KR102685129B1

KR102685129B1 - 태양광 발전용 소방안전장치

Info

Publication number: KR102685129B1
Application number: KR1020240003564A
Authority: KR
Inventors: 박희완
Original assignee: 주식회사 에이치알
Priority date: 2024-01-09
Filing date: 2024-01-09
Publication date: 2024-07-15

Abstract

본 발명은 복수의 태양광 패널이 각각 연결되는 태양광 스트링(10)의 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 인버터(30)와, 인버터(30)에서 변환된 AC 전원을 외부 AC 전원라인으로 분배하는 배전반(40)에 각각 연결되는 소방안전장치(20); 를 포함하고, 소방안전장치(20)는 인버터(30)에 연결되는 DC 전원라인과, 배전반(40)에 연결되는 AC 전원라인의 이상 여부를 감지하여 DC 전원라인 및 AC 전원라인 중 적어도 하나를 차단하는 것; 을 특징으로 하는 태양광 발전용 소방안전장치를 포함한다.

Description

태양광 발전용 소방안전장치{Fire safety device}

본 발명은 태양광 발전용 소방안전장치에 관한 것이다.

대체 에너지 가운데 가장 친환경적이고 무한한 에너지원으로서 태양 에너지가 각광받고 있다. 태양 에너지는 렌즈나 거울을 사용하여 햇빛을 모아서 그 열을 이용하여 발전에 사용하는 태양열 발전방식과 광전효과를 이용하여 직접 전기를 생산하는 태양광 발전방식으로 나뉘는데, 태양광 발전을 위한 소자의 개발비용이 점차 내려가면서 효율성과 편의성이 높은 태양광 발전의 비중이 증가하고 있다.

태양광 기술은 인버터에서 출력되는 현재전력, 누적전력, 일전력, 피크전력 등의 데이터를 받아서 사용하므로 태양광 인버터 한 대에 한 개 이상의 태양광 패널이 연결되어 있다.

이와 같은 태양광 발전 시스템에서 DC 절연 스위치는 태양광 발전용 인버터에 통합되어 있어 DC 스위치가 꺼져 있어도 인버터와 태양광 발전용 패널 사이에 여전히 최대 1000V 이상의 직류전원이 흐르고 있어 화재위험 및 감전사고에 노출되어 있다.

예를 들면, 종래에는 태양광 발전 시스템은 노후화된 시설로 인하여 배선 접지불량, 느슨한 전선, 접촉불량, 감쇠전선 및 절연파열, 우박/태풍/외부환경 PV모듈 파손, AC 손실, 누전 및 회로 이상에 따라 DC 전류(고압전력)에 발화가 발생되어 화재 위험 or 감전사고가 빈번히 발생되고 있다.

따라서 종래에는 인버터에 차단기를 구비하게 되었으나, 인버터에 설치된 차단기는 전원의 이상시 전원을 차단하였으나, 자동 복귀가 이루어지지 않음에 따라 관리자가 수동으로 조작해야되는 불편함이 있었다.

또한, 종래의 태양광 발전 시스템은 화재 발생시 인버터에서 배전반 사이의 AC 전원라인이 차단되었다 하더라도 태양광 패널들과 패턴과 인버터 사이의 DC 전원라인에는 고압의 전원이 흐르고 있는 상태임에 따라 초기 대응이 어려운 문제점이 있었다.

KR

10-2020-0119371

A(2020.10.20)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 인버터에 연결되는 DC 전원라인과 배전반의 AC 전원라인 중 어느 하나의 이상을 감지하여 전원을 차단하고, 차단하고 전원이 정상화되면 자동 복구가 가능한 태양광 발전용 소방안전장치를 제공함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명은 복수의 태양광 패널이 각각 연결되는 태양광 스트링의 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 인버터와, 인버터에서 변환된 AC 전원을 외부 AC 전원라인으로 분배하는 배전반에 각각 연결되는 태양광 발전용 소방안전장치를 포함하고, 소방안전장치는 DC 전원라인과 AC 전원라인의 전원과 온도 중 적어도 하나를 감지하여 설정된 기준에 따라 이상이 감지되면 AC 전원라인과 DC 전원라인을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 소방안전장치를 제공할 수 있다.

