KR102608749B1 - 태양광 파워 그리드를 위한 이상 검출 시스템 - Google Patents

태양광 파워 그리드를 위한 이상 검출 시스템 Download PDF

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Abstract

태양광 모듈 (91) 및 파워 인터버(92) 사이에 배치되는 시스템이 제공된다. 태양광 모듈(91)은 태양광 신호를 파워 인버터(92)로 출력한다. 시스템은 회로 보호부(2) 및 프로세서(3)를 포함한다. 프로세서(3)는 파워 인버터(92)로부터 출력된 전류의 양 및 회로 보호부(2)의 전류 검출기(23)를 흐르는 전류의 양을 획득한다. 파워 인터버(92)에 의해 출력된 전류의 양이 0이고, 전류 검출기(23)를 흐르는 전류의 양이 논제로(non-zero)라고 판단된 경우, 프로세서(3)는 회로 보호부(2)의 파워 스위치(24)를 제어하여 개방 회로 상태로 절환한다.

Description

태양광 파워 그리드를 위한 이상 검출 시스템{ABNORMALITY DETECTING SYSTEM FOR A SOLAR POWER GRID}
본 개시는 태양광 발전 그리드와 함께 사용하기 위한 이상(abnormality) 검출 시스템에 관한 것이다.
도 1은 복수의 태양광 패널 모듈들(11), 태앙광 패널 모듈들(11)과 전기적으로 연결된 파워 인버터(12), 파워 인버터(12)와 전기전으로 연결된 파워 분배 모듈(13), 각각이 태양광 패널 모듈들(11) 중 대응하는 하나를 파워 인버터(12)에 연결하는 케이블들을 커버하도록 배치된 복수의 제1 케이블 트로프들(troughs)(14), 및 파워 인버터(12)를 파워 분배 모듈(13)로 연결하는 케이블을 커버하도록 배치된 제2 케이블 트로프(15)를 포함하는 종래의 태양광 발전 그리드를 도시한 것이다.
사용시, 태양광 패널 모듈들(11)은 태양광을 전기로 변환하고, 전기를 파워 인버터(12)로 직류(DC) 신호 형태로 출력하도록 구성된다. 파워 인버터(12)는 태양광 패널 모듈들(11)로부터 DC 신호를 수신하고, 상기 DC 신호를 교류(AC) 신호 형태로 변환된 파워 신호(power signal)로 변환하여 AC 신호를 출력한다. 그런 다음, AC 신호는 AC 신호를 종래의 태양광 발전 그리드의 다른 부분들로 분배하는 파워 분배 모듈(13)로 송신된다.
파워 인터버(12)를 파워 분배 모듈(13)로 연결하는데 사용된 케이블 및 파워 분배 모듈(13)을 발전 그리드의 다른 부분들로 연결하는데 사용된 케이블들은 보통 하나 이상의 발전 그리드 콤포넌트들이 거동하지 않는 경우(non-functional) 발전 그리드의 안정화를 지원하는 적절한 파워 시스템 보호 매커니즘을 구비하고 있음에 유의해야 한다.
본 개시의 일 목적은 태양광 발전 그리드의 일부 부분들 사이에 설치되어 이상을 검출하고, 그에 따라 필요한 동작을 수행하여 태양광 발전 그리드에 추가 손상을 방지할 수 있는 이상 검출 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시의 일실시예에 따르면, 이상 검출 시스템은 태양광 발전 그리드용이다. 이상 검출 시스템은 태양광 발전 그리드의 태양광 발전 모듈 및 파워 인버터 사이에 배치된다. 태양광 발전 모듈은 태양광 패널, 및 직류 신호 형태로 태양광 발전 신호를 협력하여(cooperatively) 출력하는 제1 및 제2 출력 노드들을 포함한다. 파워 인버터는 태양광 발전 모듈에 전기적으로 연결되어 그로부터 태양광 발전 신호를 수신하고, 태양광 발전 신호를 교류(AC) 신호 형태로 변환된 파워 신호로 변환하여 상기 변환된 파워 신호를 출력한다. 이상 검출 시스템은 회로 보호부 및 프로세서를 포함한다.
회로 보호부는 제1 및 제2 출력 노드에 각각 전기적으로 연결된 제1 및 제2 포트를 포함하고, 제1 및 제2 포트를 통해 태양광 발전 모듈로부터 태양광 발전 신호를 수신하는 입력 콤포넌트, 제1 포트에 전기적으로 연결된 파워 스위치, 파워 스위치 및 파워 인버터 사이에 전기적으로 연결된 출력 콤포넌트, 입력 콤포넌트 및 출력 콤포넌트 사이에 전기적으로 연결되어 흐르는 전류의 양을 측정하는 전류 검출기, 및 전류 검출기와 파워 스위치에 전기적으로 연결된 제어 모듈을 포함한다. 제어 모듈은 파워 스위치가 전류가 흐르지 못하게 하는 개방회로 상태 및 파워 스위치가 전류가 흐르게 하는 폐회로 상태 사이에서 절환하도록 파워 스위치를 제어할 수 있다.
프로세서는 제어 모듈에 전기적으로 연결되고, 파워 인버터에 전기적으로 연결되어:
파워 인버터에 의해 출력된 상기 변환된 파워 신호의 전류 양을 획득하고,
파워 스위치가 폐회로 상태인 경우, 전류 검출기를 흐르는 전류의 양을 획득하고,
상기 변환된 파워 신호의 양이 0이고, 전류 검출기를 흐르는 전류의 양이 0 이 아닌 경우, 제어 모듈을 제어하여 파워 스위치가 개방회로 상태로 절환되도록 제어한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 첨부한 도면을 참조하여 실시예들에 대한 다음의 설명으로부터 자명해질 것이다:
도 1은 종래의 태양광 발전 그리드를 도시한 것이다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다.
본 개시를 상세하게 설명하기 전에, 적절하다고 생각되는 곳에서, 참조 번호들 또는 참조 번호의 단자부들은 선택적으로 유사한 특성을 가질 수 있는 대응 또는 유사 엘리먼트들을 나타내기 위해서 도면들 중에서 반복되었음을 유의해야 한다.
본 개시 전체를 통해, 용어 "에 연결된" 또는 "에 전기적으로 연결된"은 (직접적인 전기 연결로 지칭될 수 있는) 전기적인 도전 물질을 통한, (간접적인 전기 연결로 지칭될 수 있는) 다른 전자 장치들 또는 콤포넌트들을 통한 둘 이상의 전자 장치들 또는 콤포넌트들 사이의 물리적 연결, 또는 블루투스®　및/또는 와이파이 등 무선 기술을 사용하는 근거리 무선 통신 네트워크를 지원하는 근거리 무선 통신 모듈과 같은, 무선 통신 기술을 사용하는 둘 이상의 전자 장치들 또는 콤포넌트들 사이의 무선 통신, 및 무선 이동 통신 기술의 LTE(Long-Term Evolution), 장거리(LoRa) 통신, 제3세대(3G), 제4세대(4G) 및/또는 제5 세대(5G), 제5 및/또는 그와 같은 것들을 사용하는 전기 통신을 지원하는 이동 통신 모듈을 지칭한다.
도 2는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드(9) 용 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다.
