KR102455177B1 - 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법 - Google Patents
태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 및 관리방법에 관한 것으로, 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 관리방법에 있어서, 태양전지 모듈 정션박스의 설치를 위한 큐알(QR)코드 어드레스(Address) 리드(Read) 단계, 단말화면에 모듈정보(SN,GN,JB,RN,CN)입력단계, 입력된 데이터 승인 및 모니터링 시스템 전송단계, 단말에서 모니터링시스템으로 접속요구단계, 모니터링시스템에서 단말(정션박스,AP) 승인단계, 및 정상통신 및 상태정보(전압,전류, 온도) 전송단계를 포함하여, 각각의 태양전지모듈의 정션박스로부터 전송되는 태양전지 모듈의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하여 이상이 있는 태양전지모듈을 체크하여 교체할 수 있도록 관리하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양전지 모듈 진단기능이 내장된 일체형 정션박스를 구비하고, 이를 통해 복수개의 태양전지 모듈로 이루어진 태양광 발전수단(혹은 시스템)을 특정지역에 설치시, 지그비(Zigbee) 맥 어드레스(MAC Address) 등록 방법을 이용한 데이터베이스(DB) 구축 방법(혹은 방식)을 제공하고 체계적인 관리 및 운용이 가능하게 하여 태양광 발전수단의 유지보수면에서 이점을 가지고 있는 새로운 형태의 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법에 관한 것이다.
최근 석유, 석탄 및 천연 가스 등의 화석 연료로 대표되는 기존 에너지원의 고갈 및 환경 파괴의 문제를 해결하고자 기존 에너지원을 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 연구 개발이 크게 확대되고 있다. 대체 에너지로서 태양 에너지, 바이오 매스, 풍력, 수력, 연료 전지, 해양 에너지, 지열, 수소 등을 이용하여 생산할 수 있는 에너지가 있다. 특히, 이들 중 태양 에너지를 이용한 발전 분야는 현재 실용화 단계에 접어 들고 있으며 미래의 청정 에너지 원으로 기대를 모으고 있다.
태양광 발전은 태양으로부터의 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전의 핵심은 PN접합 구조를 가진 태양 전지(solar cell)에 있다. 태양 전지에 빛이 조사되어, 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면, 광자가 지닌 에너지에 의해 태양 전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(ehpair)이 생성된다. 이때, 생성된 전자-정공 쌍은 PN접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 N형 반도체로 이동하고 정공은 P형 반도체로 이동해서, 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.
이와 같은 태양광 발전에 사용되는 태양광 발전수단(혹은 시스템)을 원격으로 진단하고 모니터링 하기 위한 시스템이 현재 사용되고 있으나, 한정된 장소에서만 모니터링 상황을 감시할 수 있었다. 또한, 태양광 발전 시설의 매우 넓은 면적에 배치되는 개별 솔라셀(solar cell) 패널과 접속반(junction box)의 상태를 효과적으로 감시할 수 있는 방안이 마련되지 못하였으며, 솔라셀 패널과 접속반 및 인버터로부터 감시 데이터를 수신하는 시간 간격을 적절하게 설정하기 어려운 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래기술로서, 대한민국 특허 등록번호 제10-1409774호(2014년06월13일 등록)(발명의 명칭:태양광 발전 시설 모니터링 시스템에 적용되는 개별 솔라셀 패널 감시 장치)에 따르면, 태양광 발전 시설의 솔라셀 패널 및 간선 상태를 시간 및 장소에 구애받지 않고 모니터링 할 수 있는 태양광 발전 시설의 통합 모니터링 시스템이 개시되어 있다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래의 태양광 발전 시설의 솔라셀 패널 감시장치는, 세부적으로 다수의 