또한, 태양광 발전용 소방안전장치는 온도를 감지하는 온도센서와, AC 전원 및 DC 전원을 감지하는 전원감지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지부와, 태양광 스트링측 DC 전원라인과 인버터측 DC 전원라인에 각각 연결되는 복수의 접점을 구비한 차단부와, 차단부의 접점들을 온 또는 오프시키는 차단구동부와, 감지부에서 감지된 온도와, DC 전원 또는 AC 전원을 설정된 기준과 비교하여 이상이 감지되면 차단구동부를 제어하여 전원을 차단시키는 제어부 및 제어부의 제어에 의해 전원의 차단여부를 발광표시하는 표시등을 포함하고, 제어부는 AC 전원의 손실율과 정전여부 중 어느 하나를 감지하여 설정 기준에 해당되면 차단구동부를 제어하여 DC 전원을 차단하고, AC 전원이 설정 레벨로 복구되면, 설정 시간동안 DC 전원의 절연을 유지 후 DC 전원의 차단을 해제하도록 차단구동부를 제어할 수 있다.

그리고 태양광 발전용 소방안전장치는 수동 조작으로 온되어 제어부에 전원차단 명령을 출력하는 비상스위치를 더 포함한다.

또한, 태양광 발전용 소방안전장치는 배전반에 연결되는 AC 전원라인에 설치되고, 수동 조작에 의해 온되면, DC 전원라인의 차단 유지 명령을 출력하는 복귀방지 스위치를 더 포함할 수 있다.

또한, 태양광 발전용 소방안전장치는 차단구동부의 구동과 연동하여 일방향 또는 양방향으로 회전되면서 전원차단여부를 표시하는 전원차단 표시핸들을 더 포함할 수 있다.

또한, 차단구동부는 제어부의 제어에 의해 구동되는 모터와, 모터에 의한 회전력으로 차단부의 접점을 온 또는 오프시키는 기어박스 및 기어박스의 회전력에 연동하여 전원차단 표시핸들을 회전시키는 회전축을 포함할 수 있다.

본 발명은 다른 실시예로서 DC를 AC로 변환하는 인버터와 외부의 AC 전원이 연결되는 배전반에 각각 연결되어 이상 감지시 전원을 차단하는 스마트 태양광 발전용 소방안전장치의 제어 방법을 포함하고, 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법은 a)온도와, 인버터에 연결되는 DC 전원라인 또는 배전반의 AC 전원을 감지하는 단계와, b)감지된 온도와, AC 전원레벨 및 DC 전원레벨 중 적어도 하나와 설정된 기준을 비교하여 이상 여부를 감지하는 단계와, c)이상이 감지되면 DC 전원라인과 AC 전원라인 중 적어도 하나를 차단하는 단계 및 d)전원 차단 후 설정된 해제 조건에 도달되면, 전원 차단을 해제하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고 c)단계는 AC 전원이 설정시간 동안 감지되지 않으면, 인버터에 연결되는 DC 전원라인을 차단하고, 수동 조작에 의한 비상 스위치가 온되면, DC 전원라인을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고 d)단계에서 복귀방지 스위치가 온되면 차단 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 DC 전원라인과 AC 전원라인을 동시에 또는 선택적으로 차단할 수 있기에 화재를 방지할 수 있고, 화재 발생시에 계속해서 공급되는 전기에 의한 피해를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 개요를 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 블럭도이다.
도 3은 태양광 발전용 소방안전장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 저면 사시도이다.
도 5는 내부를 도시한 도면이다.
도 6은 차단부와 차단구동부 및 제어부를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있지만, 특정 실시예를 도면에 예시하여 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 서로 다른 방향으로 연장되는 구조물을 연결 및/또는 고정시키기 위한 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물중 어느 하나에 해당되는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에서, "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 배제 하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 개요를 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 복수의 태양광 패널이 연결되는 복수의 태양광 스트링(10)과, 소방안전장치(20)와, 인버터(30)와, 배전반(40)을 포함할 수 있다.

이중 태양광 스트링(10)은 복수의 태양광 패널들이 연결되어 발전된 DC 전원을 인버터(30)에 출력한다.

인버터(30)는 복수의 태양광 스트링(10)으로부터 출력된 DC 전원을 AC로 변환하여 배전반(40)으로 출력한다. 여기서 소방안전장치(20)는 태양광 스트링과 인버터(30) 사이의 DC전원라인에 설치된다. 인버터(30)와 배전반(40), 소방안전장치(20)와 배전반(40)은 AC전원라인으로 연결된다.

배전반(40)은 인버터(30)를 통해 공급되는 AC전원과, 외부계통전원이 연결되어 부하에 AC 전원을 공급한다.

