KR102563310B1 - 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템 - Google Patents

접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 개시의 일 실시 예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템은, 복수의 태양전지 모듈과 복수의 상기 검출 장치를 포함하는 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링; 상기 하나 이상의 태양전지 스트링으로부터 생산된 DC 전력을 집합시키는 태양광 접속반; 및 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력하는 인버터; 를 포함하고, 상기 태양전지 모듈은 인접한 다른 태양전지 모듈과 직렬로 연결되면서 상기 검출 장치와 직렬로 연결되고, 상기 검출 장치는 어느 하나의 태양전지 모듈과 다른 하나의 태양전지 모듈 사이의 연결점에 설치되어 상기 태양전지 모듈 사이의 접촉 불량을 검출한다.

Description

접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템 {Photovoltaic Power Generation System Having a Detection Device for Detecting Contact Failure}
본 개시는 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템에 관한다.
태양전지 스트링 또는 태양전지 패널에서 접촉 불량이 발생하는 경우, 태양전지의 발전량이 감소되어 태양광 발전 시스템의 효율이 감소할 수 있고, 접촉 불량이 발생한 부분에서 열로 인한 화재 발생의 위험성이 있을 수 있다.
특히, 건물 일체형 태양광 발전 시스템(Building Integrated Photovoltaic System)의 경우 태양전지 스트링 또는 태양전지 패널의 접촉 불량을 점검하기 위해서는 건물 외관과의 분리 작업이 추가로 요구되는 바, 접촉 불량에 대한 점검 및 보수 작업에 어려움이 더욱 크다고 할 수 있다.
이에 따라, 접촉 불량이 발생한 지점을 쉽게 파악할 수 있는 태양광 발전 시스템의 설계가 필요한 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 개시에 따른 일부 실시예는, 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템를 제공하고자 한다. 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 한정되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시 예에 의해보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시는 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템에 있어서, 복수의 태양전지 모듈과 복수의 상기 검출 장치를 포함하는 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링; 상기 하나 이상의 태양전지 스트링으로부터 생산된 DC 전력을 집합시키는 태양광 접속반; 및 상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력하는 인버터; 를 포함하고, 상기 태양전지 모듈은 인접한 다른 태양전지 모듈과 직렬로 연결되면서 상기 검출 장치와 직렬로 연결되고, 상기 검출 장치는 어느 하나의 태양전지 모듈과 다른 하나의 태양전지 모듈 사이의 연결점에 배치되어 상기 태양전지 모듈 사이의 접촉 불량을 검출하는, 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템의 설치자, 운영자 및 관리자 등은, 접촉 불량이 발생한 사실 및 접촉 불량이 발생한 지점을 빠르게 파악할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 건물 일체형 태양광 발전 시스템 건물에서 외관에 설치된 태양전지 모듈 또는 태양전지 스트링을 철거하는 작업이 없이도, 접촉 불량이 발생한 태양전지 모듈 사이의 연결점을 쉽게 파악할 수 있고, 이에 따라 BIPV 시스템에서의 유지보수 비용 및 접촉 불량 점검으로 인한 발전소 정지 기간을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 태양전지 스트링에 포함되는 태양전지 모듈의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 태양전지 스트링에 포함되는 태양전지 모듈의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 태양전지 스트링의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 태양전지 스트링에 포함되는 검출 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 검출 장치가 접촉 불량을 검출하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 설명되는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 아래에서 제시되는 실시 예들로 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 아래에 제시되는 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 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.
본 개시의 일부 실시예는 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들의 일부 또는 전부는, 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 하나 이상의 마이크로 프로세서들에 의해 구현되거나, 소정의 기능을 위한 회로 구성들에 의해 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어, 본 개시의 기능 블록들은 다양한 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능 블록들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 개시는 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단” 및 “구성”등과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다.
또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 연결 선 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것일 뿐이다. 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가된 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들에 의해 구성 요소들 간의 연결이 나타내어질 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 실시 예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 예에 한정되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템(이하 '태양광 발전 시스템')(100)은 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링(110), 태양광 접속반(120) 및 인버터(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
설명의 편의를 위하여, 도 1에는 태양광 발전 시스템(100)에 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링(110), 태양광 접속반(120) 및 인버터(130)가 포함되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 태양광 발전 시스템(100)에는 태양광 발전과 관련하여 당업자에게 자명한 적어도 하나의 다른 장치가 포함될 수 있다.
