KR102577192B1 - 태양광 발전 관리 장치 - Google Patents

태양광 발전 관리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102577192B1
KR102577192B1 KR1020230018841A KR20230018841A KR102577192B1 KR 102577192 B1 KR102577192 B1 KR 102577192B1 KR 1020230018841 A KR1020230018841 A KR 1020230018841A KR 20230018841 A KR20230018841 A KR 20230018841A KR 102577192 B1 KR102577192 B1 KR 102577192B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
current
inverter
module
connection panel
arc
Prior art date
Application number
KR1020230018841A
Other languages
English (en)
Inventor
노회은
Original Assignee
유한회사 천지이앤씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유한회사 천지이앤씨 filed Critical 유한회사 천지이앤씨
Priority to KR1020230018841A priority Critical patent/KR102577192B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102577192B1 publication Critical patent/KR102577192B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/20—Optical components
    • H02S40/22—Light-reflecting or light-concentrating means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/32—Electrical components comprising DC/AC inverter means associated with the PV module itself, e.g. AC modules
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/30—Electrical components
    • H02S40/34—Electrical components comprising specially adapted electrical connection means to be structurally associated with the PV module, e.g. junction boxes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S40/00—Components or accessories in combination with PV modules, not provided for in groups H02S10/00 - H02S30/00
    • H02S40/40—Thermal components
    • H02S40/42—Cooling means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 시설물에 일체형으로 설치되어 태양광을 집광하여 전기로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈; 상기 복수의 태양전지 모듈에 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전기가 입력되는 접속반; 상기 접속반에 연결되어 직류전기를 교류전기로 변환시키는 인버터; 및 상기 접속반과 상기 인버터에 각각 연결되어 상기 접속반과 상기 인버터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광 발전 관리 장치{Solar Power Management Device}
본 발명은 태양광 발전 관리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 누전으로 인한 기기들의 파손을 방지하는 태양광 발전 관리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전시스템은 태양의 빛을 받아서 P형 반도체와 N형 반도체의 전위 차이로 전기를 일으키는 최소단위인 셀(cell)을 조합하여 전기를 꺼내는 최소단위인 모듈(module)로 구성된다.
상기 모듈을 직렬 또는 병렬로 복수 개 조합되게 구성한 어레이(array)로 이루어진 태양전지가 구비되며, 이때 태양의 위치, 즉 태양의 궤적에 따라서 회전 및 틸팅되는 위치추적장치를 추가적으로 설치할 수 있다.
이러한 태양광 발전시스템에는 태양전지에서 생성된 전기를 인버터(inverter)로 공급해주도록 전기적으로 배선 연결된 접속반이 구비되며, 이러한 종래 접속반은 예전부터 사용되던 태양광 발전시스템에서 태양전지의 어레이로부터 공급되는 전력을 축전지로 충전하거나 인버터로 공급하는 기능만을 수행하던 기술에서 나아가, 태양전지 각 직렬 모듈군으로부터 발전된 직류전원을 병렬군으로 조합하여 인버터에 안정적으로 직류전원을 공급하고, 태양전지 전압과 전류를 감시할 수 있는 모니터링 기능이 구비되도록 한 것이다.
이러한 공지의 접속반은 단순히 접속반에서 인버터로 출력되는 출력전압과 전류를 실시간으로 모니터링하여 디스플레이부를 통해 표시하므로 접속반에서 고장이 발생할 경우 빠르게 대처할 수 있다고 기재되어 있으나, 실질적으로 고장이 나면 당황하여 문제 파악 및 해결에 많은 시간과 노력을 경주해야 한다.