행렬 배치로 이루어진 개별 솔라셀에 대한 정보를 제공할 수 없을 뿐만 다수의 솔라셀 패널로 이루어진 태양광 발전 시설 혹은 태양광 발전 시스템의 개별 솔라셀 패널의 정보를 제공 받을 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 태양전지 모듈 진단기능이 내장된 일체형 정션박스를 구비하고, 이를 통해 복수개의 태양 전지 모듈로 이루어진 태양광 발전 시스템 설치시 지그비(Zigbee) 맥 어드레스(MAC Address) 등록 방법을 이용한 데이터베이스(DB) 구축방법을 제공하고 체계적인 관리 및 운용이 가능하게 하여 유지보수면에서 이점을 가지고 있는 새로운 형태의 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템에 있어서,
복수개의 태양전지모듈은 각각 정션박스가 설치되며, 행렬방식으로 설치되며,
각각의 태양전지모듈들이 정션박스의 지그비(Zigbee) 통신부를 통해 지그비(Zigbee) AP와 연결된 후 정션박스 모니터링 시스템과 데이터 송수신 가능한 상태로 연결되고,
각각의 태양전지모듈의 정션박스로부터 전송되는 태양전지 모듈의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하여 이상이 있는 태양전지모듈을 체크하여 교체할 수 있도록 관리하는 것을 특징으로 하고,
상기 정션박스는 태양전지 모듈로부터 연결된 버스바 및 바이패스 다이오드로 구성되되, 바이패스 다이오드는 버스바 사이를 연결하여 직렬로 구성되며,
태양전지 모듈의 양극과 음극 사이의 전류량 측정을 위한 전류센서와 전압 측정을 위한 전압센서, 상기 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 온도센서를 내장하여 태양전지 모듈에서의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하는 전류센서 및 온도센서로부터 수신된 데이터를 연산하고 취합하는 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부,
상기 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부는 연산하고 취합한 데이터를 지그비(Zigbee) 통신으로 지그비(Zigbee) AP 장치로 데이터를 전송하고, 지그비(Zigbee) AP장치는 RS485통신으로 모니터링 시스템으로 통신하는 것을 특징으로 하고,
정션박스 후면에 맥 어드레스(MAC Address)가 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템이 제공된다.
또한, 상기 MCU 및 지그비(Zigbee) 제어부는 직류전압을 변환하는, 내부 전원사용을 위한 DC/DC 변환부 및 지그비(Zigbee) MAC Address 입력을 위한 EEPROM를 포함한다.
정션박스 후면에 맥 어드레스(MAC Address)가 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템이 제공된다.
또한, 상기 MCU 및 지그비(Zigbee) 제어부는 직류전압을 변환하는, 내부 전원사용을 위한 DC/DC 변환부 및 지그비(Zigbee) MAC Address 입력을 위한 EEPROM를 포함한다.
삭제
본 발명의 다른 측면에 따르면, 태양전지 모듈로부터 연결된 버스바 및 바이패스 다이오드로 구성되되, 바이패스 다이오드는 버스바 사이를 연결하여 직렬로 구성되며,
태양전지 모듈의 양극과 음극 사이의 전류량 측정을 위한 전류센서와 전압 측정을 위한 전압센서, 상기 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 온도센서를 내장하여 태양전지 모듈에서의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하는 전류센서 및 온도센서로부터 수신된 데이터를 연산하고 취합하는 MCU 및 지그비(지그비(Zigbee))제어부,
상기 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부는 연산하고 취합한 데이터를 지그비(Zigbee) 통신으로 지그비(Zigbee) AP 장치로 데이터를 전송하고, 지그비(Zigbee) AP장치는 RS485통신으로 모니터링 시스템으로 통신하는 것을 특징으로 하고,
맥 어드레스(MAC Address)가 후면에 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스가 제공된다.