태양전지 스트링(110)은 복수의 태양전지 모듈(111)과 복수의 검출 장치(113)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 태양전지 스트링(110)은 복수의 태양전지 모듈(111)이 직렬로 연결되어 구성되는 형태일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따르면 태양전지 패널(미도시)은 복수의 태양전지 스트링(110)이 병렬로 연결되어 구성되는 형태일 수 있다.
태양전지 모듈(111)은 태양광을 입사 받아 DC 전력을 생산할 수 있다. 예를 들어, 태양전지 스트링(110)을 구성하는 태양전지 모듈(111)은 DC 전력을 생산하고, 생산한 DC 전력을 인접한 다른 태양전지 모듈로 인가할 수 있다. 즉, 태양전지 스트링(110) 또는 태양전지 패널(미도시)은 전체로써 태양광으로부터 DC 전력을 생산할 수 있다.
태양광 접속반(120)은 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링(110)과 인버터(130) 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 태양광 접속반(120)은 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링(110)의 출력단과 인버터(130)를 연결하도록 설치될 수 있다.
또한, 태양광 접속반(120)은 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링(110)으로부터 생산된 DC 전력을 집합시킬 수 있다. 예컨대, 태양광 접속반(120)은 태양전지 패널(미도시)에서 발전되는 전기를 모아 인버터(130)로 제공할 수 있다.
인버터(130)는 DC-AC 인버터를 의미할 수 있다. 즉, 인버터(130)는 태양광 접속반(120)으로부터 DC 전력을 전달받아 AC 전력으로 변환하고, 전력 계통으로 출력할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 태양전지 스트링(110)을 구성하는 태양전지 모듈(111)은 생산한 DC 전력을 인접한 다른 태양전지 모듈로 인가할 수 있고, 태양전지 스트링(110)의 출력단은 각각의 태양전지 모듈(111)이 생산한 DC 전력을 모아 태양광 접속반(120)에 제공할 수 있다.
따라서, 태양광 접속반(120)에 모인 DC 전력의 양이, 예상되는 DC 전력의 양보다 적은 경우, 태양전지 스트링(110)을 구성하는 어느 태양전지 모듈(111) 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 추정될 수 있다.
이때, 태양전지 스트링(110) 또는 태양전지 패널(미도시)에서 접촉 불량이 발생하는 경우, 태양전지의 발전량이 감소되어 태양광 발전 시스템의 효율이 감소할 수 있고, 접촉 불량이 발생한 부분에서 열로 인한 화재 발생의 위험성이 있을 수 있다.
상술한 바와 같이, 태양광 접속반(120)에 모인 DC 전력의 양을 근거로 접촉 불량의 발생 여부를 추정하는 것이 일반적이라 할 수 있는데, 접촉 불량이 발생한 지점을 정확히 파악하지 못하는 경우, 태양전지 스트링(110) 전체에 대한 점검과 보수 작업을 수행하여야 하는 불편함이 있을 수 있다.
특히, 건물 일체형 태양광 발전 시스템(Building Integrated Photovoltaic System)의 경우 태양전지 스트링(110) 또는 태양전지 패널(미도시)을 점검하기 위해서는 건물 외관과의 분리 작업이 추가로 요구되는 바, 접촉 불량에 대한 점검 및 보수 작업에 어려움이 더욱 크다고 할 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양전지 스트링(110)에 복수의 검출 장치(113)가 더 포함되도록 구성되어, 접촉 불량이 발생한 지점을 쉽게 파악할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.
예컨대, 본 개시에서 검출 장치(113)는 태양전지 스트링(110)에 포함되는 인접한 2개의 태양전지 모듈(111)사이에 설치되어, 태양전지 모듈 사이의 접촉 불량을 검출할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 개시의 일 실시예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템에 대해 상세히 서술한다.
도 2 및 도 3은 일 실시예에 따른 태양전지 스트링에 포함되는 태양전지 모듈의 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 태양전지 스트링에 포함되는 어느 태양전지 모듈(210)은 인접한 다른 태양전지 모듈(230)과 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 태양전지 모듈(210 또는 230)은 태양전지 모듈을 인접한 다른 태양전지 모듈과 연결하는 하나 이상의 제1 연결선(250)을 구비할 수 있다.