또한, 모니터링으로 어느 곳에 고장이 발생했는지를 파악하더라도 이를 수리하기 위해서는 태양광 발전시스템 전체의 가동을 중지시킨 다음 수리를 해야 함으로써 태양광 발전시스템에서 일부분의 고장 시 전체 시스템을 멈춰야 하므로 지속적인 전력의 생산이 불가능하는 등 다수의 문제점을 가지고 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1326253호(2013.11.11) 대한민국 등록특허 제10-2355564호(2022.02.08)
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 태양광 발전을 위한 설비들의 누전을 감지하고 차단하는 기능이 구비된 태양광 발전 관리 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 시설물에 일체형으로 설치되어 태양광을 집광하여 전기로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈; 상기 복수의 태양전지 모듈에 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전기가 입력되는 접속반; 상기 접속반에 연결되어 직류전기를 교류전기로 변환시키는 인버터; 및 상기 접속반과 상기 인버터에 각각 연결되어 상기 접속반과 상기 인버터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 접속반은, 복수의 태양전지 모듈이 병렬로 연결되며, 병렬로 연결된 각 태양전지 모듈로부터 입력되는 직류전류를 직렬연결 방식으로 출력하며 퓨즈가 구비된 입력부; 상기 태양전지 모듈과 상기 입력부 사이를 연결하는 전력선에서 발생하는 누전에 의한 아크를 감지하여 검출하는 아크검출부; 및 내부에 설치되어 온도와 습도를 감지하는 온습도감지부;를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 접속반은, 상기 아크검출부 및 상기 인버터에 각각 연결되어 상기 인버터로 직류전류를 출력하는 경우 과전압이 인입되는 것을 방지하는 서지보호기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 접속반은, 상기 일부분에 배기팬과 에어홀이 구비되며, 내부의 온도가 설정된 온도를 초과하는 경우 작동되어 환기를 유도하는 환기부;를 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 컨트롤러에 연결되어 상기 접속반에서 보내온 신호에 따라서 상기 접속반 내부의 온도와 습도를 제어하는 온습도조절유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 온습도조절유닛은, 상기 접속반의 온도를 낮추기 위해 상기 접속반을 향하여 바람을 가하는 송풍팬; 및 상기 접속반의 습기를 제거하기 위해 상기 접속반에 열기를 가하는 히터;를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 아크검출부는, 상기 전력선에서 감지되는 전자파를 판단하여 전자파가 설정된 기준으로 판단되고 설정된 시간 지속되는 경우, 아크가 발생된 것으로 평가할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 아크검출부는, 광섬유로 구성되어 아크가 상기 광섬유를 경유하는 광신호의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 상기 퓨즈는 설정된 전류나 전압 이상의 과전류나 과전압이 인입되는 경우 상기 입력부의 전원을 차단할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 태양광 발전 관리 장치는 태양전지 모듈, 접속반, 인버터 및 컨트롤러로 구성되어 누전에 의한 아크를 검출하고 온습도를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 태양광 발전 관리 장치는 송풍팬과 히터로 구성되는 온습도조절유닛을 포함하며, 송풍팬과 히터는 각각 컨트롤러의 제어에 의해 접속반에 바람과 열을 가하여 접속반 내에서 일교차 등에 의해 발생하는 수분을 증발시켜서 결로를 방지하고, 전력선 등의 전기설비들을 누전으로 인한 아크로부터 보호해 줄 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 관리 장치가 작동하는 과정을 도시한 도면이다.
도 2는 태양광 발전 관리 장치의 개념도이다.
도 3은 태양광 발전 관리 장치의 전체적인 구성요소 블록도이다.
도 4는 컨트롤러에 의해 누전으로 인한 아크에 대응하는 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 5는 컨트롤러에 의해 온습도에 대응하는 알고리즘을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 관리 장치가 작동하는 과정을 도시한 도면이고, 도 2는 태양광 발전 관리 장치의 개념도이며, 도 3은 태양광 발전 관리 장치의 전체적인 구성요소 블록도이고, 도 4는 컨트롤러에 의해 누전으로 인한 아크에 대응하는 알고리즘을 나타낸 도면이며, 도 5는 컨트롤러에 의해 온습도에 대응하는 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 태양전지 모듈(100), 접속반(200), 인버터(300) 및 컨트롤러(400)를 포함할 수 있다.
태양전지 모듈(100)은 복수 개가 시설물에 일체형으로 설치되어 태양광을 집광하여 전기로 변환시킬 수 있다.