소방안전장치(20)는 태양광 스트링(10) 및 인버터(30) 사이의 구간에서의 DC 전원의 이상 여부와, 배전반(40)의 AC 전원의 손실 및/또는 차단여부를 감지하며, AC 전원과 DC 전원 중 적어도 어느 하나에서 정전 또는 손실, 써지 등의 이상이 감지되면 태양광 스트링(10)에서 인버터(30)로 연결되는 DC 전원라인과, 배전반에 연결되는 AC 전원라인을 자동 차단할 수 있다.

또한, 소방안전장치(20)는 수동으로 작동되는 비상스위치(212)가 구비되어 수동조작으로 전원의 차단이 가능하다.

즉, 소방안전장치(20)는 AC 전원라인과 DC 전원라인을 실시간으로 감지하여 이상 여부가 감지되거나 수동으로 비상스위치(212)가 온되면 태양광 스트링(10)에서 인버터(30)로 연장되어 직류(DC) 전원을 공급하는 DC 전원라인을 차단한다.

또한, 소방안전장치(20)는, 예를 들면, AC 전원라인에서 AC 전원의 정전 또는 손실율이 설정 기준에 해당되면, DC 전원라인을 차단하여 전체 전원라인의 전기 흐름이 차단되도록 하되, AC 전원이 설정 레벨로 복구됨이 감지되면 자동으로 DC 전원라인의 차단을 해제한다.

종래의 인버터는 자동 차단 기능을 갖고 있지만, 전원이 정상으로 복구될 때 이를 자동으로 해제할 수 있는 기능이 없었기에 관리자가 수동으로 조작해야되는 수고로움이 있었다. 하지만 본 발명은 전원차단 및 해제가 자동으로 이루어짐에 따라 관리가 보다 편리하다는 점에서 유용하다.

사용자 단말(50)은 소방안전장치(20)를 모니터링할 수 있도록 정보의 입출력이 가능한 어플리케이션이 설치되어 소방안전장치(20)로부터 정보를 수신하거나, 비상차단 명령을 송신할 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 소방안전장치(20)는 설정된 사용자 단말(50)과 무선 통신 가능하여 전원이상 또는 고온 감지와 같은 이벤트 정보를 송신할 수 있고, 사용자 단말(50)을 통하여 수신된 차단 또는 차단 해제 명령에 따라 태양광 스트링(10)과 인버터(30) 사이의 DC 전원라인을 차단 또는 차단 해제 할 수 있다.

이와 같은 소방안전장치(20)의 구성은 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 블럭도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 소방안전장치(20)는 온도 및 전원의 이상여부를 감지하는 감지부(211), 태양광 스트링(10)과 인버터(30) 사이에 연결되는 DC 전원라인을 차단하는 차단부(217)와, 전원차단 여부를 표시하는 전원차단 표시 핸들(218)과, 차단부(217) 및 전원차단 표시 핸들(218)을 구동시키는 차단 구동부(216)와, 사용자 단말(50)과 통신하는 통신부(214)와, 전원차단 및 이상 상황을 발광표시하는 표시등(215)과, 수동으로 작동되어 비상 차단 명령을 출력하는 비상스위치(212)와, 감지부(211)의 감지 결과에 따라 차단부(217)와 표시등(215)을 제어하는 제어부(213)와, 복귀방지 스위치(41)를 포함한다.

감지부(211)는 온도를 감지하는 온도센서와, 전원의 이상여부를 감지하는 전원감지 센서를 포함할 수 있다. 이중 온도센서는 차단부(217)에 설치되어 차단부의 온도를 감지한다.

전원감지 센서는 인버터(30)와 배전반(40)에서 DC와 AC의 전원 이상 여부를 감지한다. 예를 들면, 전원감지센서는 배전반(40)에 입력 또는 출력되는 AC 전원의 차단 여부, 또는 배전반(40)의 입력 및/또는 출력 AC 전원레벨을 감지한다.

차단구동부(216)는 제어부(213)의 제어에 의해 차단부(217)를 작동시킨다. 이를 위해 차단구동부(216)는, 도 6을 참조하면, 모터(216a)와, 회전축(216b) 및 기어박스(216c)를 구비할 수 있다. 모터(216a)는 기어박스(216c) 내의 기어를 작동시켜 차단부(217)의 접점을 온 또는 오프시킴과 동시에 회전축(216b)을 동작시켜 전원차단 표시핸들(218)을 회전시킨다.

여기서 모터(216a)는 회전축(216b)을 전원 차단할 때와 전원 차단의 해제시 서로 반대 방향으로 회전시킨다.