예컨대, 제1 연결선(250)은 어느 태양전지 모듈(210)의 음극 출력단과 인접한 다른 태양전지 모듈(230)의 양극 출력단을 연결함으로써, 인접한 2개의 태양전지 모듈을 연결할 수 있다.
또한, 어느 태양전지 모듈(210)은 제1 연결선(250)을 이용하여 생산된 DC 전력을 인접한 다른 태양전지 모듈(230)로 인가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 태양전지 모듈(210 또는 230)은 복수의 제1 연결선(250)을 구비할 수 있다. 어느 태양전지 모듈(210)은 생산된 전체 DC 전력을 복수의 제1 연결선(250)을 이용하여 인접한 다른 태양전지 모듈(230)로 인가할 수 있다.
이 때, 태양전지 모듈(210 또는 230)은 복수의 제1 연결선(250)을 구비함으로써 접촉 불량을 대비할 수 있다. 복수의 제1 연결선(250)은 상호간에 접촉 불량을 대비한 예비적인 연결선일 수 있다. 예를 들어, 어느 태양전지 모듈(210)은 복수의 제1 연결선들(250) 중 어느 하나의 연결선에서 접촉 불량이 검출되는 경우, 다른 연결선을 이용하여 생산한 DC 전력을 인접한 다른 태양전지 모듈(230)로 인가할 수 있다.
한편, 태양전지 스트링에 포함되는 태양전지 모듈(210 또는 230)은 검출 장치(220)와 직렬로 연결될 수 있다.
예를 들어, 태양전지 모듈(210 또는 230)은 태양전지 모듈을 검출 장치(220)와 연결하는 하나 이상의 제2 연결선(241 및 242)을 구비할 수 있다.
예컨대, 제2 연결선(241)은 어느 태양전지 모듈(210)의 음극 출력단과 검출 장치(220)를 연결할 수 있다. 또한, 제2 연결선(242)는 인접한 다른 태양전지 모듈(230)의 양극 출력단과 검출 장치(220)를 연결할 수 있다.
한편, 도 3을 참조하면, 태양전지 모듈(300)은 양극 출력단과 연결되는 제3 연결선(301)과 음극 출력단과 연결되는 제4 연결선(302)을 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 연결선(301) 및 제4 연결선(302)의 일단은 단일 연결선의 형태로, 제3 연결선(301) 및 제4 연결선(302)의 타단은 다중 연결선의 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 3에 도시된 제3 연결선(301) 또는 제4 연결선(302)의 타단은 이중 연결선의 형태로 도시하였으나, 이에 한정되지 않을 것이다.
예를 들어, 제3 연결선(301)의 일단은 태양전지 모듈(300)의 양극 출력단과 연결되는 단일 연결선(313)이면서, 타단은 검출 장치와 연결되는 제2 연결선(311) 및 인접한 다른 태양전지와 연결되는 제1 연결선(312)이 포함되는 다중 연결선의 형태로 구현될 수 있다.
또는, 제4 연결선(302)의 일단은 태양전지 모듈(300)의 음극 출력단과 연결되는 단일 연결선(316)이면서, 타단은 검출 장치와 연결하는 제2 연결선(314) 및 인접한 다른 태양전지와 연결하는 제1 연결선(315)이 포함되는 다중 연결선의 형태로 구현될 수 있다.
여기서, 제3 연결선(301) 및 제4 연결선(302)는 커넥터(320)를 포함할 수 있고, 제3 연결선(301) 및 제4 연결선(302)에 포함되는 제1 연결선(312 또는 315)과 제2 연결선(311 또는 314)은 커넥터(320)를 기준으로 하나의 연결선으로 결합될 수 있다. 예컨대, 커넥터(320)는 Y형 커넥터일 수 있다.