맥 어드레스(MAC Address)가 후면에 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법에 있어서,
태양전지 모듈 정션박스의 설치를 위한 큐알(QR)코드 어드레스(Address) 리드(Read) 단계,
단말화면에 모듈정보(SN,GN,JB,RN,CN)입력단계,
입력된 데이터 승인 및 모니터링 시스템 전송단계,
단말에서 모니터링시스템으로 접속요구단계,
모니터링시스템에서 단말(정션박스,AP) 승인단계, 및
정상통신 및 상태정보(전압,전류, 온도) 전송단계를 포함하여,
각각의 태양전지모듈의 정션박스로부터 전송되는 태양전지 모듈의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하여 이상이 있는 태양전지모듈을 체크하여 교체할 수 있도록 관리하는 것을 특징으로 하고,
상기 큐알(QR)코드 리드 단계는, 태양광 패널을 최초 설치시 설치자는 스마트폰 앱 또는 큐알(QR)코드 리더기를 통하여 제조시 태양광 패널후면 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 큐알(QR)코드 리더기로 읽는 것을 특징으로 하고, 또한, MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법이 제공된다.
삭제
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 현장에서 입력된 등록정보는 모니터링 시스템 세팅시 사용되어지는 것을 특징으로 하며,
최초 접속방법 및 승인방법은
최초 개통시 정션박스 및 AP는 동시에 모니터링 시스템으로 MAC Address로 시스템 접속요구를 할 것이고,
관리자는 정션박스(JB), AP로 구분하여 승인을 하게 되면, 각 정션박스들은 태양전지 모듈의 전압과 전류, 온도 정보를 지그비(Zigbee) 통신을 통하여 AP로 전달할 것이고, AP는 RS485통신으로 각 정션박스의 상태정보를 모니터링 시스템으로 송신하게 되고,
모니터링 시스템은 취합된 정보를 저장, 분석, 관리 등을 하게 되고, 데이터 통계, 이력 관리를 하게 되며, 태양광모듈별 전압 전류값을 통하여 발전량과 온도상태 등을 통하여 정상 유무를 관리하게 되는 것을 특징으로 하고, 각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 하고,
각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 하되,
큐알(QR)코드 리더기는 상기 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 로 읽고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하되,
SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법이 제공된다.
각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 하되,
큐알(QR)코드 리더기는 상기 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 로 읽고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하되,
SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법이 제공된다.
삭제
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 태양광 패널을 최초 설치시 설치자는 스마트폰 앱 또는 큐알(QR)코드 리더기를 통하여 제조시 태양광 패널후면 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 큐알(QR)코드 리더기로 읽고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하되,
SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(Rows Number)와 열번호(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법이 제공된다.
또한, 태양광 발전시스템 모듈 배치도에서, 각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법 및 운영관리방법에 의하면, 태양전지 모듈의 진단기능이 내장된 일체형 정션박스를 구비하고, 이를 통해 복수개의 태양 전지 모듈로 이루어진 태양광 발전 시스템 설치시 지그비(Zigbee) 맥 어드레스(MAC Address) 등록 방법을 이용한 데이터베이스(DB) 구축방법을 제공하고 체계적인 관리 및 운용이 가능하게 하여 유지보수면에서 이점을 가지는 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 기존 정션박스에 핵심적인 소수의 부품을 추가로 내장시켜 기능을 구현함으로써 케이스, 케이블, 전원장치 등 추가적 장치를 배제함으로써 제작비용을 획기적으로 줄 일수 있는 효과가 있다.
또한, 정션박스 제조시에 추가적으로 지그비(Zigbee) MAC Address만 부여함으로써 설치시 간편하게 MAC Address(ID)등록과 사이트정보의 입력으로만 체계적인 원격관리가 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스의 내부의 개략적인 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 복수의 일체형 정션박스를 모니터링하는 정션박스 모니터링 시스템과의 인터페이스에 대한 개략적인 설명도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스의 입력내용의 예를 나타낸 표이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스들이 설치된 태양광 모듈의 배치도의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 관리방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 복수의 일체형 정션박스를 모니터링하는 정션박스 모니터링 시스템과의 인터페이스에 대한 개략적인 설명도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스의 입력내용의 예를 나타낸 표이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스들이 설치된 태양광 모듈의 배치도의 일예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 관리방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스의 내부의 개략적인 블록구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 복수의 일체형 정션박스를 모니터링하는 정션박스 모니터링 시스템과의 인터페이스에 대한 개략적인 설명도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스의 입력내용의 예를 나타낸 표이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스들이 설치된 태양광 모듈의 배치도의 일예를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법의 일예를 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 태양광전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 및 태양광 전지 모듈 설치시 ID부여 방법과 운용 관리에 관한 것으로, 태양전지 모듈 정션박스의 본래 기능은 태양광전지 모듈에서 생산된 전력을 접속함 또는 인버터로 보내는 기능을 가지며 태양광전지 모듈의 후면에 부착되어 있다.
