 구성됨으로써 상기 태양광패널부(100)의 주변에 대한 정확한 온도와 습도를 측정할 수 있게 되어 추후 온도와 습도의 변화를 분석하여 예측되는 낙뢰발생률에 대한 신뢰도를 향상시키는데 도움을 줄 수 있게 된다.

상기 기상청서버(900)는, 낙뢰가 발생하였을 시에 측정되었던 온도 및 습도가 누적 저장된 낙뢰기상정보를 생성한다.

상기 낙뢰기상정보는 낙뢰가 발생하였을 때마다의 온도 및 습도가 누적 저장되어 있기 때문에 낙뢰가 발생할 가능성이 높은 온도 및 습도를 판단하거나 낙뢰가 발생했을 때의 평균 온도와 평균 습도를 산출하는데 도움을 줄 수 있다.

상기 기상청서버(900)에서 생성된 낙뢰기상정보를 상기 제어부(800)로 전송한다.

여기서, 상기 제어부(800)는 상기 온습도센서부(700)로부터 수집한 온도 및 습도를 이용하여 기상분석정보를 생성하며, 상기 기상분석정보를 상기 기상청서버(900)로부터 수신받은 낙뢰기상정보와 비교하여 낙뢰발생률을 예측하기 위한 낙뢰예측모듈(870)과, 상기 낙뢰발생률이 미리 설정된 기준 낙뢰발생률보다 높은지 비교 판단하여 낙뢰경고신호를 생성하기 위한 낙뢰경고모듈(880)를 포함할 수 있다.

상기 낙뢰예측모듈(870)은, 상기 온습도센서부(700)로부터 온도 및 습도를 수집하고 온도 및 습도의 변화를 분석하여 기상분석정보를 생성한다.

이때, 상기 기상분석정보는 상기 태양광패널부(100) 주변의 온도 및 습도를 수집하여 온도 및 습도 변화를 분석함으로써 낙뢰가 발생하기 쉬운 기상 상황인지 판단하는데 도움을 줄 수 있게 된다

상기 낙뢰예측모듈(870)에는 미리 상기 기상청서버(900)로부터 낙뢰기상정보를 수신받고, 상기 기상분석정보를 상기 낙뢰기상정보와 비교하여 낙뢰발생률을 예측할 수 있다. 즉, 상기 낙뢰예측모듈(870)은 상기 기상분석정보와 상기 낙뢰기상정보의 동일한 정도에 따라 낙뢰발생률을 예측할 수 있게 된다.

상기 낙뢰발생률은 상기 태양광패널부(100) 주변의 현재 기상 상황에서 낙뢰가 발생할 수 있는 확률이다.

여기서, 상기 낙뢰예측모듈(870)은 상기 낙뢰발생률을 예측하기 위해 상기 낙뢰기상정보를 학습한 AI서비스를 이용할 수도 있다.

상기 낙뢰경고모듈(880)은, 상기 낙뢰발생률이 미리 설정된 기준 낙뢰발생률보다 높은지 비교 판단하여 낙뢰경고신호를 생성한다.

다시 말해, 상기 낙뢰경고모듈(880)에 상기 기준 낙뢰발생률이 50%로 가정하였을 경우에 상기 낙뢰발생률이 40%이면 상기 낙뢰경고신호를 생성하지 않고, 상기 낙뢰발생률이 60%이면 상기 낙뢰경고신호를 생성한다.

상기 낙뢰경고모듈(880)에서 상기 낙뢰경고신호가 생성될 경우에는 상기 차단제어모듈(850)를 통해 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단할 수 있도록 차단신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송한다.

상기와 같이 구성된 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템 의 제어방법은, 상기 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 상기 풍속센서부(400)에서 풍속을 측정하여 생성된 풍속측정값을 제어부(800)로 전송한다(S10).

상기 낙뢰센서부(500)에서 상기 태양광패널부(100)의 일정반경 내에 발생한 낙뢰검출 여부에 따라 낙뢰정보를 생성한 후 상기 제어부(800)로 전송한다(S20).

상기 조도센서부(600)는 상기 풍속센서부(400)에서 풍속을 측정할 때 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광세기를 측정하여 생성된 태양광세기값을 상기 제어부(800)로 전송한다(S30).

상기 제어부(800)에서는 상기 풍속위험판단모듈(820)을 통해 상기 풍속센서부(400)로부터 수신받은 풍속측정값과 미리 설정된 위험풍속값을 비교하여 상기 풍속측정값이 위험풍속인지 경계풍속인지 판단한다(S40).

이때, 상기 위험풍속값은 40m/s로 미리 설정될 수 있다.

상기 풍속위험판단모듈(820)에서는 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 이상일 경우에 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 경계풍속으로 판단한다.

상기 제어부(800)는 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 경계풍속으로 판단되면, 상기 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 따라 낙뢰위험을 판단한다(S50).

다시 말해, 상기 제어부(800)의 낙뢰위험판단모듈(840)은 상기 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함되어 있을 경우에 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함되어 있을 경우에 낙뢰안전으로 판단한다.