접속반(200)은 복수의 태양전지 모듈(100)에 연결되어 태양전지 모듈(100)에서 생성된 전기가 입력될 수 있다. 접속반(200)은 입력부(210), 아크검출부(220) 및 온습도감지부(230)를 포함할 수 있다.
입력부(210)는 복수의 태양전지 모듈(100)이 병렬로 연결되며, 병렬로 연결된 각 태양전지 모듈(100)로부터 입력되는 직류전류를 직렬연결 방식으로 출력하며 퓨즈(212)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 입력부(210)는 복수의 태양전지 모듈(100)군이 병렬로 연결되며, 병렬로 연결된 각 태양전지 모듈(100)군으로부터 입력되는 직류전류를 직렬연결 방식으로 출력할 수 있다. 태양전지 모듈(100)군은 태양에너지를 전기에너지로 변환하여 출력하는 복수의 태양전지 모듈(100)이 직렬방식으로 연결되어 하나의 군을 형성한 것을 의미할 수 있다.
퓨즈(212)는 설정된 전류나 전압 이상의 과전류나 과전압이 인입되는 경우 입력부(210)의 전원을 차단할 수 있다. 구체적으로, 입력부(210)에 설정된 전압 이상의 과전압이 흐르는 경우 구리 등의 금속으로 제작된 퓨즈(212)가 끊어지면서 물리적으로 전원을 차단시킬 수 있다.
아크검출부(220)는 태양전지 모듈(100)과 입력부(210) 사이를 연결하는 전력선에서 발생하는 누전에 의한 아크를 감지하여 검출할 수 있다. 즉, 아크검출부(220)는 전력선에서 감지되는 전자파를 판단하여 전자파가 설정된 기준으로 판단되고 설정된 시간 지속되는 경우, 아크가 발생된 것으로 평가할 수 있다. 구체적으로, 아크검출부(220)는 전력선에서 감지되는 전자파를 설정된 기준인 유효한 데이터 등으로 판단할 수 있는데, 전자파가 설정된 기준 이상으로 판단되며 설정된 시간 지속되는 경우, 아크가 발생된 것으로 평가할 수 있다.
보다 구체적으로, 아크검출부(220)는 광섬유(미도시)로 구성되어 아크가 광섬유(미도시)를 경유하는 광신호의 변화를 감지할 수 있다. 구체적으로, 아크검출부(220)는 광섬유(미도시), 광송신 유닛(미도시), 광수신 유닛(미도시), 광신호 처리유닛(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 광섬유 내부를 진행하는 광신호의 특성(빛의 세기, 주파수, 위상 및 편광 등)이 외부 물리량에 의해 변화되는 원리를 이용한 것으로서, 누설전류에 의해 발생된 아크는 광섬유를 경유하는 광신호의 특성을 변화시키게 되는데, 광신호 처리유닛은 광송신 유닛에서 송신된 광신호와 광수신 유닛에서 수신된 광신호를 비교 분석하여 송신된 광신호의 변환 여부를 검출할 수 있다.
또한, 아크검출부(220)는 태양전지 모듈(100)의 전력선에 관통하는 제1 로고스키 코일과 제1 로고스키 코일의 권선이 관통하는 제2 로고스키 코일을 구비한 후, 제2 로고스키 코일을 통해 유도 전류의 교류 성분 발생을 검출 및 분석하여, 아크 전류 발생을 감지 및 통보할 수 있다.
구체적으로, 제1 로고스키 코일은 전력선이 관통될 수 있는 제1 마그네트 코어와 마그네트 코어에 균일하게 권선되는 제1 코일로 구현되어, 제1 코일에는 전력선을 통해 흐르는 전류에 상응하는 유도 전류가 유기될 수 있다.
제2 로고스키 코일은 제1 로고스키 코일이 관통되는 제2 마그네트 코어와 마그네트 코어에 균일하게 권선되는 제2 코일로 구현되어, 코일에 유도된 유도 전류의 교류 성분만이 유기되도록 할 수 있다.