즉, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 태양전지 모듈(300)에 구비되는 제3 연결선(301) 및 제4 연결선(302)은 태양전지 모듈(300)을 검출 장치 및 인접한 다른 태양전지 모듈과 동시에 연결하는 다중 연결선으로 구현될 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 태양전지 스트링의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 태양전지 스트링(400)은 상술한 바와 같이 복수의 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 구성되는 것일 수 있다. 도 4에는, 태양전지 스트링(400)이 2개의 태양전지 모듈(411 및 412)을 포함하고, 3개의 검출 장치(421, 422 및 423)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 태양전지 모듈과 검출 장치의 개수는 이에 한정되지 않을 것이다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치는 인접한 2개의 태양전지 모듈들 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 검출 장치는, 인접한 태양전지 모듈들과 각각 직렬로 연결되어, 접촉 불량을 검출할 수 있다.
예를 들어, 태양전지 스트링에 포함되는 제1 태양전지 모듈(411)은 인접한 다른 태양전지 모듈인 제2 태양전지 모듈(412) 직렬로 연결될 수 있다. 또한, 제1 태양전지 모듈(411)과 제2 태양전지 모듈(412) 사이에는 제2 검출 장치(422)가 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 태양전지 모듈(411)과 제2 태양전지 모듈(412)은 서로와의 연결을 위한 제1 연결선(431 및 432)과 제2 검출 장치(422)와의 연결을 위한 제2 연결선(441 및 442)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 제1 태양전지 모듈(411)은 제1 연결선(431 및 432)을 통해 생산한 DC 전력을 제2 태양전지 모듈(412)에 인가할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치는 태양 전지와 태양광 접속반(470) 사이에 설치될 수 있다. 예를 들어, 제1 검출 장치(421)는 태양전지 스트링(400)에 포함되는 첫번째 태양전지 모듈(여기서는, 제1 태양전지 모듈(411))과 태양광 접속반(470) 사이에 설치될 수 있다. 예컨대, 제1 태양전지 모듈(411)은 제1 검출 장치(421)와 제1 태양전지 모듈(411)을 연결하는 제2 연결선과, 제1 태양전지 모듈(411)의 양극 출력단과 태앙광 접속반(470)을 연결하는 제5 연결선(461)을 구비할 수 있다.
다른 예로, 제3 검출 장치(423)는 태양전지 스트링(400)에 포함되는 마지막 태양전지 모듈(여기서는, 제2 태양전지 모듈(412))과 태양광 접속반(470) 사이에 설치될 수 있다. 예컨대, 제2 태양전지 모듈(412)은 제3 검출 장치(423)와 제2 태양전지 모듈(412)을 연결하는 제2 연결션과, 제2 태양전지 모듈(412)의 음극 출력단과 태양광 접속반(470)을 연결하는 제6 연결선(462)을 구비할 수 있다.
즉, 일 실시예에 따르면, 태양전지 스트링(400)은 하나 이상의 태양전지 모듈과, 태양전지 모듈의 개수보다 하나 더 많은 수의 검출 장치를 포함하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 총 N 개의 태양전지 모듈이 태양전지 스트링(400)에 포함되는 경우, 태양전지 스트링(400)은 총 N+1개의 검출 장치를 포함할 수 있다.
한편, 도 4에 도시된 연결선들의 방향은 각각의 연결선들이 어느 태양전지 모듈에 구비된 연결선인지를 구분하기 위한 것이므로, DC 전력을 인가하는 방향 등은 연결선들의 방향과 무관할 것이다.
도 5는 일 실시예에 따른 태양전지 스트링에 포함되는 검출 장치의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 검출 장치(520)는 어느 하나의 태양전지 모듈(510)과 다른 하나의 태양전지 모듈(530) 사이의 연결점(540)에 설치되어 태양전지 모듈 사이의 접촉 불량을 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(520)는 연결점(540)과 병렬로 배치될 수 있다. 검출 장치(520)는 연결점(540)과 병렬로 배치됨으로써, 같은 전압값을 가질 수 있다. 예를 들어, 연결점(540)에 다른 저항이나 부하가 배치되지 않아 연결점(540)의 전압값이 0인 경우, 검출 장치(520)가 검출하는 전압값 또한 0 일 것이다.
다만, 검출 장치(520)는 높은 저항을 가지도록 설계될 수 있고, 이에 따라 검출 장치(520)의 앞단에 연결되어 있는 태양전지 모듈(510)로부터 인가된 DC 전력은 검출 장치(520)가 아닌, 연결점(540)을 통해 다른 태양전지 모듈(530)로 인가될 수 있다.