상기 제어부(800)는 상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 차단신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 각각 전송한다(S60).

또한, 상기 제어부(800)는상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 상기 낙뢰안전으로 판단된 경우에 상기 연결신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 각각 전송한다.

이때, 상기 인버터차단부(200)는 상기 차단신호를 수신받을 경우에 상기 인버터의 전원을 차단하고, 상기 접속반차단부(300)는 상기 차단신호를 수신받을 경우에 상기 접속반의 전원을 차단한다.

상기 제어부(800)의 태양광세기판단모듈(860)은 상기 낙뢰위험판단모듈(840)에서 낙뢰안전으로 판단하여 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결된 경우에 미리 설정된 풍속별 태양광세기 한계값 중에서 상기 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값을 추출한 후 상기 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값과 상기 추출된 태양광세기 한계값을 비교한다(S70).

상기 태양광세기판단모듈(860)은 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 이상일 경우에 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만일 경우에 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단한다.

여기서, 상기 풍속별 태양광세기 한계값은 풍속이 20m/s~30m/s일 때 태양광세기 한계값을 10%로 하고, 풍속이 30m/s~40m/s일 때 태양광세기 한계값을 50%으로 설정할 수 있다.

상기 제어부(800)의 패널제어모듈(830)에서는 상기 위험풍속으로 판단된 경우나 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송한다(S80).

상기 제어부(800)의 패널제어모듈(830)에서는 상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 발전모드신호를 생성한다(S90).

한편, 상기 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 온습도센서부(700)에서 상기 태양광패널부(100) 주변의 온도 및 습도를 측정하여 상기 제어부(800)로 전송한다(S100).

상기 제어부(800)는 상기 온습도센서부(700)로부터 온도 및 습도를 수집하고, 상기 기상청서버(900)로부터 상기 낙뢰기상정보를 수신받는다.

또한, 상기 제어부(800)는 상기 수집한 온도 및 습도의 변화를 분석하여 기상분석정보를 생성한다. 그 후 상기 기상분석정보를 상기 기상청서버(900)로부터 수신받은 낙뢰기상정보와 비교하여 낙뢰발생률을 예측한다(S110).

상기 제어부(800)는 상기 낙뢰발생률이 미리 설정된 기준 낙뢰발생률보다 높은지 비교 판단하고, 상기 낙뢰발생률이 상기 기준 낙뢰발생률보다 높을 경우에 낙뢰경고신호를 생성한다(S120). 이때, 상기 낙뢰발생률이 상기 기준 낙뢰발생률보다 낮을 경우에 상기 낙뢰경고신호를 생성하지 않는다.

상기 제어부(800)의 차단제어모듈(850)에서는 상기 낙뢰경고신호가 생성된 경우에 상기 차단신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송한다(S130).

상기와 같이 제어되는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템은 풍속에 따라 태양광패널부(100)를 발전모드 또는 안전모드로 작동함으로써 강풍으로 인해 태양광패널부가 파손되는 것을 방지할 수 있고, 낙뢰발생여부에 따라 접속반과 인버터를 이중으로 차단할 수 있어 접속반과 인버터를 보호하여 태양광발전시스템을 안전하고 효율적으로 운용 및 관리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 풍속에 의한 태양광패널부(100)의 파손 위험성에 비해 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광의 세기가 높아 태양광 발전효율이 높은지 판단한 후 태양광패널부(100)의 모드를 조절할 수 있어 태양광패널부(100)를 보호할 수 있게 된다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

100: 태양광패널부 110: 제1태양광패널
111: 제1힌지부 120: 제2태양광패널
121: 제2힌지부 150: 패널지지부
200: 인버터차단부 300: 접속반차단부
400: 풍속센서부 500: 낙뢰센서부
600: 조도센서부 700: 온습도센서부
800: 제어부 810: 통신모듈
820: 풍속위험판단모듈 830: 패널제어모듈
840: 낙뢰위험판단모듈 850: 차단제어모듈
860: 태양광세기판단모듈 870: 낙뢰예측모듈
880: 낙뢰경고모듈 900: 기상청서버