차단부(217)는 제어부(213)의 제어에 의해 구동되는 차단구동부(216)에 의해 접점이 온되면서 태양광 스트링(10)과 인버터(30) 사이의 DC 전원라인과 태양광 발전용 소방안전장치와 배전반 사이의 AC 전원라인을 통전시키고, 접점이 오프되어 AC 및 DC 전원라인을 차단한다.

전원차단 표시핸들(218)은 차단구동부(216)의 회전축(216b)에 고정되는 노브로서 상단 일측에 차단과 통전 상태를 표시할 수 있는 색상이 표시되었다.

따라서 전원차단 표시핸들(218)은 모터(216a)의 구동에 의해 차단부(217)의 접점이 오프되도록 기어박스(216c)가 구동되면, 동시에 회전축(216b)이 전원차단을 표시하는 색상이 표현된 상부가 외부로 노출되도록 일방향으로 회전된다.

또는 전원차단 표시핸들(218)은 모터(216a)의 구동에 차단부(217)의 접점이 오프에서 온이 되면, 동시에 회전축(216b)이 전원 통전을 표시하는 색상이 표현된 노브의 상단이 외부로 노출되도록 반대 방향 또는 일방향으로 회전된다.

비상스위치(212)는 수동조작으로 작동되어 DC 전원라인의 비상 차단 명령을 출력한다. 여기서 비상스위치(212)는 소방안전장치(20)에 일체로 설치될 수 있다.

복귀방지 스위치(41)는 소방안전장치(20)와 배전반(40) 사이의 AC 전원라인에 설치되는 수동스위치로서 제어부(213)에 복귀방지 명령을 출력한다. 복귀방지 스위치(41)는 제어부(213)가 전원 차단 후, 해제 조건이 감지되더라도 전원 차단 상태를 유지하도록 한다.

예를 들면, 태양광 패널에서 화재가 발생이 되었다면 배전반(40)에 설치된 차단기는 태양광 패널에서 생성된 DC 전원만 차단한다.

또한, 화재가 발생시 패널에서 인입되는 DC전원에 의해 DC 전원라인에 연결되는 차단부(217)의 온도가 상승하므로 전원을 차단하였지만, 차단부(217)의 온도가 하강하면 다시 전원이 복귀될 수 있다.

따라서 태양광 패널은 화재 중에도 전기가 생산되므로 소화 작업 시 소방관들이 감전될 수 있는 요소가 많고 진화 시간도 길어질 수 있다.

복귀방지 스위치(41)는 이와 같은 상황을 방지하고자, 차단 해제 조건의 만족 여부에 상관없이 무조건적으로 전원 차단 상태를 유지할 수 있도록 제어부(213)에 복귀방지 명령을 출력한다.

제어부(213)는 회로기판에서 캐패시터(213a, 도 6 참조)와 온도센서와 전원감지센서의 입력단자와, MCU(213b, 도 6 참조), 비상스위치(212)의 입력 단자와 그외 복수의 반도체 소자등이 실장되는 장치를 총칭하여 설명한다.

제어부(213)는 온도센서 및 전원감지센서의 감지 결과값을 통해 DC 전원의 차단 여부 또는 AC 전원의 차단 여부를 제어할 수 있다.

예를 들면, 소방안전장치(20)는 배전반(40)에서 연결되는 AC 전원라인이 연결되는 AC 커넥터(251)와, 태양광 스트링(10)과 인버터(30) 사이의 DC 전원라인이 연결되는 DC 커넥터(241)를 포함한다.

따라서 제어부(213)는 AC 커넥터(251)를 통해 배전반(40)의 AC 전원 레벨을 감지한다. 이때 제어부(213)는 AC 전원라인에서 설정 시간 동안에 전원이 감지되지 않거나, 기준레벨 이상의 고전압 또는 손실에 의한 낮은 레벨의 전원이 감지되면 차단구동부(216)를 구동시켜 태양광 스트링(10) 및 인버터(30) 사이의 DC 전원라인을 차단한다.

또한, 제어부(213)는 온도센서의 감지 온도가 설정 온도(예를 들면, 85℃ 이상)이 감지되면, DC 전원라인을 차단하도록 차단구동부(216)를 제어한다.

또한, 제어부(213)는 전원차단 후 설정 온도(예를 들면, 75℃ 이하), AC 전원라인에서 설정 시간 동안에 설정 레벨의 AC 전원이 감지되면 차단구동부(216)를 제어하여 DC전원라인의 차단을 해제한다.