본 실시예에서, 태양광 발전 그리드(9)는 태양광 발전 모듈(91) 및 파워 인버터(92)를 포함한다. 태양광 발전 모듈(91)은 태양광을 전기로 변환하는 하나 이상의 태양광 패널들(미도시), 및 서로 협력하여 전기를 직류(DC) 신호 (이하에서 "태양광 발전 신호(solar power signal)"로 지칭) 형태로 출력하는 제1 출력 노드(911) 및 제2 출력 노드(912)를 포함한다. 구체적으로, 제1 출력 노드(911)는 제1 단극(unipolar) 신호를, 제2 출력 노드(912)는 제2 단극 신호를 출력하고, 제1 및 제2 단극 신호는 함께 태양광 발전 신호를 형성한다. 파워 인버터(92)는 태양광 발전 모듈(91)에 전기적으로 연결되어 그로부터 태양광 발전 신호를 수신하고, 태양광 발전 신호를 교류 (AC) 신호 형태로 변환된 파워 신호로 변환하여 상기 변환된 파워 신호를, 예를 들어, 태양광 발전 그리드(9)의 파워 분배 모듈(미도시)로 출력한다. 이 실시예에서, 파워 인버터(92)는 제1 수신 노드(921), 제2 출력 노드(912)에 전기적으로 연결되어 제2 단극 신호를 수신하는 제2 수신 노드(922)를 포함한다.
본 실시예에서, 파워 인버터(92)는 광전(photovoltaic, PV) 인버터를 사용하도록 구현될 수 있고, 파워 인버터(92)를 구성하여 태양광 발전 모듈(91)로부터 파워 추출을 최대화(즉, 최대 파워를 획득)할 수 있는 최대 파워점 추적(maximum power point tracking, MPPT) 모듈(미도시)을 포함한다. MPPT 모듈의 동작들은 관련 기술에서 잘 알려져 있고, 그 세부 사항은 간결성을 위해 여기에서는 생략함에 유의해야 한다. 다른 실시예들에서, 추가적인 MPPT 모듈들이 파워 인버터(92)에 설치될 수 있음에 유의해야 한다.
또한, 파워 인버터(92)는 태양광 발전 모듈(91)과 연관된 복수의 파라미터들을 측정한다. 예를 들어, 파워 인버터(92)는 MPPT 모듈을 통해, 변환된 파워 신호의 AC 값, MPPT 모듈로부터 수신한 태양광 발전 신호의 DC 전압 값, 파워 인버터(92)에서 본 입력 임피던스 등을 측정할 수 있다. 본 실시예에서 입력 임피던스는, 먼저 제1 수신 노드(921)와 접지 사이의 제1 절연 저항, 제2 수신 노드(922)와 접지 사이의 제2 절연 저항을 측정하고, 그런 다음, 입력 임피던스로 동작하는 제1 절연 저항 및 제2 절연 저항으로부터 등가 임피던스를 계산하는 파워 인버터(92)에 의해 측정될 수 있음에 유의해야 한다.
본 실시예에서, 파워 인버터(92)에 의해 측정된 파라미터들 (예를 들어, AC 값, DC 전압 등)은 추가 해석을 위한 외부 콤포넌트로 송신될 수 있고, 파워 인버터(92)는 입력 임피던스가 미리 정해진 임피던스보다 낮은지 여부를 판단한다. 파워 인버터(92)에 의해 입력 임피던스가 미리 정해진 임피던스보다 낮다고 판단되는 경우, 파워 인버터(92)는 에러 신호를 생성하는 것을 진행하도록 구성된다. 변환된 파워 신호의 AC 값은 변환된 파워 신호의 전류의 크기이고, 태양광 발전 신호의 DC 전압 값은 태양광 발전 신호의 전압 크기임에 유의해야 한다.
이상 검출 시스템은 회로 보호부(2), 프로세서(3), 온도 센서(4), 및 수동 킬 스위치(manual kill switch, 5)를 포함한다.
회로 보호부(2)는 태양광 발전 모듈(91) 및 파워 인버터(92) 사이에 전기적으로 연결되고, 프로세서(3)에 연결된다.
프로세서(3)는 단일 코어 프로세서, 멀티 코어 프로세서, 듀얼 코어 이동 프로세서, 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, DSP(digital signal processor), FPGA(field-programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 또는 RFIC(radio-frequency integrated circuit) 등을 포함하지만, 그에 제한되지 않는다. 본 실시예에서, 프로세서(3)는 통신 모듈 (예를 들어, 무선 통신 모듈, 유선 네트워크 모듈 등)을 포함하는 마이크로 프로세서를 사용하여 구현되어 신호를 송수신한다.
온도 센서(4)는 프로세서(3)에 전기적으로 연결되고, 통신 모듈 (예를 들어, 무선 통신 모듈, 유선 네트워크 모듈 등)을 포함하는 디지털 온도 센서를 사용하여 구현될 수 있다. 온도 센서(4)는 주기적으로 주위 온도를 독출하여 독출된 주위 온도를 통신 모듈을 통해 프로세서(3)로 송신한다. 다른 실시예에서, 복수의 온도 센서들(4)이 채용되어 태양광 발전 그리드(9)의 다양한 부분들 (예를 들어, 태양광 발전 모들(91) 및 파워 인버터(92) 옆에) 및/또는 회로 보호부(2)에 배치될 수 있다.
회로 보호부(2)는 입력 콤포넌트(21), 출력 콤포넌트(22), 전류 검출기(23), 파워 스위치(24), 전원 모듈(25) 및 제어 모듈(26)을 포함한다.
입력 컴포넌트(21)는 제1 출력 노드(911) 및 제2 출력 노드(912)에 각각 전기적으로 연결되는 제1 포트(211) 및 제2 포트(212)를 포함한다. 이 구성에서, 입력 콤포넌트(21)는 제1 및 제2 포트(211, 212)를 통해 태양광 발전 모듈(91)로부터 태양광 발전 신호를 수신한다. 상세하게, 제1 및 제2 포트들(211, 212)은 제1 및 제2 출력 노드들(911, 912)로부터 제1 및 제2 단극 신호들을 각각 수신한다.
출력 콤포넌트(22)는 파워 스위치(24) 및 파워 인버터(92) 사이에서 전기적으로 연결된다. 상세하게, 출력 콤포넌트(22)는 파워 인버터(92)의 제1 수신 노드(921)에 연결된 출력 포트(221)를 포함한다. 이 구성에서, 파워 인버터(92)의 제1 수신 노드(921) 및 제2 수신 노드(922) 모두는 태양광 발전 모듈(91)에 연결되어 태양광 발전 모듈로부터 태양광 발전 신호를 수신한다. 상세하게, 제1 수신 노드(921)는 출력 콤포넌트(22)의 출력 포트(221)로부터 제1 단극 신호를 수신하고, 제2 수신 노드(922)는 태양광 발전 모듈(91)의 제2 출력 노드(912)로부터 제2 단극 신호를 수신한다. 회로 보호부(2)는 태양광 발전 신호의 특성 (예를 들어, 전압, 전류의 양, 등)이 태양광 발전 신호가 회로 보호부(2)를 통과할 때 본질적으로 변하지 않도록 구성될 수 있음에 유의해야 한다.
전류 검출기(23)는 입력 콤포넌트(21) 및 출력 콤포넌트(22) 사이에 전기적으로 연결되어 있으며, 그 사이를 흐르는 전류(즉, 제1 단극 신호)의 양을 측정한다. 예를 들어, 전류 검출기(23)는 집적 회로를 사용하여 구현될 수 있다.
파워 스위치(24)는 입력 모듈(21)의 제1 포트(211)에 전기적으로 연결된다. 상세하게, 전류 검출기(23) 및 파워 스위치(24)는 제1 포트(211) 및 출력 콤포넌트(22) 사이에서 전기적으로 직렬로 연결된다. 일부 실시예에서, 파워 스위치(24)는 SCR(silicon controlled rectifier), IGBT(insulated gate bipolar transistor), 및 MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) 중 하나를 사용하여 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 전기 스위치 콤포넌트들이 사용될 수 있다.