Claims

패널지지부(150)에 회전가능하게 연결되어 발전모드 또는 안전모드로 작동되기 위한 태양광패널부(100)와, 인버터의 전원을 차단하기 위한 인버터차단부(200)와, 접속반의 전원을 차단하기 위한 접속반차단부(300)와, 상기 태양광패널부(100)의 모드를 제어하거나 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)를 제어하기 위한 제어부(800)를 포함하는 태양광발전시스템에 있어서,
상기 패널지지부(150)는, 상기 태양광패널부(100)가 안전모드일 경우에 상기 태양광패널부(100)의 움직임을 제한하기 위해 상면과 전면에 상기 태양광패널부(100)를 각각 안착시키기 위한 안착홈이 형성되고,
상기 제어부(800)는, 미리 지정된 일정반경 내의 낙뢰를 검출하는 낙뢰센서부(500)로부터 수신받은 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함되어 있으면 낙뢰안전으로 판단하기 위한 낙뢰위험판단모듈(840)과,
상기 낙뢰위험으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 차단하기 위한 차단신호를 생성하고, 상기 낙뢰안전으로 판단된 경우에 상기 인버터와 상기 접속반의 전원을 연결하기 위한 연결신호를 생성하여 상기 인버터차단부(200)와 상기 접속반차단부(300)로 전송하기 위한 차단제어모듈(850)과,
미리 풍속별 태양광세기 한계값을 설정하고, 상기 인버터와 상기 접속반의 전원이 연결될 경우, 조도센서부(600)에서 측정된 태양광세기값이 상기 풍속별 태양광세기 한계값 중 풍속센서부(400)에서 측정된 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값 이상이면 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 설정된 태양광세기 한계값 미만이면 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단하기 위한 태양광세기판단모듈(860)과,
상기 태양광세기판단모듈(860)에서 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 발전모드로 작동시키기 위한 발전모드신호를 생성하고, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 안전모드로 작동시키기 위한 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 패널제어모듈(830)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 패널지지부(150)는, 육면체로 형성되고,
상기 태양광패널부(100)는, 상기 패널지지부(150)의 상면에 제1힌지부(111)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 세워지는 발전모드로 작동되거나 지면과 평행하도록 눕혀지는 안전모드로 작동되기 위한 제1태양광패널(110)과, 상기 패널지지부(150)의 전면에 제2힌지부(121)를 통해 회전 가능하게 연결되어 일정각도 경사지도록 눕혀지는 발전모드로 작동되거나 지면과 수직하도록 세워지는 안전모드로 작동되기 위한 제2태양광패널(120)을 포함하는 것을 특징으로 하는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부(800)는, 상기 태양광패널부(100) 내지 상기 낙뢰센서부(500)와 통신하기 위한 통신모듈(810)과, 상기 풍속센서부(400)로부터 수신받은 풍속측정값과 미리 설정된 위험풍속값을 비교하여 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 이상일 경우에 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 경계풍속으로 판단하기 위한 풍속위험판단모듈(820)를 포함하고,
상기 패널제어모듈(830)은, 상기 풍속위험판단모듈(820)에서 위험풍속으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하고, 상기 경계풍속으로 판단된 경우에 상기 발전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 것을 특징으로 하는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템.
발전모드 또는 안전모드로 작동되기 위한 태양광패널부(100)의 일정반경 내에 설치된 풍속센서부(400)를 통해 풍속측정값을 수신받은 제어부(800)에서 상기 풍속측정값이 미리 설정된 위험풍속값 이상일 경우에 위험풍속으로 판단하고, 상기 풍속측정값이 상기 위험풍속값 미만일 경우에 경계풍속으로 판단하는 풍속판단단계와, 상기 태양광패널부(100)의 일정반경 내 설치된 낙뢰센서부(500)의 낙뢰검출여부에 따라 낙뢰검출신호 또는 낙뢰불검출신호가 저장된 낙뢰정보를 수신받은 상기 제어부(800)에서 상기 낙뢰정보에 낙뢰검출신호가 포함된 경우에 낙뢰위험으로 판단하고, 상기 낙뢰정보에 낙뢰불검출신호가 포함된 경우에 낙뢰안전으로 판단하는 낙뢰판단단계와, 상기 제어부(800)에서 낙뢰위험으로 판단되면 차단신호를 생성하여 인버터차단부(200)로 전송하는 차단단계와, 상기 제어부(800)에서 상기 위험풍속으로 판단된 경우에 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 패널보호단계를 포함하는 태양광발전시스템의 제어방법에 있어서,
상기 풍속판단단계 후에 상기 태양광패널부(100)로 조사되는 태양광세기를 측정하기 위한 조도센서부(600)에서 생성된 태양광세기값을 상기 제어부(800)로 전송하는 태양광세기측정단계와,
상기 제어부(800)에서 상기 낙뢰안전으로 판단되면 미리 설정된 풍속별 태양광세기 한계값 중 상기 풍속측정값에 대응되는 태양광세기 한계값을 추출한 후 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 이상일 경우에 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단하고, 상기 태양광세기값이 상기 추출된 태양광세기 한계값 미만일 경우에 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단하는 태양광세기판단단계와,
상기 제어부(800)에서 상기 태양광 발전효율이 높을 것으로 판단된 경우에 상기 태양광패널부(100)를 통한 태양광 발전을 위해 발전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 태양광발전단계를 포함하고,
상기 차단단계는, 상기 낙뢰위험으로 판단되면 상기 생성된 차단신호를 접속반차단부(300)로 전송하고,
상기 패널보호단계는, 상기 태양광 발전효율이 낮을 것으로 판단된 경우에 상기 안전모드신호를 생성하여 상기 태양광패널부(100)로 전송하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 강풍 및 낙뢰에 대한 보호기능을 갖는 태양광발전시스템의 제어방법.
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