KR102499342B1 - 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템 - Google Patents

계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템 Download PDF

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박경민
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이경아
한민재
윤법근
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Abstract

본 발명은 외란 및 자연재해 등으로 배전계통 사고가 발생하여 전압 변동 및 주파수 변동 발생 시 계통 안정화 지원을 통해 보호계전기의 연쇄 동작을 방지함으로써 대형 정전으로 인한 광범위한 손실을 예방할 수 있도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 태양광을 입사받아 DC 전력을 생산하는 다수의 태양전지 어레이와, 상기 각 태양전지 어레이로부터 생산된 DC 전력을 스트링별로 취합하여 전달하는 태양광 접속반과, 상기 태양광 접속반에 구성되어 전기화재를 감지하는 전기화재 감지부와, 상기 태양광 접속반을 통해 집합된 DC 전력을 전달받아 AC 전력으로 변환하고 배전계통 사고 발생시 외부로부터 유효분 또는 무효분의 전압 및 주파수 안정화 신호를 전달받아 계통 안정화를 지원하는 계통지원 인버터와, 상기 태양광 접속반 및 계통지원 인버터의 발전 현황을 모니터링하고 상기 전기화재 감지부의 화재사고 및 상기 계통지원 인버터의 계통이상 사고 발생시 통신을 통해 관리자에게 전송하는 관리 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템{Solar power generation system equipped with grid connection maintenance function and fire monitoring function in case of grid voltage and frequency accident}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 배전계통에 사고가 발생했을 때 계통 안정화 지원과 더불어 화재 발생 예방 및 자가소화 기능을 갖도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
현재 지구환경의 오염 및 화석 에너지원의 고갈은 특별한 이슈가 되기에는 이미 너무나 당연한 현안이며, 인류를 위협하는 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 국가를 초월해서 환경오염을 줄이고 환경 친화적인 신재생 에너지원을 찾아내는데 각 나라들이 많은 노력을 기울이고 있었다.
이러한 신재생 에너지는 새로운 에너지의 패러다임 전환에 있어서 그 중심이 될 것으로 기대되는 에너지원이며, 특히 신재생 에너지 중에서도 태양광 발전 시스템은 실용화에 가장 가까운 발전방식 중 하나이다.
한편, 계통 연계형 태양광 발전 시스템은 태양광 발전을 통해 전력을 생산하여 필요한 전력을 소비하고, 사용하고 남은 잉여 전력은 계통으로 역송(판매)하는 형태의 양방향 전류방식을 채택하여 잉여 전력을 판매함으로써 계통과 유기적으로 상호작용하는 신재생 에너지 발전 시스템이다.
또한, 가스와 기후 변화 등 지구의 환경문제를 해결해 나가려는 세계적 흐름에 맞춰 국내에도 에너지 전환 정책이 추진됨에 따라 신재생에너지 발전단지의 규모가 증가하여 계통에 연계되는 계통 연계형 발전단지의 규모가 확대되면서, 계통 사고시 신재생 에너지 발전단지의 운용 안정성에 대한 계통 연계 규정이 엄격해지고 있다.
특히, 계통에서 발생할 수 있는 여러 가지 사고로 인한 계통에 연계되어 있는 신재생 발전원의 고장 및 소손에 대한 문제점이 대두되고 있는데, 이 중 가장 큰 문제점으로 대두되고 있는 것은 사고시 계통의 전압 및 주파수 변동으로 인한 신재생에너지 발전단지의 계통 연계 탈락이다.
이러한 계통 연계 탈락은 신재생에너지 발전단지가 연계된 배전계통에서 사고 발생 시 PCS 인버터 내부에 있는 보호계전기가 동작하여 발전단지가 계통에서 탈락하게 되고, 계통 탈락 지점 기준 뒷단의 신재생 에너지 발전 단지가 연쇄적으로 탈락하여 광역정전이 발생할 수 있다.
한편, 태양광 발전 시스템 구성품인 태양광 접속반은 다수의 태양광 모듈로부터 집중되는 전력간선의 접속 및 집중 결선되는 특성을 가지고 있다. 특히 국내 태양광 발전설비 화재 요인 중 가장 많은 부분을 차지하고 있는 태양광 접속반 화재에 따른 인명위험, 경제적 손실, 화재 확산 등의 문제점이 있기 때문에 신속한 초기 화재 알림과 화재 발생 시 자동소화를 통한 2차피해 방지가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 외란 및 자연재해 등으로 배전계통 사고가 발생하여 전압 변동 및 주파수 변동 발생 시 계통 안정화 지원을 통해 보호계전기의 연쇄 동작을 방지함으로써 대형 정전으로 인한 광범위한 손실을 예방할 수 있도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 제 1 목적이 있다.
