KR102338505B1 - 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법 - Google Patents

태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 이상 탐지 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 복수의 태양광 인버터로부터 발전량을 수집하여 개별 인버터의 이상 여부를 판단하고, 이상 판단시 알림을 발생하는 적어도 하나의 RTU(Remote Terminal Unit) 및 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하고, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 인버터의 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출하여 해당 RTU로 전송하는 서버를 포함하는 태양광 발전 이상 탐지 시스템에 관한 것이다.

Description

태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING ABNORMALITY OF SOLAR POWER GENERATION}
본 발명은 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알림 조치율을 기반으로 인버터의 이상 판단 기준을 RTU별로 적응적으로 조정할 수 있는 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
전 세계적으로 전기에너지 소비량은 지속적으로 증가하고 있다. 그러나, 화석연료를 기반으로 한 에너지자원의 양은 한정되어 있어, 태양광발전, 풍력발전과 같은 신재생에너지 발전원의 전력생산 비중을 증가시키려는 추세를 보이고 있다.
이러한 신재생에너지 발전을 활용하여 전기에너지를 생산할 경우 온실가스와 미세먼지 등의 환경오염 물질을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 지속가능한 미래에너지의 관점에서 에너지 공급 안정성을 증대 시킬 수 있어 그 중요성이 날로 커지고 있다.
그 중 태양광 발전 시스템은 설치 위치에 제약이 적고 설치 규모를 필요에 따라 자유롭게 결정할 수 있는 장점이 있어 보급이 확대되고 있다.
하지만, 태양광발전시스템의 출력전력은 먼지, 구름, 눈과 같은 외부적 요인의 영향으로 하루 종일 변화하고, 계절적 요인에 의해 서도 많은 영향을 받는다. 이러한 태양광 발전 시스템은 출력전력 불확실성을 개선하고, 전력계통의 신뢰성을 향상시키며, 전력품질을 향상하기 위해서 태양광발전 출력전력을 모니터링하여 출력전력을 예측하고 이상 발생을 탐지할 필요가 있다
이러한 태양광 발전 시스템은 안정적으로 전기를 생산하여야 하기 때문에 고장이 발생하는 경우 신속한 알림 및 조치가 이루어져야 한다.
일반적으로, 태양광 발전 시스템은 태양광 모듈 및 태양광 모듈에서 발전되는 직류 전류를 변환하는 인버터를 필수 구성요소로 하고, 하나의 인버터는 다수의 태양광 모듈을 제어한다.
대규모의 산업시설과 같은 경우, 태양광 발전 시스템은 적게는 수백 개에서 많게는 수천 개 이상의 태양광 인버터를 사용한다. 이때, 연결된 하나의 인버터에서 오류가 발생되면 인버터 그룹 전체에 문제가 발생된다. 이에 따라, 수많은 태양광 인버터를 통합적으로 관리하고 진단할 수 있는 방법에 대한 관심이 증가하고 있다.
종래의 태양광 인버터의 진단 방법은 매달 누적 발전량을 전월 발전량 또는 일사량 대비 발전량과 비교하여 누적 발전량이 예상 발전량 보다 적은 경우 이상 발생으로 판단하거나, 인버터의 오류를 모니터링하는 방식이었다.
이러한 종래의 태양광 인버터의 진단 방법은 한달 간의 누적 발전량이 측정된 후에 태양광 인버터의 이상 여부를 인지할 수 있으므로 태양광 인버터의 고장 여부를 신속히 파악할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 종래의 태양광 인버터의 진단 방법은 태양광 인버터 전체에서 출력되는 발전량을 기초로 이상 여부를 판단하므로 개별 태양광 인버터의 이상 여부를 판단할 수 없다는 문제점도 있다.
: 한국공개특허 제2017-0116769호(2017.10.20.공개)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상 판단 기준에 따라 개별 태양광 인버터의 이상여부를 판단하고, 이상 판단시 알림을 발생하는 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 과제는 알림 조치율을 기반으로 인버터의 이상 판단 기준을 RTU별로 적응적으로 조정할 수 있는 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 시스템은 복수의 태양광 인버터로부터 발전량을 수집하여 개별 인버터의 이상 여부를 판단하고, 이상 판단시 알림을 발생하는 적어도 하나의 RTU(Remote Terminal Unit) 및 상기 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하고, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 상기 인버터의 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출하여 해당 RTU로 전송하는 서버를 포함할 수 있다.