따라서, 아크검출부(220)는 제2 로고스키 코일에 유기된 유도 전류의 교류 성분을 측정하여, 교류 성분이 기 설정치 이상인 경우 아크 전류의 발생을 확인 및 통보할 수 있다.
온습도감지부(230)는 내부에 설치되어 온도와 습도를 감지할 수 있다. 구체적으로, 온습도감지부(230)는 컨트롤러(400)의 제어에 의해 접속반(200)의 내부의 일부분에 구비되어 접속반(200) 내의 온도나 습도 등을 감지하여 후술할 디스플레이(20) 등에 표시할 수 있다. 자세한, 작동 알고리즘은 컨트롤러(400) 부분에서 후술한다.
접속반(200)은 서지보호기(240), 환기부(250)를 더 포함할 수 있다.
서지보호기(240)는 아크검출부(220) 및 인버터(300)에 각각 연결되어 인버터(300)로 직류전류를 출력하는 경우 과전압이 인입되는 것을 방지할 수 있다. 구체적으로, 서지보호기(240)는 출력단자 등을 통해 연결된 인버터(300)로 과전압이 인입되는 것을 방지할 수 있는데, 직류계통의 낙뢰 또는 서지과전압에 대하여 인버터(300)를 보호하기 위하여 설치될 수 있다.
이러한 서지보호기(240)는 TNR, ZNR 등의 써어지 옵서버(Surge Observer)를 이용하여 구성될 수 있다. 써어지 옵서버의 기본특성은 방전관이나 바리스터와 비슷하며, 정격전압 이하에서는 수 uA 정도의 누설전류가 흐를 정도로 내부임피던스가 매우 높았으나, 정격전압을 넘으면 제너다이오드와 같이 임피던스가 급격히 낮아져 써어지를 흡수하게 된다.
환기부(250)는 일부분에 배기팬(252)과 에어홀(254)이 구비되며, 내부의 온도가 설정된 온도를 초과하는 경우 작동되어 환기를 유도할 수 있다.
인버터(300)는 접속반(200)에 연결되어 직류전기를 교류전기로 변환시킬 수 있다. 구체적으로, 인버터(300)는 태양전지 모듈(100)에서 입력받은 직류전력을 하나의 직류전력으로 통합한 후 이를 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력하는 것으로, 전력변환모듈(미도시), 출력필터(미도시), 고주파 필터(미도시) 및 연계형 변압기(미도시) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 사용되는 IGBT, MOSFET 및 SCR 등의 스위칭 소자에 따라 구성과 전력변환에 대한 성능이 결정된다.
또한, 인버터(300)는 전류형 인버터와 전압형 인버터로 구분되고, 인버터(300) 제어방식과 연계하여 전압형 전류제어 인버터, 전류형 전류제어 인버터 등으로 분류할 수 있다. 공급 전력의 크기에 따라서 50KVA 미만의 중소용량에서는 IGBT를 이용한 전압형 전류제어 인버터가 사용될 수 있으며 그 이상에서는 SCR을 이용한 전류형 전류제어 인버터가 사용될 수 있다.
또한, 인버터(300)는 수배전반(30) 등에 연결되어 변환된 교류전기를 전송할 수 있다. 수배전반(30)은 변전소에서 공장 및 빌딩 등지로 사용할 수 있도록 고압의 전기를 저압의 전력으로 변환하고 사용처로 분배하는 역할을 수행할 수 있다.
컨트롤러(400)는 접속반(200)에 연결되어 접속반(200)의 작동을 제어할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(400)는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기 등과 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 디스플레이(20)를 통해서 알려줄 수 있다.
컨트롤러(400)는 접속반(200) 내의 온습도의 상황에 따라, 그리고, 접속반(200) 내의 전력선에서 아크의 발생 여부에 따라 각각 설정된 알고리즘 대로 대응할 수 있다. 구체적으로, 컨트롤러(400)는 판단모듈(410), 신호전달모듈(420), 작동모듈(430)이 구비되며, 이들이 본 발명의 태양광 발전 관리 장치(10)에서 발생되는 환경이나 상황에 대응하여 알고리즘에 따라 프로세서 대로 진행될 수 있다.