또한, 본 발명은 배전계통 사고 발생 시, 전압 및 전류 변동으로 인한 역전류 및 이상전압으로부터 계통연계형 신재생에너지 PCS를 보호함으로써 인버터의 수명을 연장시킬 수 있도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 제 2 목적이 있다.
또한, 본 발명은 순간적인 배전계통 사고 발생 시 계통에서 탈락하지 않고, 사고에 유기적으로 대응하고 발전동작을 지속하여 발전 손실을 예방하고 신재생에너지 PCS의 안정적인 운영을 도모할 수 있도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 제 3 목적이 있다.
또한, 본 발명은 태양광 접속반 내의 화재발생 상황을 신속하게 검출하고 외부에 알려 화재를 예방하고, 화재발생 시 자동소화함으로써 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있도록 한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 제 4 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템은 태양광을 입사받아 DC 전력을 생산하는 다수의 태양전지 어레이와, 상기 각 태양전지 어레이로부터 생산된 DC 전력을 스트링별로 취합하여 전달하는 태양광 접속반과, 상기 태양광 접속반에 구성되어 전기화재를 감지하는 전기화재 감지부와, 상기 태양광 접속반을 통해 집합된 DC 전력을 전달받아 AC 전력으로 변환하고 배전계통 사고 발생시 외부로부터 유효분 또는 무효분의 전압 및 주파수 안정화 신호를 전달받아 계통 안정화를 지원하는 계통지원 인버터와, 상기 태양광 접속반 및 계통지원 인버터의 발전 현황을 모니터링하고 상기 전기화재 감지부의 화재사고 및 상기 계통지원 인버터의 계통이상 사고 발생시 통신을 통해 관리자에게 전송하는 관리 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 외란 및 자연재해 등으로 배전계통 사고가 발생하여 전압 변동 및 주파수 변동 발생 시 계통 안정화 지원을 통해 보호계전기의 연쇄 동작을 방지함으로써 대형 정전으로 인한 광범위한 손실을 예방할 수 있다.
둘째, 배전계통 사고 발생 시, 전압 및 전류 변동으로 인한 역전류 및 이상전압으로부터 계통연계형 신재생에너지 PCS를 보호함으로써 인버터의 수명을 연장시킬 수 있다.
셋째, 순간적인 배전계통 사고 발생 시 계통에서 탈락하지 않고, 사고에 유기적으로 대응하고 발전동작을 지속하여 발전 손실을 예방하고 신재생에너지 PCS의 안정적인 운영을 도모할 수 있다.
넷째, 태양광 접속반 내의 화재발생 상황을 신속하게 검출하고 외부에 알려 화재를 예방하고, 화재발생 시 자동소화함으로써 인명 및 재산피해를 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 계통연계 인버터의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 도 1의 전기화재 감지부의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에서 부족전압이 발생할 경우 무효전류를 공급했을 때 부족전압이 회복되는 상태를 나타낸 파형도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광을 입사받아 DC 전력을 생산하는 다수의 태양전지 어레이(110)와, 상기 각 태양전지 어레이(110)로부터 생산된 DC 전력을 스트링별로 취합하여 전달하는 태양광 접속반(120)과, 상기 태양광 접속반(120)에서 발생하는 전기화재를 감지하는 전기화재 감지부(140)와, 상기 태양광 접속반(120)을 통해 집합된 DC 전력을 전달받아 AC 전력으로 변환하고 배전계통 사고 발생시 외부로부터 유효분 또는 무효분의 전압 및 주파수 안정화 신호를 전달받아 계통 안정화를 지원하는 계통지원 인버터(130)와, 상기 태양광 접속반(120) 및 계통지원 인버터(130)의 발전 현황을 모니터링하고 상기 전기화재 감지부(140)의 화재사고 및 상기 계통지원 인버터(130)의 계통이상 사고 발생시 통신을 통해 관리자에게 전송하는 관리 서버(150)와, 상기 계통지원 인버터(130)에 계통 변동사고 발생시 계통에서 계통지원 인버터(130)로 역류하는 과전류 및 과전압으로부터 상기 계통지원 인버터(130)를 보호하는 보호부(160)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 태양전지 어레이(100) 중 하나의 스트링에 포함된 PV모듈(도시되지 않음)들은 서로 직렬로 접속된다. 그리고 각 스트링의 PV모듈들은 상기 태양광 접속반(200)을 통해 서로 병렬로 접속된다. 예를 들어, 상기 태양전지 어레이(100)는 제 1 내지 제 3 태양전지 어레이로 이루어지고, 상기 제 1 태양전지 어레이에 포함된 다수의 PV모듈들, 제 2 태양전지 어레이에 포함된 다수의 PV모듈들, 제 3 태양전지 어레이에 포함된 다수의 PV모듈들은 상기 태양광 접속반(200)을 통해 서로 병렬로 접속된다.