또한, 상기 적어도 하나의 RTU는, 해당 인버터 그룹에 포함된 각 인버터로부터 동시점의 발전량을 수집하는 제1통신부, 상기 서버로 상기 각 인버터별 발전량 및 알림을 전송하고, 상기 서버로부터 조정값을 수신하는 제2통신부, 상기 각 인버터별로 수집된 동시점의 발전량 및 상기 조정값을 저장하는 메모리부 및 상기 수집된 각 인버터별 발전량을 정규화하여 중앙값을 산출하고, 상기 산출된 중앙값에 상기 저장된 조정값을 곱한 상기 기준값을 산출하여 각 인버터별 이상여부를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 수집된 각 인버터별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출하는 정규화부, 상기 정규화부에서 산출된 각 인버터별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출하는 중앙값 산출부, 상기 산출된 중앙값에 상기 저장된 조정값을 곱하여 상기 기준값을 산출하고, 산출된 기준값과 상기 각 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여 이상여부를 판단하는 이상여부 판단부 및 이상 판단된 인버터 정보를 포함하는 목록을 상기 제2통신부를 통해 상기 서버로 알림하는 알림부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이상여부 판단부는, 인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면 해당 인버터의 이상으로 판단할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하며, 해당 RTU로 업데이트될 조정값(Vn)을 전송하는 통신부, RTU별로 구분하여, 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출하는 조치율 산출부 및 상기 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 조정값(Vn)을 산출하는 조정값 산출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조정값 산출부는, 하기의 수학식을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출할 수 있다.
조정값(Vn) = 이전 주기동안의 조정값(Vn-1) × (조치율(T)/기준조치율(Td))
또는, 상기 조정값 산출부는, 상기 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위내에 포함되면, 상기 산출된 조정값((Vn)을 최종 조정값으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최소값보다 작으면, 상기 최소값을 최종 조정값으로 결정할 수 있다. 또한, 상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최대값보다 크면, 상기 최대값을 최종 조정값으로 결정할 수 있다. 이때, 상기 기설정범위는 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1)) 내지 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))가 되며, Vn-1은 이전 주기동안의 조정값이 될 수 있다.
또는, 상기 조정값 산출부는, 상기 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)을 조정값(Vn)으로 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 해당 태양광 인버터 그룹과 직렬 연결된 적어도 하나의 RTU 및 상기 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하는 서버를 포함하는 시스템의 태양광 발전 이상 탐지 방법은, 상기 RTU가, 해당 태양광 인버터 그룹에 포함된 각 태양광 인버터로부터 발전량을 수집하여 개별 인버터의 이상 여부를 판단하는 단계, 상기 RTU가 이상 판단시 알림을 발생하는 단계, 상기 서버가, 상기 RTU로부터 알림을 수신하는 단계, 상기 서버가, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 상기 인버터의 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출하는 단계 및 상기 서버가, 산출된 조정값을 해당 RTU로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 RTU가, 상기 수집된 각 인버터별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출하는 단계, 각 인버터별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출하는 단계, 상기 산출된 중앙값에 기저장된 조정값을 곱하여 상기 기준값을 산출하는 단계 및 상기 산출된 기준값과 상기 각 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여 이상여부를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이상여부를 판단하는 단계는, 인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면 해당 인버터의 이상으로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 조정값을 산출하는 단계는, 상기 서버가, RTU별로 구분하여, 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출하는 단계 및 상기 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 조정값(Vn)을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 조정값을 산출하는 단계는, 하기의 수학식을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출할 수 있다. 조정값(Vn) = 이전 주기동안의 조정값(Vn-1) × (조치율(T)/기준조치율(Td))
또한, 상기 조정값을 산출하는 단계는, 상기 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위내에 포함되면, 상기 산출된 조정값((Vn)을 최종 조정값으로 결정하는 단계, 상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최소값보다 작으면, 상기 최소값을 최종 조정값으로 결정하는 단계 및 상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최대값보다 크면, 상기 최대값을 최종 조정값으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 기설정범위는 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1)) 내지 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))가 되며, Vn-1는 이전 주기동안의 조정값이 될 수 있다.
또는, 상기 조정값을 산출하는 단계는, 상기 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)을 조정값(Vn)으로 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 시스템 및 방법은, 알림 조치율을 기반으로 인버터(13a 내지 13n)의 이상 판단 기준을 RTU별로 적응적으로 조정함으로써 알림이 과도 또는 과소하게 발생되는 것을 방지하여 알림발생이 필요한 상황에만 알림이 발생될 수 있게 할 수 있다.