태양전지 모듈 정션박스의 내부 구성은 태양광전지 모듈로부터 연결된 버스바(1) 및 바이패스 다이오드(2)로 구성된 단순한 형태의 제품이다. 바이패스 다이오드(2)는 버스바(1) 사이를 연결하여 직렬로 구성되며 셀어레이에 음영 또는 이물질로 인하여 특정셀이 전력발생을 하지 못할 경우 전류의 흐름을 방해하게 되므로 이에 대한 우회 경로를 제공하기 위하여 두게 된다.
본 발명은 기존 정션박스내에 태양광전지 모듈의 전류, 전압, 온도측정 등의 개별진단을 위한 부품을 정션박스내에 내장시킨 일체형 정션박스로 태양전지 모듈의 양극과 음극 사이의 전류량 측정을 위한 전류센서(3)와 전압 측정을 위한 전압센서(4), 상기 태양광전지 모듈의 온도를 측정하는 온도센서(5)등을 내장하여 태양광전지 모듈에서의 발전 전류량과 전압량, 온도등을 측정한다.
전류센서(3) 및 온도센서(5)로부터 수신된 데이터는 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부(6)에서 연산하고 취합하여 지그비(Zigbee) 통신으로 지그비(Zigbee) AP 장치로 데이터를 전송하고 지그비(Zigbee) AP장치는 RS485통신으로 모니터링 시스템(도 2 참조부호 17 참조)으로 통신한다. 모니터링 시스템은 취합된 정보를 저장, 분석, 관리 등을 하게 되고 데이터를 시간 통계, 이력 관리 등을 하게 되며, 태양광모듈별 전압 및 전류값을 통하여 발전량과 온도상태 등을 통하여 정상 유무를 체계적으로 관리하게 된다.
또한, 내부 전원사용을 위한 DC/DC 변환부(8)와 지그비(Zigbee) MAC Address 입력을 위한 EEPROM(7)으로 구성되는데, EEPROM(7)의 경우 MCU 및 지그비(Zigbee) 제어부(6)내에 포함될 수도 있다. 또한, 태양광 발전 시스템 설치시 지그비(Zigbee) MAC Address 등록 방법을 이용한 데이터베이스(DB) 구축방법을 제공하여 체계적인 관리 및 운용이 가능하게 하여 유지보수면에서 이점을 가지고 있다.
도 2를 참조하면, 복수개의 태양전지모듈(각각 태양전지 모듈 정션박스가 설치됨)로 이루어진 태양광 발전수단의 각각의 태양전지모듈들이 각각 지그비 통신부(15)를 통해 지그비 AP(16)를 거쳐 정션박스 모니터링 시스템(17)과 데이터 송수신이 가능한 상태로 연결된다.
즉, 정션박스 모니터링 시스템은 복수개의 태양전지모듈 각각에 설치된 정션박스를 중심으로 설명하면, 첫번째열 1번째 정션박스(11), 첫번째열 n번째 정션박스(12), n번째열 1번째 정션박스(13), n번째열 n번째 정션박스(14), 지그비 통신부(15), 지그비 AP(Access Point)(16), 및 모니터링시스템(17)으로 이루어진다.
이하, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 패널 설치시 정션박스 ID에 따른 ID 부여방법 및 운영관리방법을 설명한다.