한편, 상기 제 1 내지 제 3 태양전지 어레이에 포함된 PV모듈들의 수는 동일할 수도 있고, 또한 다를 수도 있다. 상기 각 태양전지 어레이의 수 및 PV모듈들의 수는 얼마든지 가변될 수 있다.
상기 태양전지 모듈은 외부로부터 입사되는 태양광을 집광하여 전기를 발생시키기 위한 것으로서, 통상적으로 주로 실리콘과 복합재료가 이용된다.
구체적으로, 상기 태양전지 모듈은 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시켜 사용하는 것으로, 태양 빛을 받아 전기를 생산하는 광전효과를 이용하는 것이다. 대부분의 태양 전지는 대면적의 P-N 접합 다이오드로 이루어져 있으며, 상기 P-N 접합 다이오드의 양극단에 발생된 기전력을 외부 회로에 연결하여 사용하게 된다.
상기 태양전지 모듈의 최소 단위를 셀(Cell)이라고 하는데, 실제로 태양 전지를 셀 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 실제 사용되는데 필요한 전압이 수 V에서 수십 혹은 수백 V이상인데 비하여 셀 1개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로 매우 작다. 이 때문에 다수의 단위 태양광 어레이들을 필요한 단위 용량으로 직렬 또는 병렬 연결하여 사용하고 있다.
또한, 태양 전지가 야외에서 사용되는 경우 여러 가지 혹독한 환경에 처하게 되므로, 필요한 단위 용량으로 연결된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호하기 위하여 복수의 셀을 패키지로 구성하여 사용한다.
또한, 상기 태양광 접속반(200)은 역전류를 방지하기 위한 블록킹 다이오드와 과전류 방지를 위한 퓨즈가 장착되어 있다.
상기 태양광 접속반(200)은 상기 태양전지 어레이(100)와 계통지원 인버터(300) 사이에 설치된다. 이러한 상기 태양광 접속반(200)은 상기 태양전지 어레이(100)에서 최대 출력을 얻을 수 있도록 태양광 발전 시스템이 최적화된 상태로 운전될 수 있도록 전기적인 감시 또는 보호 기능을 수행한다.
이를 위하여 상기 태양광 접속반(200) 내부에는 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들이 구비된다. 아울러, 상기 보호 장치에는 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈와, 상기 계통지원 인버터(300)로부터 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단 등이 구성된다.
상기 계통지원 인버터(300)는 다른 말로는 컨버터(converter), PCS로도 불리며, 상기 태양전지 어레이(100)에서 생성되어 공급되는 전기 에너지인 직류 에너지를 교류 에너지로 전환하여 공급하는 역할을 하며 DC/AC 인버터를 포함한다. 상기 DC/AC 인버터는 SCR, Transistor, IGBT, GTO(Gate to Turn Off SCR) 등 다양한 반도체 스위칭 소자를 이용하여 고주파 스위칭 방식으로 설정된 교류 전원으로 변환시켜 출력한다.
즉, 상기 계통지원 인버터(300)는 상기 태양전지 어레이(100)의 양극(+) 단자와 음극(-) 단자를 통해 입력되는 직류전압보다 높은 직류전압으로부터 변환하는 직류-직류(DC/DC) 컨버터(도시되지 않음)와, 상기 직류-직류 컨버터에서 출력되는 직류전압을 상용 교류전압으로 변환하는 직류-교류(DC/AC) 인버터로 이루어져 있다.