또한, 개별 인버터의 이상 여부를 판단할 수 있어 이상 알림이 발생된 해당 인버터 라인을 확인하여 이상발생부분에 대처할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 시스템의 개략적인 도면을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 RTU의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 3은 도 2의 프로세서의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 4는 도 1의 서버의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 이상여부를 판단하는 단계(S520)를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 5의 조정값을 산출하는 단계(S550)을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 설명에서 제1, 제2 등과 같은 서수식 표현은 서로 동등하고 독립된 객체를 설명하기 위한 것이며, 그 순서에 주(main)/부(sub) 또는 주(master)/종(slave)의 의미는 없는 것으로 이해되어야 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 시스템의 개략적인 도면을 설명하기 위한 구성도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 시스템(1000 ; 이하, 이상탐지시스템이라 함)은 적어도 하나의 RTU(100a~100n) 및 서버(200)를 포함할 수 있다. 태양광 발전 설비(10)의 인버터(13a~13n) 이상 탐지를 통해 태양광 발전 설비(10)의 이상을 알림하여 관리자가 확인할 수 있게 한다.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상탐지시스템은 이상 탐지된 해당 인버터에 대한 알림을 발생시켜, 이상 알림이 발생된 해당 인버터 라인을 확인하여 이상발생부분에 대처할 수 있게 한다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상탐지시스템(1000)은 알림 조치율을 기반으로 인버터의 이상 판단 기준을 조정함으로써 알림이 과도 또는 과소하게 발생되는 것을 방지하여 알림발생이 필요한 상황에만 알림이 발생될 수 있게 한다.
여기서, 태양광 발전 설비(10)는 태양광모듈(11), 접속반(12) 및 인버터(13) 등으로 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시 예에서는 도 1과 같이 도시하였으나 각 구성의 결합방식은 설계자에 의해 용이하게 변경될 수 있다.
태양광 모듈 어레이(11)는 표면으로 입사되는 태양광을 전기에너지로 변환하여 출력하는 복수 개의 태양전지 모듈이 직렬 또는 병렬방식으로 연결될 수 있다. 태양광 모듈 어레이(11)는 직류전류를 출력하여 접속반(12)에 제공할 수 있으며, 하나의 접속반(12)에 복수 개의 태양광 모듈 어레이(11)가 연결될 수 있다.
접속반(12)은 시간대별 전압 정보 및 전류 정보를 측정할 수 있다. 접속반(12)에는 복수 개의 태양광 모듈 어레이(11)가 병렬로 연결될 수 있다. 접속반(12)은 태양광 모듈 어레이(11)와 인버터(13a)를 연결하여 태양광 모듈 어레이(11)에서 발생되는 직류 전력을 직/병렬로 연결하여 집합시키며, 연결된 인버터(13a)로 직류 전력을 공급할 수 있다. 이때, 하나의 인버터(13a)에는 복수 개의 접속반(12)이 연결될 수 있다.
인버터(13a)는 복수 개의 접속반(12)과 케이블 등으로 연결되어 직류 전력을 공급받을 수 있다. 또한, 인버터(13a)는 접속반(12)에서 직류 형태로 제공되는 발전 전력을 교류로 변환시켜 RTU(100;100a~100n)에 공급할 수 있다.
RTU(100)는 복수 개의 인버터(13a 내지 13n)를 포함하는 기설정된 인버터 그룹(13)으로부터 발전량을 수집할 수 있다. 이때, RTU(100)는 연결된 해당 인버터 그룹(13)의 개별 인버터들(13a 내지 13n)로부터 기설정주기로 발전량을 각각 수집하며, 수집된 개별 인버터(13a 내지 13n)의 발전량을 기반으로 개별 인버터의 이상 여부를 판단하여 이상 판단시 서버(200)로 알림을 발생할 수 있다.
이때, 인버터의 이상여부를 판단하는 이상판단규칙 및 이상여부판단규칙의 적절성에 따라 적용되는 조정값은 서버(200)로부터 수신받아 설정될 수 있다. 이에 대한 설명은 도 2 내지 4를 통해 설명할 수 있다.
도 2는 도 1의 RTU의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다. 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 RTU는 제1통신부(110), 제2통신부(120), 메모리부(130) 및 프로세서(140)를 포함할 수 있다. 도 1의 RTU(100a 내지 100n)는 도 2의 RTU(100)와 동일한 구성을 포함하며 동일한 기능을 수행할 수 있다.
제1통신부(110)는 각 인버터(13a 내지 13n)와 RS-485 통신을 수행하는 RS-485 통신모듈 등이 될 수 있다. 이에, 제1통신부(110)는 각 인버터(13a 내지 13n)의 발전 출력으로부터 인버터 데이터를 수집할 수 있다.
제1통신부(110)는 해당 인버터 그룹(13)에 포함된 각 인버터(13a 내지 13n)로부터 동시점 일예로, 동시간대의 발전량을 포함하는 인버터 데이터를 수집할 수 있다. 이때, 수집되는 인버터 데이터는 인버터ID, 측정시간, 발전량 등이 포함될 수 있다.