태양광 패널을 최초 설치시 설치자는 스마트폰 앱 또는 큐알(QR)코드 리더기를 통하여 제조시 태양광 패널후면 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 큐알(QR)코드 리더기로 읽는다. 큐알(QR)코드에는 제조시 부여된 MAC Address 정보가 포함되어 있는데 MAC Address는 총 64비트로 구성되어있다. MAC Adress를 읽으면 도 3에 도시된 것처럼(매뉴얼처럼), 스마트폰앱 또는 큐알(QR)코드 리더기 화면예시도처럼, 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이다.
구체적으로, 도 3에서, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이다. SN(5)은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지된다. 태양광발전 시스템은 소용량의 경우 단일 직병렬 시스템으로만 구성될 수 있으나 도 4와 같이 대부분 다수의 직병렬 시스템의 조합의 형태가 일반적이므로 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 입력하는데 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여한다. 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point)구분을 하는데, 이는 모니터링 시스템으로 최초 접속 요구시 Junction Box인지 AP인지를 구분해야 하기 때문이다. 이후 설치 순서별 행번호(Rows Number)와 열번호(Columns Number)를 차례로 입력한다.
이렇게 현장에서 입력된 등록정보는 모니터링 시스템 세팅시 사용되어지며, 최초 접속방법 및 승인방법은 다음과 같다.
최초 개통시 정션박스 및 AP는 동시에 모니터링 시스템으로 MAC Address로 시스템 접속요구를 할 것이다. 이때 관리자는 정션박스(JB), AP로 구분하여 승인을 하게되면 각 정션박스들은 태양광 모듈의 전압과 전류, 온도 정보등을 지그비통신을 통하여 AP로 전달할 것이고 AP는 RS485통신으로 각 정션박스의 상태정보를 모니터링 시스템으로 송신하게 된다. 모니터링 시스템은 취합된 정보를 저장, 분석, 관리 등을 하게 되고, 데이터를 장시간 통계, 이력 관리 등을 하게 되며, 태양광모듈별 전압 전류값을 통하여 발전량과 온도상태 등을 통하여 정상 유무를 체계적으로 관리하게 될 것이다.
도 4는 태양광 발전시스템 모듈 배치도의 일예로서, 참조부호 21은 GN1(Group Number1) : 모듈그룹번호1을 나타내고,
참조부호 22는 GN1, RN1, CN1((Group Number1, Rows Number1, Columns Number1) : 모듈그룹 번호1, 행번호 1. 열번호1을 나타내고,
참조부호 23은 GN31(Group Number3) : 모듈그룹번호1을 나타내고,
참조부호 24는 GN8, RN3, CN2((Group Number8, Rows Number3, Columns Number2) : 모듈그룹 번호8, 행번호 3, 열번호2를 나타내고,
참조부호 25는 SN(Site Number) : 지역할당 번호를 나타내고,
참조부호 26은 GN4, RN2, CN4((Group Number4, Rows Number2, Columns Number4) : 모듈그룹 번호4, 행번호 2, 열번호4를 나타내고,
참조부호 27은 GNn(Group Numbern) : 모듈그룹번호n을 나타낸다.
도 5는 MAC Address(0013A20040B96B15)의 QR_Code예를 나타낸 도면으로서, MAC Address(0013A20040B96B15)를 큐알(QR)코드로 생성한 예이며 큐알(QR)코드생성시에 모니터링 웹주소 또는 IP주소 정보를 추가적으로 담을 수 있으며 모니터링 시스템에 직접 접속하여 데이터 입력도 가능하다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 태양전지 모듈의 운영관리방법을 개략적으로 나타낸 흐롬도로서,
태양광모듈(정션박스) 설치완료단계(S2),
큐알(QR)코드 어드레스(Address) 리드(Read) 단계(S4),
단말화면에 모듈정보(SN,GN,JB,RN,CN)입력단계(S6),
입력된 데이터 승인 및 모니터링 시스템 전송단계(S8),
단말에서 모니터링시스템으로 접속요구단계(S10),
모니터링시스템에서 단말(정션박스,AP) 승인단계(S12), 및
정상통신 및 상태정보(전압,전류, 온도) 전송단계(S14)를 포함한다.