우선, 도 4를 참고하면, 접속반(200) 내의 전력선에서 아크가 발생한 경우에, 이에 대응하는 알고리즘에 따라 판단모듈(410)은 아크검출부(220)에 연계되며 미리 저장된 설정된 기준에 의거하여 전력선의 아크 발생여부를 판단할 수 있다.
신호전달모듈(420)은 판단모듈(410)에 의해 아크검출부(220)로부터 전력선에 아크가 발생한 것을 감지한 경우, 작동모듈(430)에 판단모듈(410)의 신호를 전달할 수 있다.
작동모듈(430)은 신호전달모듈(420)을 통해서 판단모듈(410)의 신호를 전달 받은 경우 서지보호기(240)를 통해서 전류의 과전입을 방지하여 전력선 아크의 발생을 차단할 수 있다.
또한, 도 5를 참고하면, 접속반(200) 내의 온습도 환경에 대응하는 알고리즘에 따라, 판단모듈(410)은 미리 저장된 온도와 습도에 대한 기준된 데이터에 의해 온습도감지부(230)를 통해서 접속반(200) 내의 온도와 습도가 기설정된 허용기준치에 해당하는지를 판단할 수 있다.
신호전달모듈(420)은 판단모듈(410)에 의해 접속반(200) 내의 온도와 습도가 허용기준치 이상으로 판단된 경우, 작동모듈(430)에 판단모듈(410)의 신호를 전달할 수 있다.
작동모듈(430)은 신호전달모듈(420)을 통해서 판단모듈(410)의 신호를 전달 받은 경우 온습도조절유닛(500)의 송풍팬(510)과 히터(520)를 작동시키거나 환기부(250)의 배기팬(252)을 작동시켜서 접속반(200) 내의 온도를 높이거나 습기를 제거하여 습기나 결로로 인한 전력선 등의 누전을 방지하여 아크의 발생을 차단할 수 있다.
전술한 바와 같은, 컨트롤러(400)의 판단모듈(410)은 인공지능에 기반한 딥러닝을 통해서 학습을 하면서 각각의 대응 알고리즘을 발전시켜나갈 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 태양광 발전 관리 장치는 온습도조절유닛(500)을 더 포함할 수 있다.
온습도조절유닛(500)은 컨트롤러(400)에 연결되어 접속반(200)에서 보내온 신호에 따라서 접속반(200) 내부의 온도와 습도를 제어할 수 있다. 구체적으로, 온습도조절유닛(500)은 컨트롤러(400)에 연결되어 접속반(200)의 온습도감지부(230)에서 보내온 신호에 따라서 접속반(200) 내부의 온도와 습도를 제어할 수 있다.
온습도조절유닛(500)은 송풍팬(510) 및 히터(520)를 포함할 수 있다. 송풍팬(510)은 접속반(200)의 온도를 낮추기 위해 접속반(200)을 향하여 바람을 가할 수 있다. 히터(520)는 접속반(200)의 습기를 제거하기 위해 접속반(200)에 열기를 가할 수 있다.
구체적으로, 온습도조절유닛(500)의 송풍팬(510) 및 히터(520)를 통해서 전력선 등의 전기 시설이 구비된 접속반(200)에 바람을 가하거나 열풍을 가하여 습기의 제거가 가능하므로 습기로 인해 생기는 결로현상이나 누전으로 인한 아크의 발생을 사전에 방지할 수 있다.