이때, 제어부(213)은, 예를 들면, AC 전원이 정전 또는 설정 기준 이상의 손실율이 감지되면, DC 전원라인을 차단하도록 차단구동부를 제어하되, DC 전원의 차단 이후에 AC 전원이 설정 레벨로 정상화되면 설정된 시간 동안 DC 전원의 차단을 유지하여 DC 전원라인의 절연상태를 유지한다. 이후 제어부는 설정 시간의 카운팅이 완료되면, 차단구동부를 제어하여 DC 전원라인의 차단을 해제하도록 한다.

즉, 제어부(213)는 전원의 차단 이후 전원이 정상화되더라도 일정 시간 동안을 절연상태로 유지시켜 만약의 사태를 대비하고, 설정시간 동안 설정 레벨의 정상화 전원이 유지되면 차단된 전원라인을 해제한다.

아울러, 제어부(213)는 전원을 차단 또는 해제함과 동시에 표시등(215)을 작동시켜 전원 차단 또는 해제 등 현재 동작 상태를 발광표시하도록 제어한다.

또한, 제어부(213)는 전원 차단 시 표시등(215)을 점등시키도록 제어할 수 있다.

통신부(214)는 제어부(213)의 제어에 의해 실시간으로 감지된 온도 및 전원 감지 정보를 설정된 사용자 단말(50)로 송신하고, 사용자 단말(50)로부터 수신된 제어 명령을 제어부(213)에 출력한다.

여기서 사용자 단말(50)은 비상 차단 명령을 송신할 수 있다. 그러므로 제어부(213)는 통신부(214)의 비상 차단 명령이 수신되면 차단부(217)를 구동시킬 수 았다.

즉, 제어부(213)는 통신부(214)를 통하여 수신된 사용자 단말(50)의 비상 차단 명령을 수신하여 차단부(217)를 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 소방안전장치(20)의 기구적 구성은 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

도 3은 소방안전장치(20)를 도시한 사시도, 도 4는 도 3의 내부를 도시한 사시도, 도 5는 내부를 도시한 평면도, 도 6은 차단부(217)와 차단구동부(216) 및 제어부(213)를 간략도시한 도면이다.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 소방안전장치(20)는 상부 케이스(220)와 하부케이스, 복수의 DC 커넥터(241)와, AC 커넥터(251), 전원차단 표시 핸들(218), 표시등(215), 비상스위치(215)와, 회로기판(제어부(213))을 포함할 수 있다.

상부 케이스(220)는 평편형의 판재로서 상면을 이루는 상판(221)과, 상판(221)의 각 변에서 하향 연장되는 측단부(222)를 포함할 수 있다.

여기서 상판(221)은 비상스위치(212)와 표시등(215)이 노출되어 설치되고, 하부 케이스(230)와의 결합을 위하여 고정치구가 삽입되는 복수의 고정공이 포함될 수 있다.

측단부(222)는 상판의 각 변에서 하향 연장되어 하부 케이스(230)의 외면에 밀착된다. 이와 같은 측단부(222)에서 상판의 제1변에서 하향 연장되는 제1측단부(222a)는 내측에서 설치된 전원차단 표시핸들(218)이 설정된 영역외에 노출되지 않도록 타 측단부에 비하여 긴 거리를 갖고 하향 연장된다.

또한, 상부 케이스(220)는 상판에서 제1측단부(222a)로 연장되는 영역이 절개되어 하측에서 고정되는 전원차단 표시핸들(218)의 상단 일부가 외부로 노출되도록 절개되는 상부 절개구(223)를 포함할 수 있다.

상부 절개구(223)는 상판(221)에서 제1측단부(222a)로 연장되어 전원차단 표시핸들(218)의 상부와 상측 일부의 색상이 상측과 전방에서 확인될 수 있도록 절개형성될 수 있다.

전원차단 표시핸들(218)은 하부 케이스의 일면에서 기어박스(216c)에서 연장되는 회전축(216b)에 연결된다. 따라서 전원차단 표시핸들(218)은 회전축(216b)의 회전 방향에 따라 소정 범위의 각도로 회전될 수 있다.

하부 케이스(230)는 상면이 개방되고 바닥면의 각 변에서 직립된 벽면을 이루어 내측에 공간을 형성할 수 있다. 또한, 하부 케이스(230)는 상단에서 직립된 벽면의 상단을 따라 연장되는 상단부(231)를 구성한다. 이때, 제1상단부(231a)는 타 상단부에 비하여 보다 확장된 면적을 갖고 일측으로 돌출될 수 있다.