한편, 별도의 장치를 추가적으로 장착하지 않고 태양광전지 모듈별로 작동상태를 실시간 모니터링 하여, 문제가 되는 모듈을 파악하여 즉시 조치할 수 있는데 현재에도 이러한 기능은 적용하여 활용되고 있지만 태양광전지 모듈에 별도의 개별감시장치를 부착하여야만 하므로 추가적인 비용증가 및 ID부여와 운영 관리 운영적인 면에서도 불편함이 존재해 왔다.
본 발명에 따르면, 기존 정션박스에 핵심적인 소수의 부품을 추가로 내장시켜 기능을 구현함으로써 케이스, 케이블, 전원장치등 추가적 장치를 배제함으로써 제작비용을 획기적으로 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 정션박스 제조시에 추가적으로 지그비 MAC Address만 부여함으로써 설치시 간편하게 MAC Address(ID)등록과 사이트정보의 입력으로만 체계적인 원격관리가 가능하게 하는 효과가 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1: 버스바
2 : 바이패스다이오드
3 : 전류센서
4 : 전압센서
5 : 온도센서
6 : 지그비제어부 및 지그비
7 : EEPROM
8 : DC/DC 변환기
2 : 바이패스다이오드
3 : 전류센서
4 : 전압센서
5 : 온도센서
6 : 지그비제어부 및 지그비
7 : EEPROM
8 : DC/DC 변환기
Claims (11)
- 태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템에 있어서,
복수개의 태양전지모듈은 각각 정션박스가 설치되며, 행렬방식으로 설치되며,
각각의 태양전지모듈들이 정션박스의 지그비 통신부를 통해 지그비 AP와 연결된 후 정션박스 모니터링 시스템과 데이터 송수신 가능한 상태로 연결되고,
각각의 태양전지모듈의 정션박스로부터 전송되는 태양전지 모듈의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하여 이상이 있는 태양전지모듈을 체크하여 교체할 수 있도록 관리하고,
상기 정션박스는 태양전지 모듈로부터 연결된 버스바 및 바이패스 다이오드로 구성되되, 바이패스 다이오드는 버스바 사이를 연결하여 직렬로 구성되며,
태양전지 모듈의 양극과 음극 사이의 전류량 측정을 위한 전류센서와 전압 측정을 위한 전압센서, 상기 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 온도센서를 내장하여 태양전지 모듈에서의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하는 전류센서 및 온도센서로부터 수신된 데이터를 연산하고 취합하는 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부,
상기 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부는 연산하고 취합한 데이터를 지그비(Zigbee) 통신으로 지그비(Zigbee) AP 장치로 데이터를 전송하고, 지그비(Zigbee) AP장치는 RS485통신으로 모니터링 시스템으로 통신하는 것을 특징으로 하되,
정션박스 후면에 맥 어드레스(MAC Address)가 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 MCU 및 지그비 제어부는 직류전압을 변환하는, 내부 전원사용을 위한 DC/DC 변환부 및 지그비(Zigbee) MAC Address 입력을 위한 EEPROM를 포함하는 태양광 발전 장치의 정션박스 모니터링 시스템. - 태양전지 모듈로부터 연결된 버스바 및 바이패스 다이오드로 구성되되, 바이패스 다이오드는 버스바 사이를 연결하여 직렬로 구성되며,
태양전지 모듈의 양극과 음극 사이의 전류량 측정을 위한 전류센서와 전압 측정을 위한 전압센서, 상기 태양전지 모듈의 온도를 측정하는 온도센서를 내장하여 태양전지 모듈에서의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하는 전류센서 및 온도센서로부터 수신된 데이터를 연산하고 취합하는 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부,
상기 MCU 및 지그비(Zigbee)제어부는 연산하고 취합한 데이터를 지그비(Zigbee) 통신으로 지그비(Zigbee) AP 장치로 데이터를 전송하고, 지그비(Zigbee) AP장치는 RS485통신으로 모니터링 시스템으로 통신하는 것을 특징으로 하며,
맥 어드레스(MAC Address)가 후면에 부착되어있고, 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)는 큐알(QR)코드 리더기로 읽을 수 있도록 된 것을 특징으로 하되,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스. - 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 관리방법에 있어서,