본 발명은 컨트롤러(400)에 연결되며 접속반(200)의 내부나 외부에 설치되어 접속반(200)이나 인버터(300) 또는 태양전지 모듈(100)의 상태를 모니터링하는 디스플레이(20)를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 디스플레이(20)는 컨트롤러(400)의 제어에 따라 입력전류값, 입력전압값, 출력전류값 및 출력전압값을 표시할 수 있다. 이러한 디스플레이(20)는 LED, LCD 등의 공지의 디스플레이 수단을 이용하여 구성될 수 있다. 보다 바람직하게 본 발명에 따른 디스플레이(20)는 터치스크린으로 구성되어, 사용자의 터치에 따라 특정 제어기능, 특정 모니터링 기능을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 태양광 발전 관리 장치(10)는 태양전지 모듈(100), 접속반(200), 인버터(300) 및 컨트롤러(400)로 구성되어 누전에 의한 아크를 검출하고 온습도를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 태양광 발전 관리 장치(10)는 송풍팬(510)과 히터(520)로 구성되는 온습도조절유닛(500)을 포함하며, 송풍팬(510)과 히터(520)는 각각 컨트롤러(40)의 제어에 의해 접속반(200)에 바람과 열을 가하여 접속반(200) 내에서 일교차 등에 의해 발생하는 수분을 증발시켜서 결로를 방지하고, 전력선 등의 전기 설비들을 누전으로 인한 아크로부터 보호해 줄 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시 예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 태양광 발전 관리 장치
20 : 디스플레이
30 : 수배전반
100 : 태양전지 모듈
200 : 접속반
210 : 입력부
212 : 퓨즈
220 : 아크검출부
230 : 온습도감지부
240 : 서지보호기
250 : 환기부
252 : 배기팬
254 : 에어홀
300 : 인버터
400 : 컨트롤러
410 : 판단모듈
420 : 신호전달모듈
430 : 작동모듈
500 : 온습도조절유닛
510 : 송풍팬
520 : 히터

Claims (9)

  1. 시설물에 일체형으로 설치되어 태양광을 집광하여 전기로 변환시키는 복수의 태양전지 모듈;
    상기 복수의 태양전지 모듈에 연결되어 상기 태양전지 모듈에서 생성된 전기가 입력되는 접속반;
    상기 접속반에 연결되어 직류전기를 교류전기로 변환시키는 인버터; 및
    상기 접속반과 상기 인버터에 각각 연결되어 상기 접속반과 상기 인버터의 작동을 제어하는 컨트롤러;를 포함하되,
    상기 접속반은,
    복수의 태양전지 모듈이 병렬로 연결되며, 병렬로 연결된 각 태양전지 모듈로부터 입력되는 직류전류를 직렬연결 방식으로 출력하며 퓨즈가 구비된 입력부;
    상기 태양전지 모듈과 상기 입력부 사이를 연결하는 전력선에서 발생하는 누전에 의한 아크를 감지하여 검출하는 아크검출부; 및
    내부에 설치되어 온도와 습도를 감지하는 온습도감지부;를 포함하고,
    상기 접속반은,
    상기 아크검출부 및 상기 인버터에 각각 연결되어 상기 인버터로 직류전류를 출력하는 경우 과전압이 인입되는 것을 방지하는 서지보호기;를 포함하며,
    상기 접속반은,
    일부분에 배기팬과 에어홀이 구비되며, 내부의 온도가 설정된 온도를 초과하는 경우 작동되어 환기를 유도하는 환기부;를 포함하고,
    상기 컨트롤러에 연결되어 상기 접속반에서 보내온 신호에 따라서 상기 접속반 내부의 온도와 습도를 제어하는 온습도조절유닛;을 포함하며,
    상기 온습도조절유닛은,
    상기 접속반의 온도를 낮추기 위해 상기 접속반을 향하여 바람을 가하는 송풍팬; 및
    상기 접속반의 습기를 제거하기 위해 상기 접속반에 열기를 가하는 히터;를 포함하고,
    상기 아크검출부는,