전원 모듈(25)은 입력 콤포넌트(21) 및 제어 모듈(26) 사이에 전기적으로 연결되고, 제어 모듈(26)에 전원을 제공한다. 상세하게, 전원 모듈(25)은 입력 콤포넌트(21)의 제1 포트(211) 및 제2 포트(212)에 전기적으로 연결되어 태양광 발전 신호를 수신하고, 태양광 발전 신호에 기반하여 제어 모듈(26)용 전원을 생성한다.
제어 모듈(26)은 전류 검출기(23), 파워 스위치(24), 전원 모듈(25) 및 프로세서(3)에 전기적으로 연결된다. 제어 모듈(26)은 파워 스위치(24)가 전류가 흐르지 못하게 하는 개방회로 상태, 및 파워 스위치(24)가 전류가 흐르게 하는 폐회로 상태 사이에서 절환하도록 파워 스위치(24)를 제어할 수 있다. 상세하게, 개방회로 상태에서, 제1 포트(211) 및 출력 포트(221)은 연결이 끊어지고, 따라서 제1 단극 신호는 파워 인버터(92)로 흐를 수 없다.
프로세서(3)는 제어 모듈(26)로부터 복수의 파라미터들 (예를 들어, 전류 검출기(23)를 흐르는 전류의 양)을 수신하고 그 동작을 제어하기 위해 (근본적으로, 파워 스위치(24)의 상태를 제어하기 위해) 제어 모듈에 연결된다. 추가적으로, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)에 연결되어 그로부터 복수의 파라미터들 (예를 들어, 파워 인버터(92)에 의해 출력된 변환된 파워 신호의 전류량)을 획득한다.
본 실시예에서, 프로세서(3)는 제어 모듈(26) 및 파워 인버터(92)로부터 수신한 파라미터들에 기반하여 제어 모듈(26)을 제어하여 파워 스위치(24)의 상태를 변경할 수 있다.
사용중, 태양광 발전 그리드(9)가 가동된(operational) 경우(즉, 정상적으로 동작하고 있는 경우), 파워 스위치(24)는 폐회로 상태에 있고, 태양광 발전 신호는 태양광 발전 모듈(91)로부터 회로 보호부(2)를 통해 파워 인버터(92)로 흐른다. 이 경우, 전류 검출기(23)를 흐르는 전류의 양 및 파워 인버터(92)에 의해 출력된 변환된 파워 신호의 전류량이 프로세서(3)로 송신된다.
변환된 파워 신호의 양이 0이고, 전류 검출기를 흐르는 전류의 양이 0이 아닌 것으로 판단된 경우, 프로세서(3)는 태양광 발전 모듈(91)이 거동하고(functional), 파워 인버터(92)가 거동하지 않는다고 판단할 수 있다. 이 경우, 태양광 발전 신호가 계속해서 거동하지 않는 파워 인버터(92)로 송신된다면, 회로 단락(short-circuiting), 스파크 또는 화제 등과 같은 부작용이 일어날 수 있다. 그런 경우, 프로세서(3)는 제어 신호를 제어 모듈(26)로 송신할 수 있고, 그 제어 신호 수신에 응답하여 제어 모듈(26)은 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환할 것이다. 파워 스위치(24)가 개방회로 상태라면, 태양광 발전 신호는 회로 보호부(2)를 통과할 수 없고, 그에 따라 거동하지 않는 파워 인버터(92)에 도달할 수 없어, 가능한 위험을 방지한다.
일부 실시예에서, 프로세서(3)는 온도 센서(4)로부터 수신한 주위 온도 독출에 기반하여 제어 모듈(26)의 동작을 제어하도록 더 프로그래밍된다. 상세하게, 프로세서(3)는 주기적으로 (예를 들어, 매 20초마다) 온도 센서(4)로부터 독출한 주위 온도를 획득하고, 온도 센서(4)의 복수의 연속 독출 (예를 들어, 3회) 온도 각각이 미리 정해진 임계치 (예를 들어, 섭씨 80도) 보다 높다고 판단되는 경우, 프로세서(3)는 화재와 같은 위험 상황이 일어났다고 판단하여 제어 모듈(26)이 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환하도록 제어 모듈(26)로 제어 신호를 송신한다. 이 구성에서, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)가 위험상황에서 태양광 발전 신호를 수신하는 것을 방지하여 폐쇄된 운전 회로가 착화하는(catching fire) 것, 또는 위험상황을 처리하는 인원 (예를 들어, 소방관)이 전기 충격을 받는 것 등과 같은 추가 사고를 방지할 수 있다.
일부 실시예에서, 프로세서(3)는 수동 킬 스위치(5)의 수동 동작에 기반하여 제어 모듈(26)의 동작을 제어하도록 더 프로그래밍된다. 사용 중에, 사용자가 태양광 발전 그리드(9)의 동작 중단이 필요한 상황을 인지한 경우, 그/그녀는 수동 동작시 수동 킬 스위치(5)가 셧다운(shutdown) 신호를 생성하여 프로세서(3)에 송신하도록 수동 킬 스위치(5)를 수동으로 동작시킬 수 있다. 수동 킬 스위치(5)로부터의 셧다운 신호 수신에 응답하여, 프로세서(3)는 제어 모듈(26)을 제어하여 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환한다. 이 실시예에서, 수동 킬 스위치(5)는 비상시에 회로 보호부(2)를 중지시키는데(shut off) 사용되는 외부 스위치이다.
일부 실시예에서, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)로부터 수신한 일부 파라미터들에 기반하여 제어 모듈(26)의 동작을 제어하도록 더 프로그래밍된다. 예를 들어, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)로부터 태양광 발전 신호의 전압 값 (예를 들어, DC 전압 값)을 수신할 수 있다. 그런 다음, 프로세서(3)는 태양광 발전 신호의 전압 값을 미리 정해진 전압 값과 비교하여, 태양광 발전 신호의 전압 값이 미리 정해진 전압 값보다 낮은 경우 경보를 생성한다. 경보는 프로세서(3)에 연결된 디스플레이 스크린(미도시)를 사용하여 디스플레이될 수 있는 메시지일 수 있다.
태양광 발전 모듈(91)이 직렬로 연결된 복수의 태양광 패널들을 포함하는 경우, 프로세서(3)는 태양광 발전 신호의 전압 값 및 미리 정해진 전압 값의 차에 기반하여 거동하지 않는 태양광 발전 모듈(91)의 태양광 패널(들)의 양을 추가로 결정할 수 있다. 일례로, 태양광 발전 모듈(91)은 직렬로 연결된 22개 태양광 패널들을 포함하고, 태양광 패널들 각각은 30 V의 부분 태양광 발전 신호를 생성하며, 태양광 발전 신호의 결과 전압 값은 태양광 패널들에 의해 생성된 부분 태양광 발전 신호들의 각 전압 값들의 합인 660 V이다.
이 경우, 파워 인버터(92)에 의해 수신된 태양광 발전 신호의 전압 값도 660 V(즉, 미리 정해진 전압 값)일 것으로 기대된다. 태양광 발전 신호의 전압 값이 660 V 보다 작은 것으로 판단되는 경우, 22개 태양광 패널들 중 하나 이상이 거동하지 않는다고 추정될 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전 신호의 전압 값이 600 V 인 경우, 태양광 패널들 중 두 개가 거동하지 않는다고 추정될 수 있고, 관련 정보와 함께 경보가 생성된다. 이는 보수 인원이 태양광 발전 모듈(91)에 대한 보수 작업 수행에 유리할 수 있다.
도 3은 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드(9)에 사용될 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다. 본 실시예에서, 태양광 발전 그리드(9)는 각각 5개의 태양광 발전 신호를 출력하는 5개의 태양광 발전 모듈(91) 및 3개의 파워 인버터(92)를 포함한다. 태양광 발전 모듈(91) 각각은 도 2의 실시예에서 설명된 태양광 발전 모듈(91)을 사용하여 구현될 수 있다.
사용 중, 파워 인버터들(92) 각각은 하나 이상의 태양광 발전 모듈(91)에 연결되어 그로부터 태양광 발전 신호(들)을 수신할 수 있다. 도 3의 실시예에서, 파워 인버터들(92) 중 하나 (예를 들어, 도 3에서 가장 위에 있는 것)은 3개의 태양광 발전 모듈들(91)에 연결되어 있다. 따라서, 파워 인버터들(92) 중 그 하나를 세 개의 연결된 태양광 발전 모듈들(91) 각각으로부터 파워 추출을 최대화도록 구성하기 위해 파워 인버터들(92) 중 그 하나는 세 개의 MPPT 모듈들이 장착될 수 있다. MPPT 모듈들의 동작들은 관련 기술에서 잘 알려져 있음을 유의해야 하고, 그 세부 사항은 간결성을 위해 여기에서는 생략하기로 한다.
추가적으로, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)는 연관된 MPPT 모듈들의 동작들에 기반하여 그에 연결된 태양광 발전 모듈들(91) 각각과 연관된 복수의 파라미터들을 측정할 수 있다. 예를 들어, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)와 연결된 태양광 발전 모듈들(91) 각각에 대해, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)는, 태양광 발전 모듈(91)에 대응하는 MPPT 모듈을 통해, MPPT 모듈로부터 수신한 태양광 발전 신호의 DC 전압 값, 파워 인버터(92)에서 본 입력 임피던스 등을 측정할 수 있다. 본 실시예에서, 입력 임피던스는 먼저 파워 인버터(92)가 제1 수신 노드(921)와 접지 사이의 제1 절연 저항, 제2 수신 노드(922)와 접지 사이의 제2 절연 저항을 측정하고, 그런 다음, 파워 인버터(92)가 제1 절연저항 및 제2 절연 저항으로부터의 등가 임피던스를 입력 임피던스로 계산하여 측정될 수 있음에 유의해야 한다.
본 실시예에서, 파워 인버터(92)에 의해 측정된 파라미터들 (예를 들어, AC 값, DC 전압 등)은 추가 해석을 위해 외부 콤포넌트로 송신될 수 있고, 파워 인버터(92)는 입력 임피던스가 미리 정해진 임피던스보다 낮은지 여부를 판단한다. 입력 임피던스가 상기 미리 정해진 임피던스보다 낮다고 판단되는 경우, 파워 인버터(92)는 에러 신호를 생성하는 것을 진행하도록 구성된다.
본 실시예에서, 이상 검출 시스템은 5개의 회로 보호부(2), 프로세서(3), 온도 센서(4) 및 수동 킬 스위치(5)를 포함한다. 본 실시예에서 각 콤포넌트는 도 2의 실시예에서 설명된 대응되는 콤포넌트를 사용하여 구현될 수 있고, 회로 보호부들(2) 중 일부 콤포넌트는 간결성을 위해 도 3에서 생략되었다.
회로 보호부들(2) 각각은 태양광 발전 모듈들(91) 각각과 파워 인버터들(92) 중 하나 사이에 배치되어 프로세서(3)와 연결된다. 본 실시예에서, 도 3에서 회로 보호부들(2)의 상위 세 개는 가장 위에 있는 파워 인버터(92)와 연결된다. 다른 실시예들에서, 태양광 발전 모듈들(91), 회로 보호부들(2) 및 파워 인버터들(92) 중 다른 연결 관계들이 이용될 수 있음에 유의해야 한다.
본 실시예에서, 프로세서(3)는 주기적으로 (예를 들어, 하루 한 번) 리셋 모드로 들어가서 이상 검출 시스템에 대한 리셋 동작을 수행하도록 프로그래밍될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(3)는 매일 어느 시간에 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 각각 제어하여 회로 보호부들(2)의 파워 스위치들(24) 각각을 개방회로 상태로 절환하도록 프로그래밍될 수 있다. 이는 셋업(setup) 동작을 수행하거나, 또는 프로세서(3)가 매일 어느 시간 또는 다른 경우에 리셋 모드로 들어가도록 설정하기 위해 수동으로 이상 검출 시스템을 동작시킬 수 있는 인원에 의해 수행될 수 있다.
미리 정해진 시간 구간 (예를 들어, 1분) 후, 프로세서(3)는 제어 모듈들(26) 각각을 제어하여 대응하는 파워 스위치(24)가 폐회로 상태로 절환하도록 제어하여 이상 검출 시스템의 동작을 재시작할 수 있다. 일부 실시예들에서, 인원은 프로세서(3)가 회로 보호부들(2)에 대해 순차적으로 리셋 동작을 수행하게 설정되도록 이상 검출 시스템을 수동으로 동작시킬 수 있다. 즉, 파워 스위치들(24)이 모두 개방회로 상태에 있게 된 후, 프로세서(3)는 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 제어하여 대응하는 파워 스위치들(24)이 폐회로 상태로 하나씩 절환되도록 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 파워 인버터들(92) 각각은 전기적으로 그에 연결된 각 태양광 발전 모듈(91)에 의해 출력된 태양광 발전 신호의 DC 전압 값을 측정하여 파워 인버터(92)에서 본 입력 임피던스를 측정한다. 따라서, 복수의 파워 인버터들(92) 중 어느 하나에 대해, 연관된 정상 값과는 다른 입력 임피던스가 파워 인버터(92)에 의해 검출된 것으로 판단되는 경우, 즉, 파워 인버터(92)에 전기적으로 연결된 태양광 발전 모듈(들)(91)이 거동하지 않는 것으로 판단되는 경우, 파워 인버터(92)는 프로세서(3)에 에러 신호를 송신한 다음 재시작 전에 미리 정해진 시간 구간 동안 셧 다운한다. 파워 인버터(92)로부터 에러 신호 수신에 응답하여, 프로세서(3)는 고장 수리(troubleshooting) 모드에서 동작한다.
상세하게, 고장 수리 모드에서, 파워 인터버(92)에 연결된 회로 보호부들(2) 각각에 대해, 프로세서(3)는 먼저 제어 모듈들(26)을 제어하여 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환한다. 예를 들어, 도 3의 실시예에서, 에러 신호가 가장 위에 있는 파워 인버터(92)로부터 수신되는 경우, 프로세서(3)는 회로 보호부들(2)의 최상위 세 개의 제어 모듈들(26)을 제어하여 파워 스위치들(24)을 개방회로 상태로 절환한다.
그런 다음, 파워 인버터(92)가 가동된(즉, 재시작된) 것으로 판단되는 경우, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)에 연결된 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 하나씩 제어하여, 대응하는 파워 스위치들(24)을 미리 정해진 시간 구간 (예를 들어, 1분) 동안 폐회로 상태로 절환한 후 상기 대응하는 파워 스위치들(24)을 다시 개방회로 상태로 절환하는 테스트 과정을 수행한다. 그런 다음, 파워 스위치들(24) 각각에 대해, 프로세서(3)는 에러 신호가 연관된 파워 인버터(92)로부터 수신되는지 여부를 판단한다.
도 3의 가장 위에 있는 파워 인버터(92)를 예로 든다면, 테스트 과정에서, 세 개의 파워 스위치들(24)은 미리 정해진 시간 구간 동안 폐회로 상태로 하나씩 절환될 것이다. 미리 정해진 각 시간 구간 동안, 프로세서(3)는 에러 신호가 여전히 가장 위에 있는 파워 인버터(92)로부터 수신되는지 여부(즉, 연결된 태양광 발전 모듈(들)(91)이 연결되어 있는 경우, 각 파워 인버터(92)에서 본 입력 임피던스가 정상 값과 동일한지 여부)를 판단하여 대응하는 태양광 발전 모듈들(91)의 어느 것(들)이 거동하지 않는지를 판단한다.
그런 다음, 프로세서(3)는 파워 스위치들(24) 각각에 연결된 태양광 발전 그리드(9) (예를 들어, 해당 태양광 발전 모듈(91) 또는 다른 연결된 콤포넌트들 또는 유선들)의 콤포넌트가 거동하고 있는지 여부를, 에러 신호가 파워 인버터(92)로부터 수신되는지 여부에 기반하여 판단하고, 그 판단 결과를 나타내는 메시지를 생성한다. 상세하게, 특정 파워 스위치(24)가 폐회로 상태에 있을 때 에러 신호가 수신되는 경우, 프로세서(3)는 연관된 태양광 발전 모듈(91), 연관된 회로 보호부(2) 및 연관된 파워 인버터(92) 중 하나 이상의 콤포넌트들이 손상될 수 있음을 추정할 수 있다. 그렇지 않으면, 에러 신호가 수신되지 않은 경우, 프로세서(3)는 연관 콤포넌트들이 거동하는 것으로 추정할 수 있다.
일부 경우에서, 거동하지 않는 것으로 판단된 태양광 발전 그리드(9)의 콤포넌트를 관련 인원이 수리할 수 있게 하는 동안, 거동하는 것으로 판단된 태양광 발전 그리드(9)의 콤포넌트가 동작을 재개하도록 하면서, 프로세서(3)는 거동하는 것으로 판단된(즉, 에러 신호가 수신되지 않은) 파워 인버터(92)에 연결된 회로 보호부들(2) 각각의 제어 모듈(26)을 제어하여 고장 수리 모드 구현 후, 대응하는 파워 스위치(24)가 폐회로 상태로 절환하도록 더 구성될 수 있다.
본 실시예에서, 온도 센서(4), 수동 킬 스위치(5)와 관련된 프로세서(3)의 동작들, 및 파워 인버터들(92) 각각으로부터의 태양광 발전 신호의 전압 값이 도 2의 실시예에 설명된 것들과 유사한 방식으로 구현될 수 있음에 유의해야 하고, 그 자세한 내용은 간결성을 위해 여기서는 생략된다.
도 4는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드(9)에 사용될 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다. 본 실시예에서, 태양광 발전 그리드(9)는 태양광 발전 모듈(91), 파워 인버터(93) 및 외부 전원(93)을 포함한다. 태양광 발전 모듈(91) 및 파워 인버터(92)는 도 2 및 3의 실시예에서 설명된 해당 콤포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다.
본 실시예에서, 이상 검출 시스템은 회로 보호부(2), 프로세서(3) 및 온도 센서(4)를 포함한다. 프로세서(3) 및 온도 센서(4)는 도 2 및 3의 실시예에서 설명된 해당 콤포넌트들을 사용하여 구현될 수 있다.
회로 보호부(2)는 입력 콤포넌트(21), 출력 콤포넌트(22), 전류 검출기(23), 파워 스위치(24), 제어 모듈(26), 파워부(27) 및 킬 스위치(28)를 포함한다. 파워부(27)는 외부 전원(93)으로부터 파워를 수신하고 프로세서(26)에 전기를 공급하는 트래스포머(transformer)임에 유의해야 한다.
입력 콤포넌트(21)는 도 2의 실시예에서 설명된 것을 사용하여 구현될 수 있다. 출력 콤포넌트(22)는 제1 출력 포트(221) 및 제2 출력 포트(222)를 포함한다. 전류 검출기(23)는 입력 콤포넌트(21)의 제2 포트(212) 및 출력 콤포넌트(22)의 제2 출력 포트(222) 사이에 연결된다. 파워 스위치(24)는 입력 콤포넌트(21)의 제1 포트(211) 및 출력 콤포넌트(22)의 제1 출력 포트(221) 사이에 연결된다. 제1 출력 포트(221)는 파워 인버터(92)의 제1 수신 노드(921)에도 연결되고, 제2 출력 포트(222)는 파워 인버터(92)의 제2 수신 노드(922)에도 연결된다. 본 구성에서, 입력 컴포넌트(21)의 제1 및 제2 포트들(211, 212)은 태양광 발전 모듈(91)로부터 함께 태양광 발전 신호를 수신하고, 출력 컴포넌트(22)의 제1 및 제2 출력 포트들(221, 222)은 파워 인버터(92)에 함께 태양광 발전 신호를 출력한다. 전류 검출기(23) 및 파워 스위치(24)의 동작들은 도 2의 실시예에서 설명된 것들과 유사할 수 있음에 유의해야 하고, 그 세부 내용은 간결성을 위해 여기에서는 생략된다.
제어 모듈(26)은 전류 검출기(24), 파워 스위치(24), 파워부(27) 및 프로세서(3)에 연결된다. 파워부(27)는, 외부 전원(93)에 연결된 킬 스위치(28)에 연결된다. 즉, 본 실시예에서 회로 보호부(2)는 외부 전원(93)에 의해 파워를 공급받는다.
본 실시예에서, 제어 모듈(26)이 파워 스위치(24)를 제어하여 폐회로 상태로 절환하는 경우, 제1 출력 포트(221) 및 제1 포트(211) 사이에 전기적 연결이 이뤄진다. 제어 모듈(26)이 파워 스위치(24)를 제어하여 개방회로 상태로 절환하는 경우, 제1 출력 포트(221) 및 제1 포트(211) 사이에 전기적 연결이 끊어진다.
사용 중, 태양광 발전 그리드(9)가 가동된 경우, 파워 스위치(24)는 폐회로 상태에 있고, 태양광 발전 신호는 태양광 발전 모듈(91)로부터 회로 보호부(2)를 통해 파워 인버터(92)로 흐른다. 이 경우, 전류 검출기(23)를 흐르는 전류의 양 및 파워 인버터(92)에 의해 출력된 변환된 파워 신호의 전류의 양은 프로세서(3)로 송신된다.
상기 변환된 파워 신호의 전류량이 0이고, 전류 검출기를 흐르는 전류량이 0이 아닌 것으로 판단된 경우, 프로세서(3)는 태양광 발전 모듈(91)이 거동하고 있고, 파워 인버터(92)가 거동하지 않는다고 판단할 수 있다. 이 경우, 태양광 발전 신호가 계속해서 거동하지 않는 파워 인버터(92)로 송신된다면, 회로 단락 , 스파크 또는 화제 등과 같은 부작용이 일어날 수 있다. 그런 경우, 프로세서(3)는 제어 모듈(26)을 제어하여 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환하도록 프로그래밍될 수 있다. 개방회로 상태에서, 태양광 발전 신호는 회로 보호부(2)를 통과할 수 없고, 따라서 거동하지 않는 파워 인버터(92)에 도달할 수 없어 잠재적인 사고를 방지한다.
킬 스위치(28)는 보통 전류가 외부 전원(93)으로부터 파워부(27)까지 킬 스위치(28)를 통해 (제어 모듈(26)이 외부 전원(93)에 의해 파워를 공급받도록) 흐를 수 있는 도전 상태에 있다. 킬 스위치(28)는 수동 동작을 가능하게 하는 수동 인터페이스 (예를 들어, 버튼, 레버 등) 및/또는 원격 동작을 가능하게 하는 원격 인터페이스 (예를 들어, 무선 신호를 수신할 수 있는 무선 통신 칩)를 포함하여 킬 스위치(28)를 통해 전류가 흐를 수 없는 비도전 상태로 절환할 수 있게 한다. 킬 스위치(28)가 비도전 상태에 있는 경우, 회로 보호부(2)의 제어 모듈(26)은 파워를 공급받지 못하게 되어, 파워 스위치(24)가 파워 부족으로 차단(cutoff) 모드로 절환되기 때문에 태양광 발전 신호는 회로 보호부(2)를 통과할 수 없다. 이 구성에서, 비상상황이 발생하고 태양광 발전 그리드(9)가 즉시 전원 차단될 필요가 있는 경우, 관련 인원은 킬 스위치(28)를 동작시켜 비도전 상태로 절환할 수 있다.
본 실시예에서, 온도 센서(4)와 관련된 프로세서(3)의 동작들, 및 파워 인버터(92)로부터의 태양광 발전 신호의 전압 값은 도 2의 실시예에 설명된 것들과 유사한 방식으로 구현될 수 있음에 유의해야 하고, 그 자세한 내용은 간결성을 위해 여기서는 생략된다.
도 5는 본 개시의 일실시예에 따른 태양광 발전 그리드(9)에 사용될 이상 검출 시스템을 도시한 블록도이다. 본 실시예에서, 태양광 발전 그리드(9)는 5개의 태양광 발전 모듈(91) 및 3개의 파워 인버터(92)를 포함한다. 태양광 발전 모듈(91) 각각은 도 4의 실시예에서 설명된 것을 사용하여 구현될 수 있다.
사용 중, 파워 인버터들(92) 각각은 하나 이상의 태양광 발전 모듈(91)에 연결되어 그로부터 태양광 발전 신호(들)을 수신할 수 있다. 도 5의 실시예에서, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)는 3개의 태양광 발전 모듈들(91)에 연결된다. 따라서, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)는 세 개의 연결된 태양광 발전 모듈들(91) 각각으로부터 파워 추출을 최대화하도록 파워 인버터(92)를 구성하는 3개의 MPPT 모듈들로 구현될 수 있다. MPPT 모듈들의 동작들은 관련 기술에서 잘 알려져 있음에 유의해야 하고, 그 세부 사항은 간결성을 위해 여기에서는 생략하기로 한다.
추가적으로, 가장 위에 있는 파워 인버터(92)는 연결된 태양광 발전 모듈들(91) 각각과 연관된 복수의 파라미터들을 태양광 발전 모듈(91)에 대응하는 MPPT 모듈을 통해 측정할 수 있다. 파워 인터버(92)에서 본 입력 임피던스가 미리 정해진 임피던스보다 낮다고 판단되는 경우, 파워 인버터(92)는 에러 신호를 생성하도록 진행한다.
본 실시예에서, 태양광 발전 그리드(9)는 외부 전원(93)을 포함한다. 이상 검출 시스템은 5개의 회로 보호부(2), 프로세서(3) 및 온도 센서(4)를 포함한다. 이 실시예에서 각 콤포넌트는 도 4의 실시예에서 설명된 대응하는 콤포넌트를 사용하여 구현될 수 있고, 회로 부호부들(2)의 일부 콤포넌트들은 간결성을 위해 도 5에서 생략되었다.
회로 보호부들(2) 각각은 태양광 발전 모듈들(91) 각각과 파워 인버터들(92) 중 하나 사이에 배치되고, 킬 스위치(28)를 통해 외부 전원(93)에 의해 파워를 공급받으며, 프로세서(3)와 연결된다. 본 실시예에서, 최상위 3개의 회로 보호부들(2)은 최상위 파워 인버터(92)와 연결된다. 다른 실시예들에서, 태양광 발전 모듈들(91), 회로 부호부들(2) 및 파워 인버터들(92)에서 다른 연결 관계들이 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
회로 보호부들(2) 중 어느 하나가 긴급하게 파워 공급이 중단될 필요가 있는 경우, 대응하는 킬 스위치(28)는 도 4의 실시예에 설명된 것처럼 비도전 상태로 절환되도록 동작될 수 있다. 그런 경우, 태양광 발전 신호는 회로 보호부(2)를 통과할 수 없다.
본 실시예에서, 프로세서(3)는 이상 검출 시스템에 대해 리셋 동작을 주기적으로 (예를 들어, 하루에 한 번) 수행하도록 프로그램될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(3)는 매일 어느 시간에 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 각각 제어하여 해당 파워 스위치들(24)을 각각 개방회로 상태로 절환하도록 프로그래밍될 수 있다.
미리 정해진 시간 구간 (예를 들어, 1분) 후, 프로세서(3)는 해당 파워 스위치(24)들이 폐회로 상태로 절환하여 동작을 재시작할 수 있도록 제어 회로부들(2)의 제어 모듈들(2)을 제어하도록 프로그래밍될 수 있다. 일부 실시예에서, 리셋 동작은 회로 보호부들(2)에 대해 순차적으로 이뤄질 수 있다. 즉, 프로세서(3)는 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 제어하여 해당 파워 스위치들(24)을 폐회로 상태로 하나씩 절환하도록 제어할 수 있다.
본 실시예에서, 파워 인버터들(92) 각각은 전기적으로 연결된 각 태양광 발전 모듈(91)에 의해 출력된 태양광 발전 신호의 DC 전압 값을 측정하여 파워 인버터(92)에서 본 입력 임피던스를 측정하는 것으로 설정되었다. 따라서, 파워 인버터들(92) 중 어느 하나의 경우, 파워 인버터(92)에 의해 검출된 입력 임피던스가 연관된 정상 값(normal value)과 다르다고 판단된 경우, 파워 인버터(92)는 프로세서(3)로 에러 신호를 송신하도록 진행되어 셧다운한다. 파워 인버터(92)로부터의 에러 신호 수신에 응답하여, 프로세서(3)는 고장 수리모드로 동작한다.
상세하게, 고장 수리 모드에서, 파워 인터버(92)에 연결된 회로 보호부들(2) 각각에 대해, 프로세서(3)는 먼저 회로 보호부(2)의 제어 모듈(26)을 제어하여 해당 파워 스위치(24)를 개방회로 상태로 절환한다. 예를 들어, 도 5의 실시예에서, 에러 신호가 최상위 파워 인버터(92)로부터 수신되는 경우, 프로세서(3)는 회로 보호부들(2)의 최상위 세 개의 제어 모듈들(26)을 제어하여 파워 스위치들(24)을 개방회로 상태로 절환한다.
그런 다음, 파워 인버터(92)가 가동된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(3)는 파워 인버터(92)에 연결된 회로 보호부들(2)의 제어 모듈들(26)을 하나씩 제어하여, 해당 파워 스위치들(24)을 미리 정해진 시간 구간 (예를 들어, 1분) 동안 폐회로 상태로 절환한 다음, 해당 파워 스위치들(24)을 개방회로 상태로 다시 절환하는 테스트 과정을 수행한다.
도 5의 최상위 파워 인버터(92)를 예로 든다면, 테스트 과정에서, 최상위 파워 인버터(92)가 에러 신호를 송신한 후, 최상위 세 개의 회로 보호부들(2)의 세 개의 파워 스위치들(24) 각각은 미리 정해진 시간 구간 동안 폐회로 상태로 하나씩 절환될 것이다. 미리 정해진 각 시간 구간 동안, 프로세서(3)는 에러 신호가 최상위 파워 인버터(92)로부터 아직 수신되는지 여부를 판단하여, 해당 태양광 발전 모듈들(91)의 어느 것(들)이 거동하지 않는지를 판단한다. 그런 다음, 파워 스위치들(24) 각각에 대해, 프로세서(3)는, 에러 신호가 파워 인버터들(92) 중 하나로부터 수신되었는지 여부에 기반하여 파워 스위치(24)에 연결된 태양광 발전 그리드(9)의 콤포넌트가 거동하는지 여부를 판단하고, 그 판단의 결과를 나타내고 추가 분석에 사용될 수 있는 메시지를 생성한다. 일부 경우에서, 프로세서(3)는 해당 파워 스위치(24)를 폐회로 상태로 절환하도록 거동하는 것으로 판단된 파워 인버터들(92) 중 하나에 연결된 회로 보호부들(2) 각각의 제어 모듈(26)을 제어하도록 더 구성되어, 거동하지 않는 것으로 판단된 태양광 발전 그리드(9)의 일부(들)을 관련 인원이 수리하도록 진행한다.