그리고 상단부(231)는 상판(221)의 제1 측단부(222a)와 밀착되는 제1상단부(231a)에서 상부 케이스(220)(210)의 상부 절개구(223)에 일치되는 하부 절개구(231b)가 형성된다.

제어부(213)(회로기판)은 하부 케이스(230)의 바닥면에 설치된다. 여기서 제어부(213)는 도 6에 도시된 바와 같이 회로기판에 실장되는 캐패시터(231a)와, 온도센서 및 전원감지 센서의 입력단자와, 모터(216a)의 연결단자(213c)와, 전원입력단자와, MCU(Micro Control Unit)(213b) 등이 포함될 수 있다.

특히 온도센서는 전원선(도시되지 않음)으로 회로기판의 입력단자에 연결되어 차단부(217)의 상부에 위치될 수 있다. 이와 같은 온도센서의 위치는 일예로서 이에 한정되는 것은 아니다. 회로기판에는 그외 표시등(215), 비상스위치(212)에 연결된다.

커넥터(241, 251)는 복수로서 하부 케이스의 벽면에 정렬된다. 여기서 DC 커넥터(241)는 태양광 스트링(10)의 DC 전원라인과 인버터(30)측에 연결되는 DC 전원라인이 연결되는 DC 커넥터(241)와, 배전반(40)에서 연결되는 AC 전원라인이 연결되는 AC 커넥터(251)를 포함할 수 있다.

차단부(217)는 위와 같은 태양광 스트링(10)측의 DC 커넥터(241)와 인버터(30)측의 DC 커넥터(241)와, AC 커넥터(251)에 각각 통전되는 접점들을 포함하고, 차단구동부(216)의 구동에 따라 양측의 접점을 온시켜 전원을 통전하거나 양측의 접점간을 오프시켜 전원을 차단할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명은 전원 및 온도를 감지하는 S100 단계와, 이상 여부를 감지하는 S200 단계와, 이상이 감지되면 DC 전원라인 및 AC 전원라인 중 적어도 하나를 차단하는 S300 단계와, 전원 차단 후 해제 조건을 감지하는 S400 단계와, 해제 조건이 감지되면 전원을 통전시키는 S500 단계를 포함한다.

S100 단계는 소방안전장치(20)에서 자체의 온도와, 인버터(30)에 연결되는 DC 전원라인 및 배전반(40)에 연결되는 AC 전원라인의 전원을 감지하는 단계이다. 여기서 소방안전장치(20)는 배전반(40)에 연결되는 AC 전원라인을 통해 외부 계통전원의 이상 여부를 감지한다.

또한, 소방안전장치(20)는 인버터(30)에 연결되는 DC 전원라인의 DC 전원을 감지하여 이상 여부를 감지한다.

또한, 소방안전장치(20)는 DC 전원라인 사이에 설치되어 차단부(217)의 온도를 감지할 수 있다.

S200 단계는 소방안전장치(20)에서 이상을 감지하는 단계이다. 예를 들면, 소방안전장치(20)는 자체 온도가 설정 온도 이상(예를 들면, 85℃ 이상) 또는 DC 전원라인과 AC 전원라인의 정전 또는 고전압과 저전압과 같은 이상을 감지한다.

또한, 소방안전장치(20)는 사용자의 수동 조작에 의한 비상 차단 명령의 수신 여부를 감지할 수 있다.

예를 들면, 사용자가 소방안전장치(20)의 상부 케이스(220) 상면에 설치된 비상스위치(212)와, 소방안전장치(20)와 배전반(40) 사이의 AC 전원라인에 설치되는 수동 비상스위치(212)가 온되면 제어부(213)가 이를 수신할 수 있다.

S300 단계는 소방안전장치(20)에서 이상이 감지되면 전원라인을 차단하는 단계이다.

여기서 소방안전장치(20)의 제어부(213)는 AC 전원라인에서 설정 시간 동안 AC전원이 감지되지 않거나, 전원레벨이 설정 레벨 이하 또는 고전압등의 이상이 감지되면 DC 전원라인을 차단시킨다.

또한, 제어부(213)는 비상스위치(212)가 온되면 차단구동부(216)를 구동시킨다. 차단구동부(216)는 제어부(213)의 제어에 의해 모터(216a)가 구동되면서 기어를 통해 차단부(217)의 접점을 오프시켜 DC 전원라인의 전원을 차단한다.

이때, 전원차단 표시핸들(218)은 모터(216a)의 구동에 의해 회전되는 회전축(216b)에 의해 일방향으로 회전되면서 전원차단을 표시하는 색상이 표현된 노브의 상단이 외부에 노출된다.