    상기 전력선에 관통하는 제1 로고스키 코일과 상기 제1 로고스키 코일의 권선이 관통하는 제2 로고스키 코일을 구비하며, 상기 제2 로고스키 코일을 통해 유도 전류의 교류 성분 발생을 검출 및 분석하여, 아크 전류 발생을 감지 및 통보하고,
    상기 인버터는 전력변환모듈, 출력필터, 고주파 필터 및 연계형 변압기를 포함하며,
    상기 컨트롤러는 판단모듈, 신호전달모듈 및 작동모듈이 구비되어,
    상기 전력선에서 아크가 발생한 경우에, 상기 판단모듈은 상기 아크검출부에 연계되며 설정된 기준에 의거하여 상기 전력선의 아크 발생여부를 판단할 수 있고,
    상기 신호전달모듈은 상기 판단모듈에 의해 상기 아크검출부로부터 상기 전력선에 아크가 발생한 것을 감지한 경우, 상기 작동모듈에 상기 판단모듈의 신호를 전달할 수 있으며,
    상기 작동모듈은 상기 신호전달모듈을 통해서 상기 판단모듈의 신호를 전달 받은 경우 상기 서지보호기를 통해서 전류의 과전입을 방지할 수 있고,
    상기 신호전달모듈은 상기 판단모듈에 의해 상기 접속반 내의 온도와 습도가 허용기준치 이상으로 판단된 경우, 상기 작동모듈에 상기 판단모듈의 신호를 전달할 수 있으며,
    상기 작동모듈은 상기 신호전달모듈을 통해서 상기 판단모듈의 신호를 전달 받은 경우 상기 송풍팬과 히터를 작동시키거나 상기 환기부의 배기팬을 작동시키되,
    상기 제1 로고스키 코일은 상기 전력선이 관통될 수 있는 제1 마그네트 코어와 마그네트 코어에 균일하게 권선되는 제1 코일로 구현되어, 상기 제1 코일에는 상기 전력선을 통해 흐르는 전류에 상응하는 유도 전류가 유기될 수 있고,
    상기 제2 로고스키 코일은 상기 제1 로고스키 코일이 관통되는 제2 마그네트 코어와 마그네트 코어에 균일하게 권선되는 제2 코일로 구현되어, 코일에 유도된 유도 전류의 교류 성분만이 유기되도록 할 수 있고,
    상기 아크검출부는 상기 제2 로고스키 코일에 유기된 유도 전류의 교류 성분을 측정하여, 교류 성분이 기 설정치 이상인 경우 아크 전류의 발생을 확인 및 통보할 수 있고,
    상기 인버터는 전류형 인버터와 전압형 인버터로 구분되며, 인버터 제어방식과 연계하여 전압형 전류제어 인버터, 전류형 전류제어 인버터로 분류할 수 있고, 공급 전력의 크기에 따라서 50KVA 미만에서는 IGBT를 이용한 상기 전압형 전류제어 인버터가 사용될 수 있으며, 그 이상에서는 SCR을 이용한 상기 전류형 전류제어 인버터가 사용될 수 있고,
    상기 컨트롤러에 연결되며 상기 접속반의 내부나 외부에 설치되어 상기 접속반이나 상기 인버터 또는 상기 태양전지 모듈의 상태를 모니터링하는 디스플레이;를 포함할 수 있고,
    상기 디스플레이는 상기 컨트롤러의 제어에 따라 입력전류값, 입력전압값, 출력전류값 및 출력전압값을 표시할 수 있으며,
    상기 컨트롤러는 무선통신모듈이 구비되어 외부의 모바일 단말기와 와이파이 통신모듈, 블루트스 통신모듈 및 지그비 통신모듈 중에서 어느 하나로 연동되어 외부에서도 작동을 제어하거나 제어 상황을 실시간으로 상기 디스플레이를 통해서 알려줄 수 있는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크검출부는,
    상기 전력선에서 감지되는 전자파를 판단하여 전자파가 설정된 기준으로 판단되고 설정된 시간 지속되는 경우, 아크가 발생된 것으로 평가하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크검출부는, 광섬유로 구성되어 아크가 상기 광섬유를 경유하는 광신호의 변화를 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 퓨즈는 설정된 전류나 전압 이상의 과전류나 과전압이 인입되는 경우 상기 입력부의 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 관리 장치.