도 2는 도 1의 계통연계 인버터의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 접속반에서 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 출력하는 계통지원 인버터(130)는 배전계통의 상황을 검출하는 계통상황 검출부(131)와, 상기 계통상황 검출부(131)로부터 검출된 계통상황 신호값을 정상상태와 사고상태로 구분하고, 사고 유형을 판단하는 사고 판단부(132)와, 상기 사고 판단부(132)로부터 전압 변동 사고 감지 시 전압 변동 값을 산출하는 전압사고 감지부(133)와, 상기 전압사고 감지부(133)로부터 수신한 기준값 대비 전압 변동값에 근거하여 DC/DC 컨버터의 스위칭 신호를 생성하는 전압 안정화 신호 생성부(134)와, 상기 전압 안정화 신호 생성부(134)로부터 신호를 전달받아 DC 링크단의 출력 전압을 변동시키는 DC/DC 컨버터부(135)와, 상기 사고 판단부(132)로부터 주파수 변동 사고 감지 시 주파수 변동값을 산출하는 주파수 사고 감지부(136)와, 상기 주파수 사고 감지부(136)로부터 수신한 기준값 대비 주파수 변동값에 근거하여 DC/AC 인버터의 스위칭 신호를 생성하는 주파수 안정화 신호 생성부(137)와, 상기 주파수 안정화 신호 생성부(137)로부터 신호를 전달받아 계통으로 송전하는 송전단의 출력 주파수를 변동시키는 DC/AC 인버터부(138)와, 사고 대응 후 사고 판단부(132)에서 검출한 계통 신호값과 정상기준 계통 신호값을 비교하여 사고 상황 종료 여부를 확인하는 계통상황 확인부(139)를 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 계통지원 인버터(130)는 도 1에서와 같이, 계통 변동사고 발생 시 계통에서 인버터로 역류하는 과전류 및 과전압으로부터 계통지원 인버터를 보호하는 보호부(160)를 구비하고 있는데, 상기 보호부(160)는 상기 사고 판단부(132)로부터 계통 전압 강하 사고신호를 수신 시 투입되어 계통사고시 계통에서 인버터 방향으로 역류하는 과전류로부터 계통지원 인버터를 보호하는 과전류 보호부와, 상기 사고 판단부(132)로부터 계통 전압 강하 사고신호를 수신 시 투입되어 계통사고시 발생하는 전압상승 사고를 방지하는 과전압 보호부를 포함하여 이루어진다.
도 3은 도 1의 전기화재 감지부의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 전기화재 감지부(140)는 전원을 통해 장치가 동작할 전원을 공급받는 전원부(141)와, 상기 태양광 접속반(120)의 내부 온도 및 습도를 감지하는 온도 감지부(142)와, 상기 태양광 접속반(120)의 내부에서 발생하는 CO, CO2가스를 감지하는 연기 감지부(143)와, 상기 태양광 접속반(120)의 내부에서 발생하는 불꽃의 파장 및 흔들림을 감지하고, 감지거리 및 화각을 증대시키는 렌즈가 부착된 불꽃 감지부(144)와, 상기 태양광 접속반(120)에 발생하는 진동을 감지하는 진동 감지부(145)와, 상기 각 감지부(142, 143, 144, 145)에서 측정 된 데이터를 전달받아 알고리즘을 통해 분석하여 태양광 접속반(120) 내부 화재의 진행 정도를 화재 진행 지수로 산출하고, 지수값에 따른 접속반 내부 상태를 각 단계별로 구분하여 신호를 출력하는 알고리즘 연산부(146)와, 상기 각 감지부(142. 143, 144, 145)에서 감지된 계측값과 상기 알고리즘 연산부(146)에서 알고리즘 연산을 통해 산출된 화재 진행 지수 및 태양광 접속반 내부 상태 신호를 상기 관리 서버(150)로 송신하고 제어 명령을 수신하는 통신부(147)와, 상기 알고리즘 연산부(146)에서 출력된 신호를 기반으로 상기 태양광 접속반(120) 내부 화재 진행상태를 단계별로 구분하여 외부에 시각적으로 알림하는 내부상태 표시등(148)과, 상기 알고리즘 연산부(146)의 판단 결과값이 위험(빨강)일 때, 소화기 접점출력과 차단기를 Trip시키는 Aux 출력부(149)를 포함하여 이루어진다.
상기 연기 감지부(143)는 연기, 예를 들면, CO, CO2, C2H4, HCL 중에서 적어도 어느 하나의 가스 농도를 검출한다. 한편, 상기 연기 검출을 보다 용이하게 하기 위해 흡입팬을 구비하고 상기 흡입팬을 구동하여 상기 태양광 접속반(120) 내부의 공기를 흡입하여 공기내에 포함된 가스 농도를 검출한다.