제2통신부(120)는 서버(200)와의 통신을 수행하는 wifi, LTE 등의 통신모듈이 될 수 있고, 서버(200)로 각 인버터별 발전량 및 알림을 전송하고, 서버(200)로부터 이상판단규칙 및 조정값을 수신할 수 있다.
메모리부(130)는 각 인버터(13a 내지 13n)별로 수집된 동시점의 발전량 및 서버(200)로부터 수신된 이상판단규칙 및 조정값을 저장할 수 있다.
여기서, 이상판단규칙은 인버터별 이상 판단을 위한 알고리즘으로 서버(200)로부터 수신하여 설정될 수 있으며, 조정값은 이상판단규칙에 의한 알림의 과도한 발생 또는 과소한 발생을 방지하기 위해 이상 판단의 기준이 되는 기준값을 조정하는 값으로, 알림 조치율을 기반으로 설정될 수 있다.
이때, 조정값은 서버(200)에서 산출되며 제2통신부(120)를 통해 수신되면 메모리부(130)에 기저장된 조정값은 새로 수신된 조정값으로 업데이트되고, 이후 RTU(100)는 이상판단시 업데이트된 조정값을 적용할 수 있다.
프로세서(140)는 서버(200)에 의해 설정된 이상판단규칙 즉, 이상 판단을 위한 알고리즘에 따라 각 인버터의 이상여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(140)는 동시점에 수집된 각 인버터별 발전량을 정규화하여 중앙값을 산출하고, 산출된 중앙값에 메모리부(130)에 저장된 조정값을 곱한 기준값을 산출하여 각 인버터별 정규화된 발전량과 비교함으로써 이상여부를 판단할 수 있다.
도 3은 도 2의 프로세서의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로세서(140)는 정규화부(141), 중앙값 산출부(142), 이상여부 판단부(143) 및 알림부(144)를 포함할 수 있다.
정규화부(141)는 수집된 각 인버터별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출할 수 있다. 즉, 제1인버터(13a)로부터 수집된 발전량을 제1인버터(13a)의 용량으로 나눠 정규화된 발전량을 산출할 수 있으며, 이외의 인버터(13b 내지 13n)도 동일한 방법으로 정규화된 발전량을 산출할 수 있다.
중앙값 산출부(142)는 정규화부(141)에서 산출된 각 인버터별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출할 수 있다. 중앙값 산출부(142)는 인버터(13a 내지 13n)들의 정규화된 발전량을 크기순으로 나열한 후 가장 중앙에 위치하는 발전량을 중앙값으로 산출할 수 있다.
이때, 인버터(13a 내지 13n)의 개수(n)가 홀수이면 (n+1)/2번째 정규화된 발전량이 중앙값이 되고, 인버터(13a 내지 13n)의 개수(n)가 짝수이면 (n/2)번째 정규화된 발전량과 (n/2)+1번째 정규화된 발전량의 평균값이 중앙값이 될 수 있다.
이상여부 판단부(143)는 중앙값 산출부(142)에서 산출된 중앙값에 메모리부(130)에 저장된 조정값을 곱하여 이상여부 판단을 위한 기준값을 산출할 수 있다.
여기서, 기준값은 기설정주기로 수집되는 인버터의 발전량에 따라 적응적으로 산출될 수 있으며, 이에 더하여 조치율을 기반한 조정값을 적용함으로써 조치율에 따라 적응적으로 기준값을 산출할 수 있다. 이에, RTU(200)는 신뢰할 수 있는 이상 여부 판단에 따른 알림을 발생시킬 수 있다.
이상여부 판단부(143)는 산출된 기준값과 정규화부(141)에서 산출한 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여, 각 인버터(13a 내지 13n)에 대한 이상여부를 판단할 수 있다. 이상여부 판단부(143)는 인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면 해당 인버터의 이상 발생으로 판단할 수 있다.
알림부(144)는 이상여부 판단부(143)에서 이상 판단된 인버터 정보를 포함하는 목록을 제2통신부(120)를 통해 서버(200)로 알림할 수 있다. 이때, 인버터 정보는 인버터ID, 발전량 등을 포함할 수 있다.
서버(200)는 RTU(100a 내지 100n)로부터 알림을 수신하고, RTU별로 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 해당 RTU(100a 내지 100n)의 이상판단규칙의 적절성을 판단할 수 있으며 규칙의 엄격판단시 기준값을 낮추도록 조정값을 산출하고, 규칙의 비엄격판단시 기준값을 높이도록 조정값을 산출할 수 있다.
즉, 서버(200)는 조치율을 기반으로, RTU별 인버터에 대한 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출할 수 있다. 서버(200)는 기설정주기로 조정값을 산출하여 조정값에 변동이 있는 경우 해당 RTU(100a 내지 100n)로 전송하여 조정값을 업데이트 시킬 수 있다.