즉, 어느 하나의 태양전지 모듈(510)과 인접한 다른 하나의 태양전지 모듈(530) 사이의 연결점(540)에서 접촉 불량이 발생하지 않는 경우, DC 전력은 연결점(540)을 통해 인가될 것이다.
도 6a 및 6b는 일 실시예에 따른 검출 장치가 접촉 불량을 검출하는 방법의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(620)는 연결점(640)의 양단에서의 전압 강하에 기초하여 태양전지 모듈(610 및 630) 사이의 접촉 불량을 검출할 수 있다.
예를 들어, 도 6a를 참조하면, 연결점(640)에서 접촉 불량이 발생하지 않은 경우, 연결점(640)에 다른 저항이나 부하가 배치되지 않는 한, 연결점(640)에서의 저항값은 0일 것이다. 이에 따라, 연결점(640)의 양단에서는 전압 강하가 검출되지 않을 것이다. 예를 들어, 도 6a에 도시된 연결점(640)과 같이, 접촉 불량이 발생하지 않아 인접한 태양전지 모듈 사이에 DC 전력의 인가가 이뤄지고 있는 경우, 검출 장치(620)는 연결점(640)에서의 전압 강하를 검출하지 않을 수 있다.
반면, 도 6b를 참조하면, 연결점(650)에서 접촉 불량이 발생한 경우, 연결점(650)에서의 저항값은 0이 아닌, 0에서 무한대 범위 중 어느 특정한 저항값을 가질 수 있다. 이에 따라, 연결점(650)의 양단에서는 특정한 저항값으로 인한 전압 강하가 검출될 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시된 연결점(650)과 같이, 접촉 불량이 발생하여 인접한 태양전지 모듈 사이에 DC 전력의 인가가 완전하지 못하게 이뤄지고 있는 경우, 검출 장치(620)는 연결점(650)에서의 전압 강하를 검출할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(620)는 연결점(640 또는 650)의 양단에서 검출되는 전압 강하가 소정의 값 이상인 경우, 태양전지 모듈 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 결정할 수 있다. 또한, 검출 장치(620)는 연결점(640 또는 650)의 양단에서 검출되는 전압 강하가 소정의 값 이하인 경우, 태양전지 모듈 사이에 접촉 불량이 발생하지 않은 것으로 결정할 수 있다. 여기서, 소정의 값은 태양광 발전 시스템의 설치자에 의해 설정되는 값일 수 있다.
예컨대, 도 6a의 예시와 같이, 제1 태양전지 모듈(610)과 제2 태양전지 모듈(630) 사이에 접촉 불량이 발생하지 않은 경우, 연결점(640)에서의 저항값은 0일 것이고, 연결점(640)의 양단에서는 전압 강하가 검출되지 않을 것이다. 이에 따라, 검출 장치(620)는 연결점(640)의 양단에서 검출되는 전압 강하가 소정의 값 이하이므로, 제1 태양전지 모듈(610)과 제2 태양전지 모듈(630) 사이에 접촉 불량이 발생하지 않은 것으로 결정할 것이다.
반면, 도 6b의 예시와 같이, 제1 태양전지 모듈(610)과 제2 태양전지 모듈(630) 사이에 접촉 불량이 발생한 경우, 연결점(650)에서의 저항값은 0이 아닌 특정한 값일 수 있고, 연결점(650)의 양단에서는 전압 강하가 검출될 수 있다. 이에 따라, 검출 장치(620)는 연결점(650)의 양단에서 검출되는 전압 강하가 소정의 값 이상인 경우, 제1 태양전지 모듈(610)과 제2 태양전지 모듈(630) 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 결정할 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(710)는 접촉 불량 발생 여부에 따라 점등되는 알람 램프(720)를 구비할 수 있다. 알람 램프(720)는, 검출 장치(710)에 의해 태양전지 모듈 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 결정되는 경우에 점등될 수 있다. 예를 들어, 검출 장치(710)는 검출되는 전압 강하의 값에 기초하여 알람 램프(720)의 발광 세기 또는 점멸 간격을 제어할 수 있다. 예컨대, 검출 장치(710)는 연결점의 양단에서 검출되는 전압 강하의 값이 클수록 알람 램프가 발광하는 출력이 강해지도록 제어할 수 있다. 물론, 그 반대도 가능하며, 검출 장치(710)는 연결점의 양단에서 검출되는 전압 강하의 값이 클수록 알람 램프가 빠르게 점멸하도록 제어할 수도 있다. 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템의 설치자, 운영자 및 관리자 등은, 알람 램프(720)를 통해 접촉 불량이 발생한 사실 및 접촉 불량이 발생한 지점을 빠르게 파악할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(710)는 메모리, 프로세서 및 통신부를 포함하고, 자체적인 연산 능력을 갖춘 하나 이상의 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있다. 예컨대, 검출 장치(710)에 포함되는 프로세서는 도 1 내지 도 6b를 참조하여 상술한 검출 장치(710)의 동작들 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
메모리는, 검출 장치(710) 내에서 처리되는 각종 데이터들을 저장하는 하드웨어로서, 프로세서의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory) 등과 같은 RAM(random access memory), ROM(read-only memory), EEPROM(electrically erasable programmable read-only memory), CD-ROM, 블루레이 또는 다른 광학 디스크 스토리지, HDD(hard disk drive), SSD(solid state drive), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다.