태양전지 모듈 정션박스의 설치를 위한 큐알(QR)코드 어드레스(Address) 리드(Read) 단계,
단말화면에 모듈정보(SN,GN,JB,RN,CN)입력단계,
입력된 데이터 승인 및 모니터링 시스템 전송단계,
단말에서 모니터링시스템으로 접속요구단계,
모니터링시스템에서 단말(정션박스,AP) 승인단계, 및
정상통신 및 상태정보(전압,전류, 온도) 전송단계를 포함하여,
각각의 태양전지모듈의 정션박스로부터 전송되는 태양전지 모듈의 발전 전류량과 전압량, 온도를 측정하여 이상이 있는 태양전지모듈을 체크하여 교체할 수 있도록 관리하고,
상기 큐알(QR)코드 어드레스 리드 단계는, 태양광 패널을 최초 설치시 설치자는 스마트폰 앱 또는 큐알(QR)코드 리더기를 통하여 제조시 태양광 패널후면 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 큐알(QR)코드 리더기로 읽는 것을 특징으로 하고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하는 방식이고, SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(RN)(Rows Number)와 열번호(CN)(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법. - 삭제
- 삭제
- 현장에서 입력된 등록정보는 모니터링 시스템 세팅시 사용되어지는 것을 특징으로 하며,
최초 접속방법 및 승인방법은
최초 개통시 정션박스 및 AP는 동시에 모니터링 시스템으로 MAC Address로 시스템 접속요구를 할 것이고,
관리자는 정션박스(JB), AP로 구분하여 승인을 하게 되면, 각 정션박스들은 태양전지 모듈의 전압과 전류, 온도 정보를 지그비 통신을 통하여 AP로 전달할 것이고, AP는 RS485통신으로 각 정션박스의 상태정보를 모니터링 시스템으로 송신하게 되고,
모니터링 시스템은 취합된 정보를 저장, 분석, 관리를 하게 되고, 데이터 통계, 이력 관리를 하게 되며, 태양광모듈별 전압 전류값을 통하여 발전량과 온도상태를 통하여 정상 유무를 관리하게 되는 것을 특징으로 하고,
각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 하되,
큐알(QR)코드 리더기는 상기 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 로 읽고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하되,
SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(Rows Number)와 열번호(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈에 진단기능이 내장된 일체형 정션박스 운영관리방법. - 삭제
- 태양광 패널을 최초 설치시 설치자는 스마트폰 앱 또는 큐알(QR)코드 리더기를 통하여 제조시 태양광 패널후면 정션박스에 부착되어 있는 맥 어드레스(MAC Address)를 큐알(QR)코드 리더기로 읽고,
MAC Address를 읽으면 화면에 MAC Address가 자동 등록되고, 그 후 순서대로 각각의 정보를 입력하되,
SN(Site Number)은 지역정보로 해당 설치지역별 사전에 정해진 코드이고, SN은 지역별로 동일 코드이므로 한 번의 입력으로 계속유지되며, 직병렬 구성 모듈 그룹별로 그룹 번호(Group Number)(GN)를 좌에서 우로 위에서 아래로 번호를 부여하고, 이후 정션박스(JB)(Junction Box) 또는 에이피(AP)(Access Point) 구분하고, 이후 설치 순서별 행번호(Rows Number)와 열번호(Columns Number)를 차례로 입력하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법. - 제 10 항에 있어서,
태양광 발전시스템 모듈 배치도에서, 각각의 태양전지 모듈은 모듈그룹번호, 행번호, 열번호로 구분되어 표시되고 관리되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈의 정션박스 아이디부여 방법.
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| KR101024619B1 (ko) * | 2009-04-24 | 2011-03-25 | 커넥스일렉트로닉스(주) | 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스 |
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