아울러, 제어부(213)는 통신부(214)를 통하여 사용자 단말(50)에 DC 전원라인 및/또는 AC 전원라인의 전원차단 정보를 송신할 수 있다.

S400 단계는 해제 조건을 감지하는 단계이다. 소방안전장치(20)는 감지된 온도가 설정 온도에 도달되었는지, AC 전원라인의 전원이 기준 레벨로 복구되었는지의 여부를 감지한다.

S500 단계는 소방안전장치(20)에서 설정 온도에 도달되었거나, AC 전원라인 및/또는 DC 전원라인의 전원이 안정되었음이 감지되면 설정 시간을 카운팅한 뒤에 전원차단을 해제하는 단계이다.

예를 들면, 소방안전장치(20)는 자체 온도가 설정온도(예를 들면, 75℃)에 도달되었으면, 차단구동부(216)를 구동시켜 차단부(217)의 접점을 온시켜 전원차단을 해제한다. 이때, 소방안전장치(20)는 전원 차단시 AC와 DC가 모두 차단됨에 따라 캐패시터를 통하여 충전된 전원을 이용하여 차단 구동부(216)를 구동시킨다.

또는, 소방안전장치(20)는 AC 전원라인의 전원이 설정시간 동안(예를 들면, 5초 이상) AC 전원이 감지되면 정전 또는 기타 돌발 상황에 따른 이상 전압이 기준레벨로 복구된 것을 감지한다. 이때, 소방안전장치(20)의 제어부(213)는 AC 전원이 정상화되었더라도 설정 시간 동안 차단을 유지하여 DC 전원라인과 AC 전원라인의 절연 상태를 유지한다. 그리고 제어부는 설정된 시간이 경과되면 차단구동부(216)를 구동시킨다. 차단부(217)는 차단구동부(216)의 구동에 의해 DC 커넥터의 접점들이 온되어 태양광 스트링(10)과 인버터(30) 사이의 DC 전원라인의 차단을 해제한다.

또한, 소방안전장치(20)는 이와 같은 차단과 해제 시 사용자 단말(50)에 현재 상태 정보를 송신하여 원거리에서 관리자가 자신의 스마트폰이나 노트북, 데스크탑을 통해 현재 상황을 인지할 수 있도록 한다.

또는, 소방안전장치(20)는 복귀방지 스위치(41)가 온되면, 상술한 차단 해제 조건에 상관없이 전원의 차단 상태를 유지한다. 복귀방지 스위치(41)가 재차 온되면 위와 같은 복귀방지 모드는 해제될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 고온으로 인한 화재 발생을 방지할 수 있고, 동시에 AC 전원라인과 DC 전원라인 중 어느 하나에 이상이 발생되면 연결되는 다른 전원라인을 자동으로 차단하여 화재로 연결됨을 차단할 수 있어 인명과 재산을 보호할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.

10 : 태양광 스트링 20 : 태양광 발전용 소방안전장치
30 : 인버터 40 : 배전반
50 : 사용자 단말 211 : 감지부
212 : 비상스위치 213 : 제어부
214 : 통신부 215 : 표시등
216 : 차단구동부 217 : 차단부
218 : 전원차단 표시핸들 220 : 상부 케이스
221 : 상판 222 : 측단부
222a : 제1측단부 223 : 상부 절개구
230 : 하부 케이스 231 : 상단부
231a : 제1상단부 231b : 하부 절개구
241 : DC 커넥터 251 : AC 커넥터

Claims

복수의 태양광 패널이 각각 연결되는 태양광 스트링(10)의 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 인버터(30)와, 인버터(30)에서 변환된 AC 전원을 외부 AC 전원라인으로 분배하는 배전반(40)에 각각 연결되고,
DC 전원라인과 AC 전원라인의 전원과 온도 중 적어도 하나를 감지하고, 설정된 기준에 따라 이상이 감지되면 AC 전원라인과 DC 전원라인을 차단하는 소방안전장치(20); 를 포함하고,
온도를 감지하는 온도센서와, AC 전원 및 DC 전원을 감지하는 전원감지 센서 중 적어도 하나를 포함하는 감지부(211);
태양광 스트링(10)측 DC 전원라인과 인버터(30)측 DC 전원라인에 각각 연결되는 복수의 접점을 구비한 차단부(217);
차단부(217)의 접점들을 온 또는 오프시키는 차단구동부(216);
감지부(211)에서 감지된 온도와, DC 전원과 AC 전원을 설정된 기준과 비교하여 적어도 하나에서 이상이 감지되면 차단구동부(216)를 제어하여 전원을 차단시키는 제어부(213);
차단부(217)와 차단구동부(216) 및 제어부(213)가 설치되는 내측 공간을 이루도록 상호 결합된 상부 케이스(220)와 하부 케이스(230);
배전반(40)에 연결되는 AC 전원라인에 설치되고, 수동 조작에 의해 온되면, 제어부에 DC 전원라인의 차단 유지 명령을 출력하는 복귀방지 스위치(41);
배전반(40)에 연결되는 AC 전원라인에 설치되고, 수동 조작에 의해 온되면, 제어부에 DC 전원라인의 차단 유지 명령을 출력하는 복귀방지 스위치(41); 및
상부 케이스(220)를 통해 외부로 노출되어 설치되어 차단구동부(216)의 구동과 연동하여 일방향 또는 양방향으로 회전되면서 전원차단여부를 표시하는 전원차단 표시핸들(218)과 제어부(213)의 제어에 의해 전원의 차단여부를 발광표시하는 표시등(215) 중 적어도 하나; 를 포함하고,
제어부(213)는
AC 전원의 손실율과 정전여부 중 어느 하나를 감지하여 설정 기준에 해당되면 차단구동부를 제어하여 DC 전원을 차단하고,
AC 전원이 설정 레벨로 복구되면, 설정 시간동안 DC 전원의 절연을 유지 후 DC 전원의 차단을 해제하도록 차단구동부(216)를 제어하되, 복귀방지 스위치가 온되면 전원차단을 유지하고,
상부 케이스(220)는
평편형의 판재로서 상면을 이루는 상판(221)과, 상판(221)의 각 변에서 하향 연장되는 측단부(222)를 포함하되, 측단부 중 어느 하나는 내측에서 설치된 전원차단 표시핸들(218)의 전원의 차단여부를 표시하는 설정 영역을 노출시키도록 절개된 상부 절개구(223)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 소방안전장치.
삭제
청구항 1에 있어서, 소방안전장치(20)는
수동 조작으로 온되어 제어부(213)에 전원차단 명령을 출력하는 비상스위치(212); 를 더 포함하는 태양광 발전용 소방안전장치.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서, 차단구동부(216)는
제어부(213)의 제어에 의해 구동되는 모터(216a);
모터(216a)에 의한 회전력으로 차단부(217)의 접점을 온 또는 오프시키는 기어박스(216c); 및
기어박스(216c)의 회전력에 연동하여 전원차단 표시핸들(218)을 회전시키는 회전축(216b); 을 포함하는 태양광 발전용 소방안전장치.
DC를 AC로 변환하는 인버터(30)와 외부의 AC 전원이 연결되는 배전반(40)에 각각 연결되어 이상 감지시 전원을 차단하는 청구항 1의 태양광 발전용 소방안전장치(20)의 제어 방법; 을 포함하고,
태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법은
a)온도와, 인버터(30)에 연결되는 DC 전원라인 또는 배전반(40)의 AC 전원을 감지하는 단계;
b)감지된 온도와, AC 전원레벨 및 DC 전원레벨 중 적어도 하나와 설정된 기준을 비교하여 이상 여부를 감지하는 단계;
c)이상이 감지되면 DC 전원라인과 AC 전원라인 중 적어도 하나를 차단하는 단계; 및
d)전원 차단 후 설정된 해제 조건에 도달되면, 전원 차단을 해제하는 단계;를 포함하고,
c)단계에서 AC 전원이 설정시간 동안 감지되지 않거나 또는 이상 전원이 감지되면 인버터(30)에 연결되는 DC 전원라인을 차단하고, 전원차단 표시핸들(218)의 전원차단여부가 표시된 영역이 상부 케이스(220)의 상부 절개구(223)를 통해 노출되도록 전원차단 표시핸들(218)을 회전시키고,
d)단계에서 AC 전원이 설정 레벨로 복구되면, 설정 시간 동안 DC 전원라인의 절연을 유지한 뒤에 DC 전원라인의 차단을 자동 해제하되, 복귀방지 스위치(41)가 온되면 차단 상태를 유지하는 것; 을 특징으로 하는 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법.
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청구항 7에 있어서, c)단계는
수동 조작에 의한 비상 스위치가 온되면, DC 전원라인을 차단하는 단계; 더 포함하는 태양광 발전용 소방안전장치의 제어방법.
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