프로세서는, 검출 장치(710)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서는 메모리에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 입력부(미도시), 디스플레이(미도시), 통신부, 메모리 등을 전반적으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
통신부는, 외부 서버 또는 외부 장치와 유선/무선 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부는 외부 서버 또는 외부 장치와의 통신을 위한 근거리 통신부(미도시) 및 이동 통신부(미도시) 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(710)는 태양전지 모듈 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 결정되는 경우, 검출 신호(730)를 생성할 수 있다. 예컨대, 검출 신호(730)는 접촉 불량이 발생한 연결점에 관한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 신호(730)는 태양전지 모듈의 연식, 일련 번호, 생산자 등 접촉 불량이 발생한 인접한 태양전지 모듈에 관한 정보와, 태양전지 모듈 사이의 연결점의 위치에 관한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 검출 신호(730)는 연결점의 양단에서 검출되는 전압 강하의 값에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 검출 장치(710)는 생성된 검출 신호(730)를 태양광 발전 시스템에 포함되는 신호 처리 단말(750)에 전송할 수 있다. 예를 들어, 검출 장치(710)는 네트워크(740)를 통해 신호 처리 단말(750)과 연결되어, 상호간에 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서 네트워크(740)는 가령 LANs(Local Area Networks), WANs(Wide Area Networks), MANs(Metropolitan Area Networks), ISDNs(Integrated Service Digital Networks) 등의 유선 네트워크나, 무선 LANs, CDMA, 블루투스, 위성 통신 등의 무선 네트워크를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템(700)은 신호 처리 단말(750)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 단말(750)은 태양광 발전 시스템이 설치된 장소에 태양전지 스트링(701)(또는 태양전지 패널), 태양광 접속반 및 인버터 등과 함께 구비되는 단말 장치를 의미할 수 있다. 또는, 신호 처리 단말(750)은 태양광 발전 시스템의 설치자, 운영자 및 관리자 등이 별도로 구비하는 단말 장치를 의미할 수 있다.