도 4는 도 1의 서버의 개략적인 구성을 나타내는 구성 블록도이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(200)는 통신부(210), 조치율 산출부(220) 및 조정값 산출부(230)를 포함할 수 있다. 이때, 조치율 산출부(220) 및 조정값 산출부(230)는 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
통신부(210)는 RTU(100)의 제2통신부(120)와 데이터를 송수신할 수 있는 wifi, LTE 등의 통신모듈이 될 수 있고, RTU(100a 내지 100n)로부터 알림을 수신하며, 조정값의 업데이트가 필요한 해당 RTU로 업데이트될 조정값을 전송할 수 있다.
조치율 산출부(220)는 RTU별로 수신된 알림을 구분하여 RTU별로 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출할 수 있다.
조정값 산출부(230)는 조치율 산출부(220)에서 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출할 수 있다. 여기서, 기설정된 기준 조치율(Td)은 이상판단규칙의 엄격 또는 비엄격(느슨)을 판단하기 위한 기준으로 특정비율 또는 비율범위로 설정될 수 있다. 일 예로, 80% 또는 75% 내지 85%로 설정될 수 있다. 또한, 기준 조치율은 태양광 발전 설비(10)의 발전량 등에 따라 관리자에 의해 일정범위 내에서 변경될 수도 있다.
여기서, 이상판단규칙이 엄격함은 알림이 과도하게 발생되어 불필요한 알림이 발생하는 경우이며, 이상판단규칙이 비엄격(느슨)함은 알림이 과소하게 발생되어 필요한 알림이 발생되지 않는 경우가 될 수 있다.
서버(200)는 조치율(T)이 기준조치율(Td) 대비 낮으면 이상판단규칙이 엄격한 것으로 판단하여 이전의 조정값(Vn-1)이 높으므로 조정값을 낮추는 조정을 할 수 있다.
또한, 서버(200)는 조치율(T)이 기준조치율(Td) 대비 높으면 이상판단규칙이 느슨한 것으로 판단하여 이전의 조정값(Vn-1)이 낮으므로 조정값을 높이는 조정을 할 수 있다. 이때, 조정값(Vn)의 조정은 수학식1을 이용하여 조정값 산출부(230)에 의해 산출될 수 있다.
조정값 산출부(230)는 조치율 산출부(220)에서 산출된 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 다르면 즉, 산출된 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)보다 크거나 작으면, 불필요한 알림이 과도 또는 과소하게 발생(즉, 이상판단규칙이 엄격 또는 느슨)한 것으로 판단하여 하기의 수학식1을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출할 수 있다.
Figure 112021041253912-pat00001
상기 수학식1에 의해, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)이 조정될 수 있다. 이에 따라, 수학식1에 의해 산출된 조정값(Vn)을 이용하여 이상판단규칙에 따른 기준값을 적응적으로 조정함으로써 과대 또는 과소한 알림을 방지하고 필요한 알림을 발생시킬 수 있다.
한편, 일시적인 이벤트 발생 등에 의해 알림이 과대 또는 과소하게 발생되는 경우, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)과 수학식1에 의해 산출된 조정값(Vn)의 변동폭이 커져 조정값이 급변동될 수 있다.
이러한, 조정값(Vn)의 급변동을 방지하기 위해, 조정값 산출부(230)는 수학식1을 통해 산출된 조정값(Vn)을 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)의 기설정 비율범위 내의 값(이하, 기설정범위라 함)으로 조정하여 최종 조정값을 결정할 수 있다.
일 예로, 기설정 비율범위가 10%이면 상기 기설정범위는 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1)) 내지 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))가 될 수 있다. 이때, 기설정 비율범위는 관리자에 의해 변경될 수 있다.
조정값 산출부(230)는 수학식1을 통해 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위에 포함되지 않으면, 산출된 조정값(Vn)에 가장 인접한 기설정범위의 값으로 최종 조정값을 결정할 수 있다.
구체적으로, 조정값 산출부(230)는 수학식1을 통해 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위의 최소값보다 작으면 기설정범위의 최소값((Vn-1)-(0.1*(Vn-1)))을 최종 조정값으로 결정할 수 있다.
조정값 산출부(230)는 수학식1을 통해 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위의 최대값보다 크면 기설정범위의 최대값((Vn-1)+(0.1*(Vn-1)))을 최종 조정값으로 결정할 수 있다. 최종 조정값의 결정은 최소값 또는 최대값이 아닌 기설정범위내에 포함되는 특정값으로 변경할 수도 있다.
또한, 조정값 산출부(230)는 수학식1을 통해 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위에 포함되면 산출된 조정값(Vn)을 최종 조정값으로 결정할 수 있다.