KR1020230018841A 2023-02-13 2023-02-13 태양광 발전 관리 장치 KR102577192B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230018841A KR102577192B1 (ko) 2023-02-13 2023-02-13 태양광 발전 관리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230018841A KR102577192B1 (ko) 2023-02-13 2023-02-13 태양광 발전 관리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102577192B1 true KR102577192B1 (ko) 2023-09-12

Family

ID=88019637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230018841A KR102577192B1 (ko) 2023-02-13 2023-02-13 태양광 발전 관리 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102577192B1 (ko)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911122B1 (ko) * 2009-05-21 2009-08-11 (주)그린파워테크놀로지스 복수의 ｄｃ 전원을 교류로 변환하는 개선된 전력변환장치
KR101326253B1 (ko) 2013-05-21 2013-11-11 주식회사 초록세상 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법
KR101879742B1 (ko) * 2018-02-12 2018-07-18 주식회사 한국이알이시 아크 종류와 위치 검출 및 열화 방지 기능을 구비한 태양광 발전 시스템
KR20200140963A (ko) * 2019-06-07 2020-12-17 전주술 지능형 안전관리가 가능한 태양광 접속반
KR102355564B1 (ko) 2021-06-23 2022-02-08 주식회사 엘파워 수배전반, 분전반, 접속반, 제어반의 아크제거기
KR20220058822A (ko) * 2020-10-30 2022-05-10 주식회사 대경산전 모듈 확장형 아크 차단기

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100911122B1 (ko) * 2009-05-21 2009-08-11 (주)그린파워테크놀로지스 복수의 ｄｃ 전원을 교류로 변환하는 개선된 전력변환장치
KR101326253B1 (ko) 2013-05-21 2013-11-11 주식회사 초록세상 태양광 발전기용 접속반 및 그 제어방법
KR101879742B1 (ko) * 2018-02-12 2018-07-18 주식회사 한국이알이시 아크 종류와 위치 검출 및 열화 방지 기능을 구비한 태양광 발전 시스템
KR20200140963A (ko) * 2019-06-07 2020-12-17 전주술 지능형 안전관리가 가능한 태양광 접속반
KR20220058822A (ko) * 2020-10-30 2022-05-10 주식회사 대경산전 모듈 확장형 아크 차단기
KR102355564B1 (ko) 2021-06-23 2022-02-08 주식회사 엘파워 수배전반, 분전반, 접속반, 제어반의 아크제거기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6159259B2 (ja) 光起電力システムのための保護デバイス
CN108333491B (zh) 发电系统中的电弧检测及预防
JP5590475B2 (ja) 逆電流センサ
US20200295561A1 (en) Series compensator and control method
US20220294361A1 (en) Method and apparatus for detecting short circuit of inverter, and inverter
CN102931684A (zh) 一种光伏交直流智能配电箱
CN205246815U (zh) 一种在线监测电缆室内部电弧和局放的装置
KR101761269B1 (ko) 마이크로컨버터를 이용한 태양광 발전시스템
CN104466736B (zh) 一种具有多种用电保护功能的智能家用配电装置
CN104617571A (zh) 一种电子电气设备过压过流保护器
KR101963937B1 (ko) 신속차단 기능을 이용한 태양광 접속반 보호 장치
CN109188166B (zh) 接地故障检测装置及方法
KR101868433B1 (ko) 태양광 모듈 스트링 사고예방을 위한 스트링 블록 디바이스가 구비된 태양광 발전 시스템용 접속반 및 이를 구비한 태양광발전시스템
CN103166176B (zh) 用于低压断路器的欠压保护脱扣器
CN111555710A (zh) 一种光伏关断器plc驱动电路及其控制方法
KR101712823B1 (ko) 화재 예방을 위한 바이패스 기능을 가지는 태양광 접속반
CN105356426A (zh) 抗非电弧光干扰的弧光保护装置
KR102577192B1 (ko) 태양광 발전 관리 장치
JP2016131470A (ja) 太陽光発電設備の異常検出システム
JP2012244852A (ja) 太陽光発電システムの地絡検出装置
Lee et al. DC arc fault Detection method for DC microgrid using branch monitoring
KR101631997B1 (ko) 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템
CN208667854U (zh) 阴极保护设备调试保护装置
CN208607301U (zh) 核电站配电盘检测电路及核电站配电盘检测系统
CN203734285U (zh) 一种三相电网的断零保护装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant