KR102654721B1 - Fire predictive maintenance system for solar modules equipped with arc fault detectors - Google Patents
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Abstract
본 발명은 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 입사되는 태양광을 이용하여 직류전원을 발생하는 복수개의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈에 각각 연결되어 특정조건하에서 상기 직류전원을 신속하게 차단하기 위한 복수개의 셧다운 스위치; 전류 및 전압의 변화, 고조파 또는 전자기장을 측정하여 아크결함 또는 아크발생 여부를 감지하기 위한 DC 아크 폴트 디텍터; 상기 태양광 모듈을 통해 발생된 직류전원을 교류전원으로 변화하기 위한 인버터; 및 상기 셧다운 스위치의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector, and more specifically, to a plurality of solar modules that generate direct current power using incident sunlight; a plurality of shutdown switches each connected to the solar module to quickly cut off the direct current power under specific conditions; DC arc fault detector to detect arc faults or arc occurrence by measuring changes in current and voltage, harmonics, or electromagnetic fields; An inverter for converting direct current power generated through the solar module into alternating current power; and a control unit that controls whether the shutdown switch operates.
Description
본 발명은 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템에 관한 것으로, 화재가 발생하거나 Arc 결함이 발생하는 등 위급한 상황 혹은 전기 작업시, 소방관이나 작업자들이 안전하게 사고장소에 진입하여 화재 진압 및 수리 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 태양광 모듈 단위에서 전력공급을 차단하기 위한 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector. In an emergency situation such as a fire or arc fault, or during electrical work, firefighters or workers can safely enter the accident site and prevent the fire. This relates to a fire predictive maintenance system for solar modules equipped with an arc fault detector to cut off the power supply to the solar module unit so that suppression and repair work can be performed safely.
태양광 발전설비는 건축물의 일정규모(1000㎡이상) 신증축시 전체에너지사용량대비 신재생에너지의 공급의무 비율이 2015년 15%이상으로 매년 1%씩 증가하여 2020년까지 30%이상 신재생에너지를 설치하도록 에너지관련법에 의거 의무화되어 있다.For solar power generation facilities, the mandatory ratio of new and renewable energy supply to total energy consumption when building a certain size (1,000 m2 or more) is increased by 1% every year from more than 15% in 2015, to more than 30% renewable energy by 2020. It is mandatory under energy-related laws to install.
신재생에너지는 지열, 태양열, 태양광 등을 이용한 시설물로 설치비용이 적고 공간활용도가 높은 태양광 발전설비를 많이 시설하고 있으며, 태양광 발전설비란 태양광의 입사에 의한 전지에너지를 생산하는 것으로 태양전지판, 구조물, 접속함, 인버터, 충전장치, 축전지 등으로 구성되어 있다.Renewable energy is a facility that uses geothermal heat, solar heat, and solar energy, and many solar power generation facilities are installed with low installation costs and high space utilization. Solar power generation facilities are those that produce battery energy by incident sunlight. It consists of a battery panel, structure, junction box, inverter, charging device, storage battery, etc.
이에 대해 보다 구체적으로 살펴보면 태양전지판 그룹으로 이루어진 태양전지판 어레이, 접속함, 인버터, 전기설비 등으로 계통을 이루고 있으며, 태양전지판 어레이는 복수 개의 태양전지판이 전기적으로 직렬로 연결되어 한 개의 직렬회로로 구성되어 전력을 생산하고, 복수 개의 직렬회로에 생산된 전력이 접속함 내부 각 회로에 준한 연결단자에 전기적으로 연결하여 종합적으로 병렬 결선되어, 접속함의출력부가 전기적으로 연결되어 인버터의 입력부로 발전전력이 공급됨으로서 태양전지판에서 생산된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상용전기 계통에 전기적으로 연계된다.Looking at this in more detail, it consists of a solar panel array consisting of a group of solar panels, a junction box, an inverter, and electrical equipment. The solar panel array consists of a plurality of solar panels electrically connected in series to form a series circuit. The power produced in a plurality of series circuits is electrically connected to the connection terminal corresponding to each circuit inside the connection box and connected in parallel, so that the output of the connection box is electrically connected and the generated power is transmitted to the input of the inverter. As it is supplied, the direct current power produced by the solar panel is converted into alternating current power and is electrically connected to the commercial electric system.
한편, 상기 통상의 태양광발전설비 계통으로 설치가 급격히 늘어남으로써 화재발생건수도 대폭 증가하고 있는 실정으로 전국적으로 발생한 태양광발전설비의 화재건수 발생현황에 따르면 2010년에 불과 2건이던 것이 2011년~2013년까지 3년간은 매년 7건씩 늘어 2014년도는 2013년 대비 143%가 증가한 17건으로 급증하고 있는 실정으로 소방서의 연구조사와 실험결과 45%이상이 접속함에 원인이 있다는 결과가 나왔다.Meanwhile, as the installation of the normal solar power generation facility system is rapidly increasing, the number of fires is also increasing significantly. According to the number of fires in solar power generation facilities nationwide, there were only 2 cases in 2010 in 2011. The number of cases increased by 7 each year for the three years until 2013, and in 2014, the number of cases increased rapidly to 17, an increase of 143% compared to 2013. As a result of research and testing by the fire department, it was found that more than 45% of cases were due to access.
위와 같이 종래의 태양광발전설비 계통에 있어, 화재가 발생하면 화재를 진화하는 과정에서 자칫 관리자 및 소화활동인이 감전사고에 노출될 확률이 높다는 점이며, 그 이유는 태양광발전설비는 화재가 발생하더라도 태양빛에 의하여 태양전지판은 계속 전력을 생산하기 때문이다.As mentioned above, in the conventional solar power generation facility system, if a fire occurs, there is a high probability that managers and fire extinguishers will be exposed to electric shock during the process of extinguishing the fire. This is because solar power generation facilities are prone to fire. This is because solar panels continue to produce electricity through sunlight.
이러한 문제점을 해결하고자 특허문헌 1은 태양광모듈과 접속함의 입력단의 접속불량, 복수의 태양전지모듈과 직렬로 연결되는 라이별 퓨즈 및 다이오우드의 접속불량 등을 정밀하게 검출할 수 있는 태양광발전시스템의 접속함 접속불량 검출장치이며, 특허문헌 2는 인버터의 입력라인 각각에 설치된 전류감지수단에서 감지된 전류를 비교하여 전류누설 여부를 감지한 후 누설전류가 발생한 태양광 패널을 찾을 수 있게 하는 기술이고, 특허문헌 3은 내부에 설치된 확산분말소화기에 의해 화재에 신속하게 대응하여 진압하는 기술로, 상기의 태양전지판의 발전전력을 접속함 외부에서 차단할 수 있는 기술이 없어 화재 진압시 감전 등의 위험이 있는 문제점이 있었다.In order to solve these problems, Patent Document 1 describes a solar power generation system that can precisely detect poor connection between solar modules and the input terminal of the connection box, and poor connection of fuses and diodes for each line connected in series with multiple solar cell modules. It is a connection box connection detection device, and Patent Document 2 is a technology that detects current leakage by comparing the current detected by the current detection means installed on each input line of the inverter and then finds the solar panel where the leakage current occurred. Patent Document 3 is a technology that quickly responds to and extinguishes fires using an internally installed diffusion powder fire extinguisher. There is no technology that can block the generated power from the solar panel from the outside, so there is a risk of electric shock etc. when extinguishing a fire. There was a problem with this.
선행기술문헌Prior art literature
특허문헌 1. 한국등록특허 제10-1479285호(2014.12. 29)Patent Document 1. Korean Patent No. 10-1479285 (December 29, 2014)
특허문헌 2. 한국등록특허 제10-1491013호(2015. 02. 02)Patent Document 2. Korean Patent No. 10-1491013 (2015. 02. 02)
특허문헌 3. 한국등록특허 제10-1572988호(2015.11. 24)Patent Document 3. Korean Patent No. 10-1572988 (November 24, 2015)
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 먼저 화재가 발생하거나 Arc 결함이 발생하는 등 위급한 상황 혹은 시스템의 유지, 관리 및 보수를 위한 전기 작업시, 소방관이나 작업자들이 안전하게 사고장소에 진입하여 화재 진압 및 수리 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 태양광 모듈 단위에서 전력공급을 차단할 수 있는 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템의 제공을 목적으로한다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems. First, in emergency situations such as fire or arc defects, or during electrical work for system maintenance, management and repair, firefighters and workers can safely reach the accident site. The purpose is to provide a fire predictive maintenance system for solar modules equipped with an arc fault detector that can cut off the power supply to the solar module unit so that fire suppression and repair work can be safely performed upon entry.
아울러, 클라우드 서버와 모바일 앱을 통해 관리자가 모니터링이 가능하게 함으로써 효율적인 태양광 발전효율 진단과 통합 안전관리가 가능한 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템의 제공을 다른 목적으로한다.In addition, the other purpose is to provide a fire prediction and maintenance system for solar modules equipped with an arc fault detector that enables efficient solar power generation efficiency diagnosis and integrated safety management by enabling managers to monitor through cloud servers and mobile apps.
한편, 본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Meanwhile, the objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상술한 목적들을 달성하 위하여 입사되는 태양광을 이용하여 직류전원을 발생하는 복수개의 태양광 모듈, 상기 태양광 모듈에 각각 연결되어 특정조건하에서 상기 직류전원을 신속하게 차단하기 위한 복수개의 셧다운 스위치, 전류 및 전압의 변화, 고조파 또는 전자기장을 측정하여 아크결함 또는 아크발생 여부를 감지하기 위한 DC 아크 폴트 디텍터, 상기 태양광 모듈을 통해 발생된 직류전원을 교류전원으로 변화하기 위한 인버터 및 상기 셧다운 스위치의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다. A fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention includes a plurality of solar modules that generate direct current power using incident sunlight to achieve the above-mentioned purposes, the solar power A plurality of shutdown switches each connected to the module to quickly cut off the DC power under specific conditions, a DC arc fault detector to detect arc defects or arc occurrence by measuring changes in current and voltage, harmonics, or electromagnetic fields, It may include an inverter for changing direct current power generated through a solar module into alternating current power, and a control unit that controls whether the shutdown switch operates.
바람직하게 상기 시스템은 상기 태양광 모듈의 전류, 전압 및 케이블의 온도를 모니터링 하기 위한 수단 및 상기 태양광 모듈의 I-V 커브를 측정하여 태양광 모듈의 노후화 정도를 판단하기 위한 수단이 더 구비될 수 있다. Preferably, the system may further include means for monitoring the current, voltage, and temperature of the cable of the solar module and means for determining the degree of aging of the solar module by measuring the I-V curve of the solar module. .
바람직하게 상기 시스템은 상기 인버터에서 변화된 교류전원의 손실량을 측정하기 위한 수단이 구비되며 측정된 손실량 정보는 상기 제어부로 전달될 수 있다. Preferably, the system is equipped with a means for measuring the loss amount of AC power changed in the inverter, and the measured loss amount information can be transmitted to the control unit.
바람직하게 상기 시스템은 가스, 화염 또는 화염온도를 측정하여 화재발생여부를 감지하고 감지된 정보를 상기 제어부로 전달하기 위한 화재감지센서가 더 구비될 수 있다. Preferably, the system may further be equipped with a fire detection sensor to detect whether a fire has occurred by measuring gas, flame, or flame temperature and to transmit the detected information to the control unit.
바람직하게 상기 시스템은 관리자가 필요에 따라 셧다운 명령을 상기 제어부로 전달하기 위한 수단이 더 구비될 수 있다. Preferably, the system may be further equipped with a means for the administrator to transmit a shutdown command to the control unit as needed.
바람직하게 상기 시스템은 상기 제어부를 통해 전달된 각종 정보 및 셧다운 수행이력을 분석 및 저장하기 위하 클라우드 서버가 더 구비되며, 상기 클라우드 서버에 저장된 정보는 관리자의 모바일 기기로 전송될 수 있다. Preferably, the system is further equipped with a cloud server to analyze and store various information transmitted through the control unit and shutdown performance history, and the information stored in the cloud server can be transmitted to the administrator's mobile device.
본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 화재가 발생하거나 Arc 결함이 발생하는 등 위급한 상황 혹은 시스템의 유지, 관리 및 보수를 위한 전기 작업시, 소방관이나 작업자들이 안전하게 사고장소에 진입하여 화재 진압 및 수리 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 태양광 모듈 단위에서 전력공급을 차단할 수 있으며, 클라우드 서버와 모바일 앱을 통해 관리자가 모니터링이 가능하게 함으로써 효율적인 태양광 발전효율 진단과 통합 안전관리가 가능한 우수한 효 과가 있다.A fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention is used by firefighters in emergency situations such as fire or arc defects or during electrical work for system maintenance, management, and repair. The power supply can be cut off at the solar module level so that workers can safely enter the accident site and safely carry out fire suppression and repair work. Efficient solar power generation is achieved by enabling managers to monitor through a cloud server and mobile app. It has excellent effects in terms of efficiency diagnosis and integrated safety management.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템의 개념도다.1 is a conceptual diagram of a fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다. The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible, but in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant. In this case, it is not a simple name of the term, but the meaning described or used in the specific content for practicing the invention. The meaning should be understood by taking into account.
이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시 예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the attached drawings.
이와 관련하여 먼저 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템의 개념도로, 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 입사되는 태양광을 이용하여 직류전원을 발생하는 복수개의 태양광 모듈을 포함한다. In relation to this, FIG. 1 is a conceptual diagram of a fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the arc fault detector according to an embodiment of the present invention is The fire prediction and maintenance system of the provided solar module includes a plurality of solar modules that generate direct current power using incident sunlight.
이때, 상기 태양광 모듈은 상술한 바와 같이 태양광에 의해 직류전원을 발생하는 발전모듈로 일반적인 태양광 발전 모듈을 이용하므로 이에 대한 특별한 한정은 두지 아니한다. At this time, as described above, the solar power module is a power generation module that generates direct current power from sunlight and uses a general solar power generation module, so there is no special limitation on this.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 태양광 모듈에 각각 연결되어 특정조건하에서 상기 직류전원을 신속하게 차단하기 위한 복수개의 셧다운 스위치를 포함한다. Meanwhile, the fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention includes a plurality of shutdown switches each connected to the solar module to quickly cut off the direct current power under specific conditions. do.
이때, 본 발명의 실시 예에 있어서는 상술한 바와 같이 태양광 모듈 단위 각각에 셧다운 스위치가 연결되며 이처럼 에레이(array) 단위가 아닌 모듈 단위에 셧다운 스위치를 연결하는 이유는 에레이 단위의 경우 셧다운 상황에서도 태양광의 입사에 따른 DC 전원의 발전이 계속적으로 이루어지기 때문에 화재진압자나 관리자의 감전사고와 같은 문제가 발생할 수 있다.At this time, in the embodiment of the present invention, a shutdown switch is connected to each solar module unit as described above. The reason why the shutdown switch is connected to the module unit rather than the array unit is that in the case of the array unit, the sun is Because DC power generation continues as light enters the system, problems such as electric shock accidents for fire extinguishers or managers may occur.
이에 따라 상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시 예에 있어서는 태양광 모듈 단위에 셧다운 스위치를 연결하여 상술한 문제점을 해결한다.Accordingly, in order to solve the above-described problem, in an embodiment of the present invention, the above-mentioned problem is solved by connecting a shutdown switch to the solar module unit.
한편, 상기 셧다운 스위치는 후술한 제어부의 명령에 의해 발전 전원을 차단하는 역할을 수행하는 것으로 다양한 작동방식의 스위치를 이용할 수 있으나, 본 발명의 실시 예에 있어서는 MOSFET(n 타입 금속 산화막 반도체 전계 효과 트랜지스터) 스위치를 이용하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the shutdown switch serves to cut off the power generation power according to a command from the control unit, which will be described later. Switches of various operation methods can be used. However, in an embodiment of the present invention, a MOSFET (n-type metal oxide semiconductor field effect transistor) is used. ) It is characterized by using a switch.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 전류 및 전압의 변화, 고조파 또는 전자기장을 측정하여 아크결함 또는 아크발생 여부를 감지하기 위한 DC 아크 폴트 디텍터(DC Arc Fault Detector)를 포함한다.Meanwhile, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention is a DC arc fault detector to detect arc defects or arc occurrence by measuring changes in current and voltage, harmonics, or electromagnetic fields. (DC Arc Fault Detector).
이때, 상기 DC 아크 폴트는 PV 태양광 시스템의 DC 케이블링에서 주로 발생한 것으로, DC 케이블링에 문제가 발생할 경우 공기는 비전도성 매체지만 근접한 두 도체 사이의 높은 전위차(전압)로 인해 공기 분자가 이온화된 구성 성분으로 분해 되고 이온화된 가스 분자를 통해 한 전극에서 다른 전극으로 전하가 전달되며 PV 시스템에서 DC 아크 폴트가 발생할 때 유리, 구리 및 알루미늄을 녹이고 주변 물질의 연소를 시킬 수 있는 고온이 발생하여 화재를 야기시키는 원인인 된다.At this time, the DC arc fault mainly occurs in the DC cabling of PV photovoltaic systems. When a problem occurs in the DC cabling, air is a non-conductive medium, but air molecules are ionized due to the high potential difference (voltage) between two adjacent conductors. When a DC arc fault occurs in a PV system, high temperatures are generated that can melt glass, copper, and aluminum and cause combustion of surrounding materials. It can cause a fire.
이에 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상술한 DC 아크 폴트의 결함 또는 발생여부를 미리 감지하여 화재를 예방하거나, 상기 DC 아크 폴트에 의한 화재발생시 상술한 셧다운을 통해 화재진압자의 감전과 같은 사고를 미연에 방지할 수 있다.Accordingly, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention detects in advance the defect or occurrence of the DC arc fault described above to prevent a fire, or prevents a fire when a fire occurs due to the DC arc fault. Through the above-mentioned shutdown, accidents such as electric shock to fire extinguishers can be prevented.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 태양광 모듈을 통해 발생된 직류전원을 교류전원으로 변화하기 위한 인버터 및상기 셧다운 스위치의 작동여부를 제어하는 제어부를 포함한다. Meanwhile, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention determines whether the inverter for changing direct current power generated through the solar module into alternating current power and the shutdown switch are operating. Includes a control unit that controls.
이때, 상기 인버터는 태양광 발전에서 사용되는 일반적인 인버터를 이용하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략토록하며, 상기 제어부에 대한 상세한 설명은 후술토록 한다. At this time, since the inverter uses a general inverter used in solar power generation, a detailed description thereof will be omitted, and a detailed description of the control unit will be provided later.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 태양광 모듈의 전류, 전압 및 케이블의 온도를 모니터링 하기 위한 수단 및 상기 태양광 모듈의 I-V 커브를 측정하여 태양광 모듈의 노후화 정도를 판단하기 위한 수단이 더 구비된다.Meanwhile, a fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention includes means for monitoring the current, voltage, and temperature of the cable of the solar module and an I-V curve of the solar module. A means for measuring and determining the degree of aging of the solar module is further provided.
본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상술한 I-V 커브의 파형변화를 통해 태양광 모듈의 노후화 정도를 파악할 수 있으며 이를 통해 태양과 모듈의 교체 또는 유지보수 여부를 결정할 수 있다. The fire predictive maintenance system for photovoltaic modules equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention can identify the degree of aging of the photovoltaic module through the change in the waveform of the I-V curve described above, and thereby replace or maintain the solar module and the solar module. You can decide whether or not to receive compensation.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 인버터에서 변화된 교류전원의 손실량을 측정하기 위한 수단이 구비되며 측정된 손실량 정보는 상기 제어부로 전달된다.Meanwhile, the fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention is provided with a means for measuring the loss amount of AC power changed in the inverter, and the measured loss information is transmitted to the control unit. .
이에 대해 보다 상세히 설명하면, 본 발명의 실시 예에 따른아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 태양광 모듈에 의해 발생된 DC 전원 대비 인버터에 의해 변화된 AC 전원의 손실량에 대한 정보를 통해 기준치 이상의 손실량이 발생하는 경우 이를 태양광 모듈의 오작동 또는 점검사항으로 인식하고 이에 대한 정보를 제어부에 전달한 후, 제어부를 통해 셧다운이 진행된다.To explain this in more detail, the fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention is a system that measures the amount of loss of AC power changed by the inverter compared to the DC power generated by the solar module. If a loss amount exceeding the standard value occurs through the information, this is recognized as a malfunction or inspection item of the solar module, the information is transmitted to the control unit, and then a shutdown is performed through the control unit.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 가스, 화염 또는 화염온도를 측정하여 화재발생여부를 감지하고 감지된 정보를 상기 제어부로 전달하기 위한 화재감지센서가 더 구비된다.Meanwhile, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention detects whether a fire has occurred by measuring gas, flame, or flame temperature, and transmits the detected information to the control unit. A detection sensor is further provided.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 화재감지센서는 상술한 바와 같이 시스템 내부의 화재에 의해 발생되는 가스, 화염 및 비정상적으로 상승하는 온도를 감지하기 위한 센서로, 다양한 센서들을 이용할 수 있으며 필요에 선택된 다양한 개수로 구비될 수 있다. As described above, the fire detection sensor according to an embodiment of the present invention is a sensor for detecting gases, flames, and abnormally rising temperatures generated by fires inside the system. Various sensors can be used and various sensors selected as needed. It can be provided in quantity.
한편, 상기 화재감지센저를 통해 감지된 화재발생 정보는 상기 제어부로 전달되며 화재진압시 발생될 수 있는 소방관의 감전사고를 미연에 방지하기 위하여 제어부는 전달된 정보를 통해 화재발생여부를 감지 태양광 모듈의 셧다운을 수행한다. Meanwhile, the fire occurrence information detected through the fire detection sensor is transmitted to the control unit, and in order to prevent electric shock accidents of firefighters that may occur during fire suppression, the control unit detects whether a fire has occurred through the transmitted information. Performs module shutdown.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상술한 화재발생 여부와 관계없이 관리자의 필요에 따라 셧다운 명령을 상기 제어부로 전달하기 위한 수단이 더 구비된다.Meanwhile, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention further includes means for transmitting a shutdown command to the control unit according to the needs of the manager, regardless of whether the above-mentioned fire occurs. do.
이는 화재발생과 같은 비상상황 외에 관리자가 설치된 태양광 모듈의 정기점검과 같은 관리, 유지보수를 수행함에 있어 태양광 모듈에 접근하는 관리자의 안전사고를 미연에 방지하기 위한 것으로, 관리자가 제어부에 셧다운 명령을 직접(수동으로) 전달함으로써 수행된다.This is to prevent safety accidents caused by managers accessing solar modules when performing management and maintenance, such as regular inspection of installed solar modules, in addition to emergency situations such as fire outbreaks. The administrator must shut down the control unit. It is performed by passing commands directly (manually).
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상기 제어부를 통해 전달된 각종 정보 및 셧다운 수행이력을 분석 및 저장하기 위하 클라우드(Cloud) 서버가 더 구비되며, 상기 클라우드 서버에 저장된 정보는 별도의 앱(App)을 통해 관리자의 모바일 기기로 전송된다.Meanwhile, the fire predictive maintenance system for a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention further includes a cloud server to analyze and store various information transmitted through the control unit and the shutdown performance history. The information stored in the cloud server is transmitted to the manager's mobile device through a separate app.
즉, 상술한 구성을 통해 관리자는 태양광 모듈의 고장, 오작동여부 및 문제의 발생지점, 셧다운 이력 및 수행결과 등을 용이하고 신속하게 보고 및 분석이 가능하며 이에 대한 관리, 유지 및 보수가 가능하다.In other words, through the above-described configuration, managers can easily and quickly report and analyze solar module failures, malfunctions, problem occurrence points, shutdown history, and performance results, and manage, maintain, and repair them. .
결과적으로 본 발명의 실시 예에 따른 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템은 상술한 기술적 구성들을 통해 화재가 발생하거나 Arc 결함이 발생하는 등 위급한 상황 혹은 시스템의 유지, 관리 및 보수를 위한 전기 작업시, 소방관이나 작업자들이 안전하게 사고장소에 진입하여 화재 진압 및 수리 작업을 안전하게 수행할 수 있도록 태양광 모듈 단위에서 전력공급을 차단할 수 있으며, 클라우드 서버와 모바일 앱을 통해 관리자가 모니터링이 가능하게 함으로써 효율적인 태양광 발전효율 진단과 통합 안전관리가 가능한 우수한 효 과가 있다.As a result, the fire predictive maintenance system of a solar module equipped with an arc fault detector according to an embodiment of the present invention is capable of preventing emergency situations such as fire or arc defects through the above-mentioned technical configurations, or maintenance, management and During electrical work for repairs, the power supply can be cut off at the solar module level so that firefighters or workers can safely enter the accident site and perform fire suppression and repair work safely, and can be monitored by the manager through a cloud server and mobile app. By making this possible, there is an excellent effect of efficient solar power generation efficiency diagnosis and integrated safety management.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다 할 것이다.As discussed above, the present invention has been illustrated and described by way of preferred embodiments, but it is not limited to the above-described embodiments and is intended to be used by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. Various changes and modifications may be possible.
Claims (6)
상기 태양광 모듈에 각각 연결되어 특정조건하에서 상기 직류전원을 신속하게 차단하기 위한 복수개의 MOSFET 셧다운 스위치;
전류 및 전압의 변화, 고조파 또는 전자기장을 측정하여 아크결함 또는 아크발생 여부를 감지하기 위한 DC 아크 폴트 디텍터;
상기 태양광 모듈을 통해 발생된 직류전원을 교류전원으로 변화하기 위한 인버터;
상기 셧다운 스위치의 작동여부를 제어하는 제어부;
상기 태양광 모듈의 전류, 전압 및 케이블의 온도를 모니터링 하기 위한 수단; 및
상기 태양광 모듈의 I-V 커브를 측정하여 태양광 모듈의 노후화 정도를 판단하기 위한 수단이 더 구비되되,
상기 인버터에서 변화된 교류전원의 손실량을 측정하기 위한 수단이 구비되며 측정된 손실량 정보는 상기 제어부로 전달되며,
가스, 화염 또는 화염온도를 측정하여 화재발생여부를 감지하고 감지된 정보를 상기 제어부로 전달하기 위한 화재감지센서가 더 구비되고, 관리자가 필요에 따라 셧다운 명령을 상기 제어부로 전달하기 위한 수단이 더 구비되며, 상기 제어부를 통해 전달된 각종 정보 및 셧다운 수행이력을 분석 및 저장하기 위하 클라우드 서버가 더 구비되어 상기 클라우드 서버에 저장된 정보는 관리자의 모바일 기기로 전송되는 것을 특징으로 하는 아크 폴트 디텍터가 구비된 태양광 모듈의 화재예지보전 시스템.A plurality of solar modules that generate direct current power using incident sunlight;
a plurality of MOSFET shutdown switches each connected to the solar module to quickly cut off the direct current power under specific conditions;
DC arc fault detector to detect arc faults or arc occurrence by measuring changes in current and voltage, harmonics, or electromagnetic fields;
An inverter for converting direct current power generated through the solar module into alternating current power;
a control unit that controls whether the shutdown switch operates;
means for monitoring the current, voltage and temperature of the cable of the solar module; and
A means for determining the degree of aging of the solar module by measuring the IV curve of the solar module is further provided,
A means is provided to measure the loss amount of AC power changed in the inverter, and the measured loss information is transmitted to the control unit,
A fire detection sensor is further provided to detect whether a fire has occurred by measuring gas, flame or flame temperature and transmits the detected information to the control unit, and a means for the manager to transmit a shutdown command to the control unit as necessary. It is further equipped with a cloud server to analyze and store various information transmitted through the control unit and the shutdown performance history, and an arc fault detector is provided, wherein the information stored in the cloud server is transmitted to the manager's mobile device. Fire prediction and maintenance system for solar modules.
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