한편, 조정값 산출부(230)는 조치율 산출부(220)에서 산출된 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면, 이전 조정값(Vn-1)을 조정값(Vn)으로 유지할 수 있다.
조정값 산출부(230)는 기설정주기 동안의 조정값(Vn)이 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)과 다르면, 통신부(210)를 통해 조정된 조정값(Vn)을 해당 RTU(100)로 전송하여 업데이트시킬 수 있다. 이에, RTU(100a 내지 100n)에 저장되는 조정값(Vn)은 동일하거나 다르게 적용될 수 있다.
이때, 새로운 조정값(Vn)을 수신한 RTU(100)는 메모리부(130)에 기저장된 조정값(Vn-1)을 새로운 조정값(Vn)으로 업데이트할 수 있으며, 조정값(Vn)의 업데이트시 업데이트된 조정값(Vn)을 적용하여 이상판단을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양광 발전 이상 탐지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6은 도 5의 이상여부를 판단하는 단계(S520)를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7은 도 5의 조정값을 산출하는 단계(S550)을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5 내지 도 7은 도 1 내지 도 4의 태양광 발전 이상 탐지 시스템에 의해 수행될 수 있다. 이에, 도 1 내지 도 4를 참고하여 설명하도록 한다.
도 5를 참고하면, RTU(100a 내지 100n)가, 해당 태양광 인버터 그룹(13)에 포함된 각 태양광 인버터(13a 내지 13n)로부터 발전량을 수집하여(S510), 개별 인버터의 이상 여부를 판단할 수 있다(S520).
S520단계는 도 6의 세부단계로 수행될 수 있으며, 도 6의 각 단계는 RTU(100a 내지 100n)별로 수행되며, 해당 태양광 인버터 그룹(13)에 포함된 태양광 인버터(13a 내지 13n) 각각에 대하여 수행될 수 있다.
도 6을 참고하면, RTU(100a 내지 100n)가, S510단계에서 수집된 각 인버터(13a 내지 13n)별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출할 수 있다(S521).
다음으로, 각 인버터(13a 내지 13n)별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출할 수 있다(S522).
다음으로, S522단계에서 산출된 중앙값에 기저장된 조정값을 곱하여 인버터(13a 내지 13n)의 이상여부 판단을 위한 기준값을 산출할 수 있다(S523).
다음으로, S523단계에서 산출된 기준값과 S521단계에서 산출된 각 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여(S524), 인버터(13a 내지 13n)별 이상여부를 판단할 수 있다. 이때, 인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면(S524:Y) 해당 인버터의 이상으로 판단하고(S525), 인버터(13a 내지 13n)의 정규화된 발전량이 기준값보다 크거나 같으면(S524:N) 해당 인버터가 정상인 것으로 판단할 수 있다(S526).
다음으로, 각 RTU(100a 내지 100n)는, 이상 발생으로 판단시(S530), 이상 발생된 인터버 정보를 포함하는 알림을 서버(200)로 전송할 수 있다(S540).
이때, 도 5의 S510 단계 내지 S540 단계는 RTU(100a 내지 100n)별로 수행될 수 있다.
다음으로, 서버(200)가, 각 RTU(100a 내지 100n)로부터 알림을 수신하면, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 기준값을 조정하는 조정값을 산출할 수 있다(S550). 이때, 기준값은 이상판단규칙에 따라 인버터의 이상 여부를 판단하기 위해 산출되는 값으로, S550단계에서는 기준값에 적용하여 이상판단규칙의 적합성을 조정할 수 있는 조정값을 산출할 수 있다.
S550단계는 도 7의 세부단계로 수행될 수 있으며, 도 7의 각 단계는 서버(100)에 의해 RTU(100a 내지 100n) 각각에 대하여 수행될 수 있다.
도 7을 참고하면, 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출할 수 있다(S551). 다음으로, 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 조정값(Vn)을 산출할 수 있다.
조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 다르면(S552:Y), 이전 주기동안의 조정값(Vn-1) × (조치율(T)/기준조치율(Td))을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출할 수 있다(S553).
또는, 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면(S552:N), 이전 조정값(Vn-1)을 조정값으로 유지할 수 있다(S554).
이때, 기준 조치율(Td)은 하나의 특정값이 아닌 특정범위값이 될 수 있으며, 이 경우 S553단계에서는 특정범위값 중 하나의 특정값(일예로, 중간값)을 기준 조치율로 적용할 수 있다. 즉, S552단계에서 조치율이 기준 조치율 범위에 포함되면, 이전 조정값(Vn-1)을 조정값으로 유지할 수 있다(S554).