본 실시예에서, 온도 센서(4)와 관련된 프로세서(3)의 동작들, 및 파워 인버터들(92) 각각으로부터의 태양광 발전 신호의 전압 값은 도 2의 실시예에 설명된 것들과 유사한 방식으로 구현될 수 있음에 유의해야 하고, 그 자세한 내용은 간결성을 위해 여기서는 생략된다.
요약하면, 본 개시의 실시예들은 태양광 발전 그리드의 전단(front end)에 설치될 수 있는 이상 검출 시스템을 제공한다. 상세하게, 이상 검출 시스템은 적어도 하나의 태양광 발전 모듈 및 적어도 하나의 파워 인버터 사이에 배치될 수 있다. 이상 검출 시스템의 구성을 사용하여, 태양광 발전 모듈의 일부 (예를 들어, 태양광 패널들 중 하나 이상) 또는 파워 인버터의 일부가 거동하지 않게 되는 경우, 또는 부정적인(adverse) 상황 (예를 들어, 화재)이 발생한 경우, 이상 검출 시스템은 태양광 발전 그리드에 추가 손상을 방지하도록 태양광 발전 신호가 파워 인버터로 송신되는 것을 자동으로 방지하거나 또는 방지하도록 제어될 수 있다. 추가적으로, 동작하는 동안, 이상 검출 시스템은 리셋 동작을 수행하도록 제어될 수 있고, 에러 신호가 발생되는 경우, 태양광 발전 그리드의 어느 부분이 수리가 필요한지를 판단하도록 고장수리 동작을 수행하도록 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 이상 검출 시스템은 관련 인원이 긴급 상황에서 회로 보호부의 파워 공급을 즉시 중단할 수 있도록 킬 스위치를 포함한다.
전술한 설명에서, 설명의 목적을 위해, 본 발명의 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 특정한 세부사항들이 개시되었다. 그러나, 당업자라면, 하나 이상의 다른 실시예들이 이러한 특정 세부사항들 없이도 실시될 수 있음을 명백히 알 것이다. 본 명세서를 통해 "일 실시예", "실시예", 서수의 표시가 있는 실시예 등에 대한 참조는 특정 특징, 구조 또는 특성이 본 개시의 실시에 포함될 수 있음을 의미한다는 것도 이해되어야 한다. 설명에서 개시 내용을 간소화하고 다양한 발명의 양태들의 이해를 도울 목적으로 단일 실시예, 도면, 또는 그의 설명에서 각종 특징들이 때때로 함께 그룹화되고, 일실시예의 하나 이상의 특징들 또는 특정 내용들이 개시의 실시에 적당한 곳에서 다른 실시예의 하나 이상의 특징들 또는 특정 내용들과 함께 실시될 수 있음이 더 이해되어야 한다.
본 개시는 예시적인 실시예인 것으로 고려되는 것과 관련하여 기술되었지만, 본 개시는 개시된 실시예들에 한정되지 않고 각종 변형 및 등가의 구성을 망라하도록 가장 넓은 해석의 취지 및 범위 내에 포함된 다양한 구성을 포괄하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (10)

  1. 태양광 발전 그리드의 태양광 발전 모듈 및 파워 인버터 사이에 배치되되, 상기 태양광 발전 모듈이 태양광 패널, 직류 신호 형태로 서로 협력하여 태양광 발전 신호를 출력하는 제1 출력 노드 및 제2 출력 노드를 포함하고, 상기 파워 인버터가 상기 태양광 발전 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 태양광 발전 신호를 수신하고 상기 태양광 발전 신호를 교류(AC) 신호 형태로 변환된 파워 신호로 변환하여 상기 변환된 파워 신호를 출력하는, 상기 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템에 있어서,
    상기 제1 출력 노드 및 상기 제2 출력 노드에 각각 전기적으로 연결되는 제1 포트 및 제2 포트를 포함하고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트를 통해 상기 태양광 발전 신호를 수신하는 입력 콤포넌트,
    상기 제1 포트에 전기적으로 연결된 파워 스위치,
    상기 파워 스위치 및 상기 파워 인버터 사이에 전기적으로 연결된 출력 콤포넌트,
    상기 입력 콤포넌트 및 상기 출력 콤포넌트 사이에 전기적으로 연결되는 전류 검출기로서, 상기 전류 검출기를 통해 흐르는 전류의 양을 측정하는 상기 전류 검출기, 및
    상기 전류 검출기 및 상기 파워 스위치에 전기적으로 연결되고, 상기 파워 스위치가 상기 파워 스위치를 통해 전류가 흐르지 못하게 하는 개방회로 상태, 및 상기 파워 스위치가 상기 파워 스위치를 통해 전류가 흐르게 하는 폐회로 상태 사이를 상기 파워 스위치가 절환하도록 제어가능한 제어 모듈
    을 포함하는 회로 보호부; 및
    상기 제어 모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 파워 인버터에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    상기 파워 인버터에 의해 출력된 상기 변환된 파워 신호의 전류 양을 획득하고,
    상기 파워 스위치가 상기 폐회로 상태인 경우, 상기 전류 검출기를 통해 흐르는 상기 전류의 양을 획득하며,
    상기 변환된 파워 신호의 양이 0(zero)이고, 상기 전류 검출기를 흐르는 전류의 양이 0이 아닌(non-zero) 경우, 상기 파워 스위치를 상기 개방회로 상태로 절환하도록 상기 제어 모듈을 제어하고,
    상기 파워 인버터는 제1 수신 노드, 및 상기 태양광 발전 모듈의 상기 제2 출력 노드에 전기적으로 연결된 제2 수신 노드를 포함하되,
    상기 출력 콤포넌트는 상기 파워 인버터의 상기 제1 수신 노드에 전기적으로 연결되고,
    상기 회로 보호부는 상기 입력 콤포넌트 및 상기 제어 모듈 사이에 전기적으로 연결되어 상기 태양광 발전 신호에 기반하여 상기 제어 모듈에 전원을 공급하는 전원 모듈을 더 포함하며,
    상기 전류 검출기 및 상기 파워 스위치는 상기 제1 포트 및 상기 출력 콤포넌트 사이에서 전기적으로 직렬로 연결되고,
    상기 이상 검출 시스템은 복수의 태양광 발전 모듈들 및 복수의 파워 인버터들 사이에 배치되고, 상기 복수의 파워 인버터들 각각은 상기 파워 인버터에서 본 입력 임피던스를 측정하고, 상기 프로세서로 에러 신호를 송신하도록 진행하여 상기 입력 임피던스가 연관된 정상 값과 다르다고 판단되면 셧다운하며,
    상기 이상 검출 시스템은 상기 태양광 발전 모듈들 중 각 하나, 상기 파워 인버터들 중 하나, 및 상기 프로세서에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 상기 회로 보호부들을 포함하고; 그리고
    상기 파워 인버터들 중 하나로부터 상기 에러 신호의 수신에 응답하여, 상기 프로세서는 고장 수리 모드에서 동작하여
    상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부들 각각에 대해, 상기 파워 스위치가 상기 개방회로 상태로 절환하도록 상기 제어 모듈을 제어하고,
    상기 하나의 파워 인버터가 가동되었다고 판단되면, 상기 프로세서가 상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부(들)의 각 상기 제어 모듈(들)을 하나씩 제어하여 상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부(들)의 상기 파워 스위치(들) 각각을 미리 정해진 시간 구간 동안 상기 폐회로 상태로 절환하도록 제어하는 테스트 과정을 수행하며, 그리고
    상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부들 각각에 대해, 상기 파워 스위치에 연결된 상기 태양광 발전 그리드의 콤포넌트가, 상기 에러 신호가 상기 하나의 파워 인버터로부터 수신되는지 여부에 기반하여 거동하는지 (functional) 여부를 결정하는,