한편, 신호 처리 단말(750)은 디스플레이 장치를 구비하고, 메모리와 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치는 터치 스크린으로 구현되어 사용자 입력을 수신할 수 있다. 또는, 신호 처리 단말(750)에는 사용자 입력을 수신하는 별도의 장치(예를 들어, 키보드, 마우스 등)가 더 포함될 수도 있다. 예를 들어, 신호 처리 단말(750)은 스마트 폰, 노트북(notebook) PC, 데스크탑(desktop) PC, 랩탑(laptop), 테블릿 컴퓨터(tablet computer) 등이 해당될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 신호 처리 단말(750)은 태양전지 모듈 사이에 접촉 불량이 발생한 것으로 결정되는 경우에 검출 장치(710)로부터 생성되는 검출 신호(730)를 수신할 수 있고, 수신된 검출 신호(730)에 대한 신호 처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 신호 처리 단말(750)은 검출 신호(730)에 포함되는 연결점에 관한 정보를 디스플레이 할 수 있다. 태양광 발전 시스템의 설치자, 운영자 및 관리자 등은, 신호 처리 단말(750)을 통해 접촉 불량이 발생한 사실 및 접촉 불량이 발생한 지점을 빠르게 파악할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 태양전지 스트링(701)은 건물의 외관에 설치될 수 있다. 예컨대, 태양전지 스트링(701)에 포함되는 복수의 태양전지 모듈 및 복수의 검출 장치(710)는 일체로써 건물의 외벽이나 천장 등의 건물의 외피에 설치될 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 건물 일체형 태양광 발전 시스템(Building Integrated Photovoltaic System, BIPV System)일 수 있다. 실시예에 따르면, 태양광 발전 시스템의 설치자, 운영자 및 관리자 등은 건물 외관에 설치된 태양전지 모듈 또는 태양전지 스트링을 철거하는 작업이 없이도, 접촉 불량이 발생한 태양전지 모듈 사이의 연결점을 쉽게 파악할 수 있다. 이에 따라, BIPV 시스템에서의 유지보수 비용 및 접촉 불량 점검으로 인한 발전소 정지 기간을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 개시의 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구범위 뿐만 아니라 이 특허 청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (11)

  1. 접촉 불량을 검출하는 검출 장치를 구비하는 태양광 발전 시스템에 있어서,
    복수의 태양전지 모듈과 복수의 상기 검출 장치를 포함하는 적어도 하나 이상의 태양전지 스트링;
    상기 하나 이상의 태양전지 스트링으로부터 생산된 DC 전력을 집합시키는 태양광 접속반; 및
    상기 DC 전력을 AC 전력으로 변환하여 출력하는 인버터; 를 포함하고,
    상기 태양전지 모듈은 인접한 다른 태양전지 모듈과 직렬로 연결되면서 상기 검출 장치와 직렬로 연결되고,
    상기 검출 장치는 어느 하나의 태양전지 모듈과 다른 하나의 태양전지 모듈 사이의 연결점에 설치되어 상기 태양전지 모듈 사이의 접촉 불량을 검출하며,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양전지 모듈의 양극 출력단과 연결되는 제3 연결선 및 상기 태양전지 모듈의 음극 출력단과 연결되는 제4 연결선을 구비하는 것을 포함하고,
    상기 제3 연결선과 상기 제4 연결선은 커넥터를 포함하며,
    상기 제3 연결선 및 상기 제4 연결선의 일단은 상기 태양전지 모듈의 상기 양극 출력단 또는 상기 음극 출력단과 연결되는 단일 연결선이면서, 타단은 상기 검출 장치 및 상기 인접한 다른 태양전지 모듈과 동시에 연결되도록 하는 다중 연결선인 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    상기 태양전지 모듈을 상기 인접한 다른 태양전지 모듈과 연결하는 하나 이상의 제1 연결선과 상기 태양전지 모듈을 상기 검출 장치와 연결하는 하나 이상의 제2 연결선을 구비하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈은,
    복수의 상기 제1 연결선들을 구비하고, 상기 제1 연결선들 중 어느 하나의 연결선에서 상기 접촉 불량이 검출되는 경우 다른 연결선을 이용하여 DC 전력을 상기 인접한 다른 태양전지 모듈로 인가하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 연결점과 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 연결점의 양단에서의 전압 강하에 기초하여 상기 태양전지 모듈 사이의 상기 접촉 불량을 검출하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 연결점의 양단에서 검출되는 상기 전압 강하가 소정의 값 이상인 경우, 상기 태양전지 모듈 사이에 상기 접촉 불량이 발생한 것으로 결정하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 연결점의 양단에서 검출되는 상기 전압 강하가 소정의 값 이하인 경우, 상기 태양전지 모듈 사이에 상기 접촉 불량이 발생하지 않은 것으로 결정하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 태양전지 모듈 사이에 상기 접촉 불량이 발생한 것으로 결정되는 경우에 점등되는 알람 램프를 더 구비하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 태양광 발전 시스템은 신호 처리 단말을 더 포함하고,
    상기 신호 처리 단말은,
    상기 태양전지 모듈 사이에 상기 접촉 불량이 발생한 것으로 결정되는 경우에 상기 검출 장치로부터 생성되는 검출 신호를 수신하는 것을 포함하는, 태양광 발전 시스템.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 태양전지 스트링은 건물의 외관에 설치되는 것을 특징으로 하고,
    상기 태양광 발전 시스템은 건물 일체형 태양광 발전 시스템(Building Integrated Photovoltaic System)인 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템.
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