S553단계에서 업데이트될 조정값(Vn)이 산출되면, 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위(이전 주기동안의 조정값(Vn-1)의 ± 10%)에 포함되는지 판단하여(S555) 최종 조정값을 결정할 수 있다.
S553단계에서 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위에 포함되면, S553단계에서 산출된 조정값(Vn)을 최종 조정값으로 결정할 수 있다(S556).
한편, S553단계에서 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위에 포함되지 않으면(S555:N), 산출된 조정값(Vn)에 가장 인접한 기설정 범위의 값으로 최종 조정값을 결정할 수 있다.
구체적으로, S553단계에서 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위의 최소값보다 작으면(S557:Y) 기설정범위의 최소값을 최종 조정값으로 결정하고(S559), S553단계에서 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위의 최소값 보다 작지 않으면(S557:N) 즉, 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위의 최대값보다 크면 기설정범위의 최대값을 최종 조정값으로 결정할 수 있다(S558).
여기서, 기설정범위의 최대값은 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))이 되고, 기설정범위의 최소값은 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1))이 될 수 있다.
다음으로, 최종 결정된 조정값(Vn)을 해당 RTU로 전송하여 조정값을 업데이트시킬 수 있다(S560).
이에 따라, 알림 조치율을 기반으로 인버터(13a 내지 13n)의 이상 판단 기준을 적응적으로 조정함으로써 알림이 과도 또는 과소하게 발생되는 것을 방지하여 알림발생이 필요한 상황에만 알림이 발생될 수 있게 할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상탐지시스템(1000)은 이상판단규칙에 따른 알림발생을 주요하게 설명하였으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 이상탐지시스템(1000)의 RTU(100)는 각 인버터(13a 내지 13n)의 전력으로부터 수집되는 발전량, 선간전압(line voltage)과 선전류(line current), 위상, 누적발전량, 가동/비가동 상태 등의 다양한 정보를 포함하는 인버터 데이터를 서버(200)로 전송할 수 있고, 서버(200)에서는 다양한 정보들을 모니터링하여 활용할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1000 : 태양광 발전 이상 탐지 시스템
100, 100a 내지 100n : RTU
110 : 제1통신부 120 : 제2통신부
130 : 메모리부 140 : 프로세서
141 : 정규화부 142 : 중앙값 산출부
143 : 이상여부 판단부 144 : 알림부
200 : 서버 210 : 통신부
220 : 조치율 산출부 230 : 조정값 산출부
10 : 태양광 발전 설비 11 : 태양광 모듈 어레이
12 : 접속반 13 : 인버터 그룹
13a 내지 13n : 인버터

Claims (15)

  1. 복수의 태양광 인버터로부터 발전량을 수집하여 개별 인버터의 이상 여부를 판단하고, 이상 판단시 알림을 발생하는 적어도 하나의 RTU(Remote Terminal Unit); 및
    상기 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하고, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 상기 인버터의 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출하여 해당 RTU로 전송하는 서버;를 포함하고,
    상기 서버는,
    적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하며, 해당 RTU로 업데이트될 조정값(Vn)을 전송하는 통신부;
    RTU별로 구분하여, 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출하는 조치율 산출부; 및
    상기 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 조정값(Vn)을 산출하는 조정값 산출부;를 포함하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 RTU는,
    해당 인버터 그룹에 포함된 각 인버터로부터 동시점의 발전량을 수집하는 제1통신부;
    상기 서버로 상기 각 인버터별 발전량 및 알림을 전송하고, 상기 서버로부터 조정값을 수신하는 제2통신부;
    상기 각 인버터별로 수집된 동시점의 발전량 및 상기 조정값을 저장하는 메모리부; 및
    상기 수집된 각 인버터별 발전량을 정규화하여 중앙값을 산출하고, 상기 산출된 중앙값에 상기 저장된 조정값을 곱한 상기 기준값을 산출하여 각 인버터별 이상여부를 판단하는 프로세서;를 포함하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수집된 각 인버터별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출하는 정규화부;
    상기 정규화부에서 산출된 각 인버터별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출하는 중앙값 산출부;
    상기 산출된 중앙값에 상기 저장된 조정값을 곱하여 상기 기준값을 산출하고, 산출된 기준값과 상기 각 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여 이상여부를 판단하는 이상여부 판단부; 및
    이상 판단된 인버터 정보를 포함하는 목록을 상기 제2통신부를 통해 상기 서버로 알림하는 알림부;를 포함하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이상여부 판단부는,
    인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면 해당 인버터의 이상으로 판단하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 조정값 산출부는,
    하기의 수학식을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
    조정값(Vn) = 이전 주기동안의 조정값(Vn-1) × (조치율(T)/기준조치율(Td))
  7. 제1항에 있어서,
    상기 조정값 산출부는,
    상기 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위내에 포함되면, 상기 산출된 조정값((Vn)을 최종 조정값으로 결정하고,
    상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최소값보다 작으면, 상기 최소값을 최종 조정값으로 결정하며,
    상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최대값보다 크면, 상기 최대값을 최종 조정값으로 결정하고,
    상기 기설정범위는 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1)) 내지 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))가 되며, Vn-1은 이전 주기동안의 조정값이 되는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 조정값 산출부는,
    상기 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)을 조정값(Vn)으로 유지하는, 태양광 발전 이상 탐지 시스템.