상기 흡입팬은 연기의 흐름을 위해 주기적으로 구동하여 상기 태양광 접속반(120) 내부에서 발생하는 연기를 흡입하여 연기 내에 포함된 CO, CO2, C2H4, HCL의 농도를 검출하는데, 평상시보다 연기의 농도가 상승할 경우에 흡입력을 자동으로 향상시켜 현재의 상태를 감시, 판단, 예측력을 보다 향상시킬 수 있도록 한다.
상기 불꽃 감지부(144)는 상기 태양광 접속반(120) 내부에서 발생하는 불꽃을 감지할 때 보다 정확한 감지를 위해 레퍼런스 검출부를 포함하는데, 상기 레퍼런스 검출부는 인체, 복사열 파장에 의하여 불꽃 감지의 오동작이 발생되는 것을 미연에 방지하기 위하여 오동작 방지용으로 작용한다. 상기 불꽃은 화재 초기 발생부터 특유의 연소 특성을 나타내는데, 이 특성 중 육안으로 구분하지 못하는 자외선과 적외선의 서로 다른 파장대가 존재한다. 불꽃과 아크에서 방사되는 자외선 파장 특성을 감지하는 자외선 센서와 적외선 파장 특성을 감지하는 적외선 센서를 복합하여 자외선 및 적외선 불꽃, 아크를 감지한다.
상기 불꽃 감지부(144)는 상기 레퍼런스 검출부에 의해 특정 파장대역만을 감지하기 때문에 주위의 여러 가지 광원의 검출로 인해 오동작 검출을 최소화하여 화재만을 검출할 수 있고, 화각의 증대를 위해 렌즈(도시되지 않음)를 구비하고 있다.
상기 통신부(147)는 UHF 대역의 자가망 통신을 포함하여 셀룰러 네트워크(예컨대, GSM(Global System for Mobile Communications), EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution), GPRS(General Packet Radio Service), CDMA(Code Division Multiple Access), 시분할(Time Division)-CDMA(TD-CDMA), UMTS(Universal Mobile Telecommunications System), LTE(Long Term Evolution), 또는 다른 셀룰러 네트워크), 근거리 통신망(LAN) 등을 포함한 다양한 유형의 네트워크를 사용할 수도 있다.
예를 들어, 상기 무선 통신이 근거리 통신망인 경우, 근거리 통신망은 무선 랜(Wireless LAN), 와이파이(Wi-Fi), 블루투스, 지그비(zigbee), WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), BLE(Bluetooth Low Energy), NFC(Near Field Communication) 중 어느 하나일 수 있다.
다른 예로서, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)가 GSM 네트워크의 일부인 경우, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)는 BTS(base transceiver station), BSC(Base Station Controller), MSC(Mobile Switching Center), SGSN(Serving GPRS Support Node)등 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또 다른 예로서, 네트워크 데이터 액세스 요소(들)가 LAN의 일부인 경우, 네트워크 데이터 액세스 요소는 하나 이상의 네트워크 스위치, 라우터, 허브, 모뎀 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 의한 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템에서 부족전압이 발생할 경우 무효전류를 공급했을 때 부족전압이 회복되는 상태를 나타낸 파형도이다.
즉, 도 4에서와 같이, 계통지원 인버터(130)에서 배전계통에 따른 계통상황을 계통상황 검출부(131)에서 감시하고 있다가 상기 사고 판단부(132)에서 전압 부족으로 인한 배전계통 사고가 발생했을 경우에 전압사고 감지부(133)를 통해 전압 부족을 판단하고, 상기 전압 안정화 신호 생성부(134)를 통해 부족한 전압만큼의 무효전류를 공급함으로써 부족한 전압을 회복하여 DC/DC 컨버터부(135)로 출력할 수 있다.