    이상 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는
    상기 파워 인버터로부터 상기 태양광 발전 신호의 전압 값을 수신하고;
    상기 태양광 발전 신호의 전압 값과 미리 정해진 전압 값을 비교하며; 그리고
    상기 태양광 발전 신호의 전압 값이 상기 미리 정해진 전압 값보다 낮으면 경고를 생성하도록 더 구성되는,
    이상 검출 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서에 전기적으로 연결되고 그리고 수동 동작시 셧다운 신호를 생성하여 상기 프로세서에 상기 셧다운 신호를 송신하는 수동 킬 스위치를 더 포함하고,
    상기 수동 킬 스위치로부터의 상기 셧다운 신호 수신에 응답하여, 상기 프로세서는 상기 제어 모듈을 제어하여 상기 파워 스위치를 상기 개방회로 상태로 절환되도록 제어하는,
    이상 검출 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서에 전기적으로 연결되어 주기적으로 주위 온도를 독출하는 온도 센서를 더 포함하되,
    상기 프로세서는 주기적으로 상기 독출된 주위 온도를 획득하고, 상기 온도 센서의 연속 독출 온도 각각이 미리 정해진 임계치보다 높다고 판단되면, 상기 프로세서는 상기 제어 모듈을 제어하여 상기 파워 스위치가 상기 개방회로 상태로 절환되도록 제어하는,
    이상 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이상 검출 시스템은 복수의 태양광 발전 모듈들 및 적어도 하나의 파워 인버터 사이에 배치되고, 각각이 상기 태양광 발전 모듈들 중 각 하나, 상기 적어도 하나의 파워 인버터 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결되는 복수의 회로 보호부들을 포함하되,
    수동 셋업 동작에 응답하여, 상기 프로세서는 상기 프로세서가 주기적으로 상기 회로 보호부들의 제어 모듈들 각각을 제어하여 상기 회로 보호부들의 상기 파워 스위치들 각각을 미리 정해진 시간 구간 동안 상기 개방회로 상태로 절환하도록 제어하는 리셋 모드로 동작하도록 구성되는,
    이상 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 고장 수리 모드 동안, 상기 프로세서는
    상기 파워 스위치들 중 특정한 하나가 상기 폐회로 상태에 있으면 에러 신호가 수신되지 않는다는 판단에 응답하여, 상기 회로 보호부들 각각의 상기 제어 모듈 중 대응하는 제어 모듈을 제어하고, 상기 고장 수리 모드 구현 후 상기 하나의 파워 스위치를 상기 폐회로 상태로 절환하도록 더 구성되는, 이상 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 파워 스위치는 실리콘 제어 정류기(silicon controlled rectifier), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(insulated gate bipolar transistor), 및 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor) 중 하나를 포함하는, 이상 검출 시스템.
  8. 태양광 발전 그리드의 태양광 발전 모듈 및 파워 인버터 사이에 배치되되, 상기 태양광 발전 모듈이 태양광 패널, 및 직류 신호 형태로 서로 협력하여 태양광 발전 신호를 출력하는 제1 출력 노드 및 제2 출력 노드를 포함하고, 상기 파워 인버터가 상기 태양광 발전 모듈에 전기적으로 연결되어 상기 태양광 발전 신호를 수신하고 상기 태양광 발전 신호를 교류(AC) 신호 형태로 변환된 파워 신호로 변환하여 상기 변환된 파워 신호를 출력하는, 상기 태양광 발전 그리드용 이상 검출 시스템에 있어서,
    상기 제1 출력 노드 및 상기 제2 출력 노드에 각각 전기적으로 연결되는 제1 포트 및 제2 포트를 포함하고, 상기 태양광 발전 모듈로부터 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트를 통해 상기 태양광 발전 신호를 수신하는 입력 콤포넌트,
    상기 제1 포트에 전기적으로 연결된 파워 스위치,
    상기 파워 스위치 및 상기 파워 인버터 사이에 전기적으로 연결된 출력 콤포넌트,
    상기 입력 콤포넌트 및 상기 출력 콤포넌트 사이에 전기적으로 연결되는 전류 검출기로서, 상기 전류 검출기를 통해 흐르는 전류의 양을 측정하는 상기 전류 검출기, 및
    상기 전류 검출기 및 상기 파워 스위치에 전기적으로 연결되고, 상기 파워 스위치가 상기 파워 스위치를 통해 전류가 흐르지 못하게 하는 개방회로 상태, 및 상기 파워 스위치가 상기 파워 스위치를 통해 전류가 흐르게 하는 폐회로 상태 사이를 상기 파워 스위치가 절환하도록 제어가능한 제어 모듈
    을 포함하는 회로 보호부; 및
    상기 제어 모듈에 전기적으로 연결되고, 상기 파워 인버터에 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는
    상기 파워 인버터에 의해 출력된 상기 변환된 파워 신호의 전류 양을 획득하고,
    상기 파워 스위치가 상기 폐회로 상태인 경우, 상기 전류 검출기를 통해 흐르는 상기 전류의 양을 획득하며,
    상기 변환된 파워 신호의 양이 0(zero)이고, 상기 전류 검출기를 흐르는 전류의 양이 0이 아닌(non-zero) 경우, 상기 파워 스위치를 상기 개방회로 상태로 절환하도록 상기 제어 모듈을 제어하고,
    상기 회로 보호부는 상기 제어 모듈에 전기적으로 연결되는 파워부, 및 상기 파워부 및 외부 전원 사이에 전기적으로 연결되는 킬 스위치를 더 포함하고; 그리고
    상기 킬 스위치는 상기 제어 모듈이 상기 외부 전원에 의해 파워가 공급되는 도전 상태, 및 상기 제어 모듈에 파워가 공급되지 않는 비도전 상태 사이를 절환하고,
    상기 이상 검출 시스템은 복수의 태양광 발전 모듈들 및 복수의 파워 인버터들 사이에 배치되고, 상기 복수의 파워 인버터들 각각은 상기 파워 인버터에서 본 입력 임피던스를 측정하고, 상기 프로세서로 에러 신호를 송신하도록 진행하여 상기 입력 임피던스가 연관된 정상 값과 다르다고 판단되면 셧다운하며,
    상기 이상 검출 시스템은 상기 태양광 발전 모듈들 중 각 하나, 상기 파워 인버터들 중 하나, 및 상기 프로세서에 각각 전기적으로 연결되는 복수의 상기 회로 보호부들을 포함하고; 그리고
    상기 파워 인버터들 중 하나로부터 상기 에러 신호의 수신에 응답하여, 상기 프로세서는 고장 수리 모드에서 동작하여
    상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부들 각각에 대해, 상기 파워 스위치가 상기 개방회로 상태로 절환하도록 상기 제어 모듈을 제어하고,
    상기 하나의 파워 인버터가 가동되었다고 판단되면, 상기 프로세서가 상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부(들)의 각 상기 제어 모듈(들)을 하나씩 제어하여 상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부(들) 의 상기 파워 스위치(들) 각각을 미리 정해진 시간 구간 동안 상기 폐회로 상태로 절환하도록 제어하는 테스트 과정을 수행하며, 그리고
    상기 하나의 파워 인버터에 연결된 상기 회로 보호부들 각각에 대해, 상기 파워 스위치에 연결된 상기 태양광 발전 그리드의 콤포넌트가, 상기 에러 신호가 상기 하나의 파워 인버터로부터 수신되는지 여부에 기반하여 거동하는지 (functional) 여부를 결정하는,
    이상 검출 시스템.
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