  9. 해당 태양광 인버터 그룹과 직렬연결된 적어도 하나의 RTU 및 상기 적어도 하나의 RTU로부터 알림을 수신하는 서버를 포함하는 시스템의 태양광 발전 이상 탐지 방법에 있어서,
    상기 RTU가, 해당 태양광 인버터 그룹에 포함된 각 태양광 인버터로부터 발전량을 수집하여 개별 인버터의 이상 여부를 판단하는 단계;
    상기 RTU가, 이상 판단시 알림을 발생하는 단계;
    상기 서버가, 상기 RTU로부터 알림을 수신하는 단계;
    상기 서버가, 수신된 알림에 대한 조치율을 기반으로 상기 인버터의 이상 여부를 판단하는 기준값을 조정하는 조정값을 산출하는 단계; 및
    상기 서버가, 산출된 조정값을 해당 RTU로 전송하는 단계;를 포함하고,
    상기 조정값을 산출하는 단계는,
    RTU별로 구분하여, 기설정 주기동안 수신된 알림 개수 대비 관리자에 의해 조치된 알림 개수인 조치율(T)을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 조치율(T)과 기설정된 기준 조치율(Td)을 비교하여 조정값(Vn)을 산출하는 단계;를 포함하는 태양광 발전 이상 탐지 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이상 여부를 판단하는 단계는, 상기 RTU가,
    상기 수집된 각 인버터별 발전량을 해당 인버터 용량으로 나눈 정규화된 발전량을 산출하는 단계;
    각 인버터별 정규화된 발전량들의 중앙값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 중앙값에 기저장된 조정값을 곱하여 상기 기준값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 기준값과 상기 각 인버터별 정규화된 발전량을 비교하여 이상여부를 판단하는 단계;를 포함하는, 태양광 발전 이상 탐지 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이상여부를 판단하는 단계는,
    인버터의 정규화된 발전량이 기준값보다 작으면 해당 인버터의 이상으로 판단하는 단계;를 더 포함하는, 태양광 발전 이상 탐지 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 조정값을 산출하는 단계는,
    하기의 수학식을 이용하여 업데이트될 조정값(Vn)을 산출하는, 태양광 발전 이상 탐지 방법.
    조정값(Vn) = 이전 주기동안의 조정값(Vn-1) × (조치율(T)/기준조치율(Td))
  14. 제9항에 있어서,
    상기 조정값을 산출하는 단계는,
    상기 산출된 조정값(Vn)이 기설정범위내에 포함되면, 상기 산출된 조정값((Vn)을 최종 조정값으로 결정하는 단계;
    상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최소값보다 작으면, 상기 최소값을 최종 조정값으로 결정하는 단계; 및
    상기 산출된 조정값(Vn)이 상기 기설정범위의 최대값보다 크면, 상기 최대값을 최종 조정값으로 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기설정범위는 (Vn-1)-(0.1*(Vn-1)) 내지 (Vn-1)+(0.1*(Vn-1))가 되며, Vn-1는 이전 주기동안의 조정값이 되는, 태양광 발전 이상 탐지 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 조정값을 산출하는 단계는,
    상기 조치율(T)이 기설정된 기준 조치율(Td)과 같으면, 이전 주기동안의 조정값(Vn-1)을 조정값(Vn)으로 유지하는, 태양광 발전 이상 탐지 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140141052A (ko) * 2013-05-31 2014-12-10 삼성에스디에스 주식회사 센싱 데이터 분석 시스템 및 방법
KR20170116769A (ko) 2016-04-12 2017-10-20 엘에스산전 주식회사 태양광 발전 모듈의 고장 진단 서버
KR20180124182A (ko) * 2017-05-10 2018-11-21 (재)한국건설생활환경시험연구원 다중 인버터 태양광발전 모니터링 시스템
KR101929528B1 (ko) * 2017-11-15 2018-12-17 주식회사 이글루시큐리티 위험지수 자동 보정 장치 및 방법
KR102148761B1 (ko) * 2019-11-20 2020-08-27 주식회사 케이디티 태양광 발전 시스템의 고장 진단 장치

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