한편, 이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 태양전지 어레이 200 : 태양광 접속반
300 : 계통지원 인버터 400 : 전기화재 감지부
500 : 관리 서버 600 : 보호부

Claims (5)

  1. 태양광을 입사받아 DC 전력을 생산하는 다수의 태양전지 어레이와,
    상기 각 태양전지 어레이로부터 생산된 DC 전력을 스트링별로 취합하여 전달하는 태양광 접속반과,
    상기 태양광 접속반에 구성되어 전기화재를 감지하는 전기화재 감지부와,
    상기 태양광 접속반을 통해 집합된 DC 전력을 전달받아 AC 전력으로 변환하고 배전계통 사고 발생시 외부로부터 유효분 또는 무효분의 전압 및 주파수 안정화 신호를 전달받아 계통 안정화를 지원하는 계통지원 인버터와,
    상기 태양광 접속반 및 계통지원 인버터의 발전 현황을 모니터링하고 상기 전기화재 감지부의 화재사고 및 상기 계통지원 인버터의 계통이상 사고 발생시 통신을 통해 관리자에게 전송하는 관리 서버와,
    상기 계통지원 인버터에 계통 변동사고 발생시 계통에서 계통지원 인버터로 역류하는 과전류 및 과전압으로부터 상기 계통지원 인버터를 보호하는 보호부를 포함하여 이루어지고, 상기 계통지원 인버터는
    상기 배전계통의 상황을 검출하는 계통상황 검출부와,
    상기 계통상황 검출부로부터 검출된 계통상황 신호값을 정상상태와 사고상태로 구분하고, 사고 유형을 판단하는 사고 판단부와,
    상기 사고 판단부로부터 전압 변동 사고 감지 시 전압 변동값을 산출하는 전압사고 감지부와,
    상기 전압사고 감지부로부터 수신한 기준값 대비 전압 변동값에 근거하여 DC/DC 컨버터의 스위칭 신호를 생성하는 전압 안정화 신호 생성부와,
    상기 전압 안정화 신호 생성부로부터 스위칭 신호를 전달받아 DC 링크단의 출력 전압을 변동시키는 DC/DC 컨버터부와,
    상기 사고 판단부로부터 주파수 변동 사고 감지 시 주파수 변동값을 산출하는 주파수 사고 감지부와,
    상기 주파수 사고 감지부로부터 수신한 기준값 대비 주파수 변동값에 근거하여 DC/AC 인버터의 스위칭 신호를 생성하는 주파수 안정화 신호 생성부와,
    상기 주파수 안정화 신호 생성부로부터 스위칭 신호를 전달받아 계통으로 송전하는 송전단의 출력 주파수를 변동시키는 DC/AC 인버터부와,
    상기 사고 판단부에서 사고 대응 후 검출한 계통 신호값과 정상기준 계통 신호값을 비교하여 사고 상황 종료 여부를 확인하는 계통상황 확인부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전기화재 감지부는
    전원을 통해 장치가 동작할 전원을 공급받는 전원부와,
    상기 태양광 접속반의 내부 온도 및 습도를 감지하는 온도 감지부와,
    상기 태양광 접속반의 내부에서 발생하는 CO, CO2가스를 감지하는 연기 감지부와,
    상기 태양광 접속반의 내부에서 발생하는 불꽃의 파장 및 흔들림을 감지하고, 감지거리 및 화각을 증대시키는 렌즈가 부착된 불꽃 감지부와,
    상기 각 감지부에서 측정 된 데이터를 전달받아 알고리즘을 통해 분석하여 태양광 접속반 내부 화재의 진행 정도를 화재 진행 지수로 산출하고, 지수값에 따른 접속반 내부 상태를 각 단계별로 구분하여 신호를 출력하는 알고리즘 연산부와,
    상기 각 감지부에서 감지된 계측값과 상기 알고리즘 연산부에서 알고리즘 연산을 통해 산출된 화재 진행 지수 및 태양광 접속반 내부 상태 신호를 상기 관리 서버로 송신하고 제어 명령을 수신하는 통신부와,
    상기 알고리즘 연산부에서 출력된 신호를 기반으로 상기 태양광 접속반 내부 화재 진행상태를 단계별로 구분하여 외부에 시각적으로 알림하는 내부상태 표시등과,
    상기 알고리즘 연산부의 판단 결과값이 위험일 때, 소화기 접점출력과 차단기를 트립시키는 Aux 출력부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 보호부는 상기 사고 판단부로부터 계통 전압 강하 사고신호를 수신 시 투입되어 계통사고시 계통에서 인버터 방향으로 역류하는 과전류로부터 계통지원 인버터를 보호하는 과전류 보호부와, 상기 사고 판단부로부터 계통 전압 강하 사고신호를 수신 시 투입되어 계통사고시 발생하는 전압상승 사고를 방지하는 과전압 보호부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 계통의 전압 및 주파수 사고 발생시 계통 연계 유지기능 및 화재감시 기능을 구비한 태양광 발전 시스템.
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