KR20090128112A - 태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템 - Google Patents

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KR20090128112A KR1020080054133A KR20080054133A KR20090128112A KR 20090128112 A KR20090128112 A KR 20090128112A KR 1020080054133 A KR1020080054133 A KR 1020080054133A KR 20080054133 A KR20080054133 A KR 20080054133A KR 20090128112 A KR20090128112 A KR 20090128112A
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Abstract

본 발명은 태양광 발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈들의 상태를 개별적으로 모니터링하고, 이를 기반으로 최상의 전력 생산 컨디션을 유지하도록 관리하여 전력생산성을 극대화하는 솔라셀모듈 관리 시스템에 관한 것이다.
상기 본 발명의 구성은, 태양광 발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈들을 나누어 군을 형성하고, 각 군마다 각 솔라셀모듈의 배선라인을 집속하는 멀티박스와; 상기 멀티박스에 집속된 각 솔라셀모듈의 배선라인의 전압을 측정하는 전압측정부와; 수집된 상기 전압측정부의 개별 솔라셀모듈의 수치를 송신하는 송신부와; 송신된 신호를 받아 각 솔라셀모듈의 상태를 디스플레이하는 제어부로 구성되며,
상기 멀티박스에는 집속된 각 솔라셀모듈 라인을 직렬로 연결하는 메인라인을 구성함과 동시에 각 메인라인을 우회하여 다음 솔라셀모듈 라인으로 연결되는 우회라인을 각각 구성하면서 상기 우회라인의 양단 접속점 내의 메인라인에는 폐쇄스우치를 설치하고 우회라인에는 폐쇄스위치와 반대로 동작하는 우회스위치를 설치하고, 또 상기 스위치들을 개별적으로 동작시키는 구동부를 더 부가하며, 상기 제어부는 상기 각 솔라셀모듈들의 상태를 비교 분석하여 문제가 있는 솔라셀모듈을 선별하고 이를 디스플레이함과 동시에 해당 솔라셀모듈을 배제 및 복원시키는 제어신호를 보내어 각 군에 속해 있는 특정 솔라셀모듈이 이상이 있을 때에는 이를 디스플레이함과 동시에 폐쇄스위치를 통해 메인라인을 차단하고 우회스위치를 통해 우회라인을 통전시켜 문제의 원인이 해소될 때까지 해당 솔라셀모듈을 폐쇄하고 우 회 송전하도록 한 것을 특징으로 한다.
Figure P1020080054133
태양광발전, 솔라셀모듈, 인버터, 직렬, 병렬

Description

태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템{SOLAR CELL MODUL}
본 발명은 태양광 발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈들의 상태를 개별적으로 모니터링하고, 이를 기반으로 최상의 전력 생산 컨디션을 유지하도록 관리하여 전력생산성을 극대화하는 솔라셀모듈 관리 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전은 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 군으로 구획된 각 솔라 군내의 솔라셀모듈들은 직렬로 연결되어 DC전류를 생산하고, 인버터는 생산된 DC전류를 받아 AC로 전환함과 동시에 고압으로 승압시켜 송전하는 구성으로 되어 있다.
송전량은 계량되며 발전소 업주는 계량된 양만큼 전력거래소와의 매전전계약에 의해 수익을 얻게 된다.
발전량에 영향을 주는 요인으로는 크게 자연적 요인과 기술적 요인으로 나눌 수 있다. 자연적 요인은 태양으로부터 오는 한정된 광량에 대하여 어레이가 설치되는 지리적 요소 그리고 가장 중요한 기후적 요소로 구분된다. 이는 인력으로 더 확보할 수 없는 주어진 자원이다.
기술적 요인은 솔라셀모듈의 성능 요소와 솔라셀모듈의 수광행태 요소, 솔라 셀모듈간의 전기적 연결패턴 및 솔라셀모듈의 유지보수 요소 등으로 구분된다.
여기서 솔라셀모듈의 성능 요소는 당해 분야의 기술발전 속도에 의해 결정되므로 이를 극복하기 위해서는 많은 시간이 필요하나, 나머지 요소들은 설치된 장치들의 관리를 통해 단기적으로도 극복할 수 있는 요소들이다.
솔라셀모듈의 수광행태와 관련하여 태양빛을 1축,2축으로 추적하여 능동적으로 수광함으로 효율을 높이는 방법으로 센서나 제어 프로그램적 기술이므로 이는 이미 실시되고 있는 기술이다.
솔라셀모듈간의 전기적 연결패턴은 인버터의 성능에 따라 솔라셀모듈간을 직렬 또는 병렬로 연결할 것인가가 결정되므로 지금까지는 설계 및 시공후에는 더이상 선택의 여지가 없다.
또한 솔라셀모듈의 관리는 지금까지는 성능저하 또는 고장에 관하여 최종 수집된 전력량을 측정하는 부분에서 알 수밖에 없다. 즉, 생산된 전기는 인버터가 매일 기록하게 되므로 관리자는 그 기록을 비교 검토하여 발전시스템의 이상 유무를 판단할 수밖에 없다. 또 발전시스템의 이상이 감지되더라도 문제의 원인을 찾아내는 데에는 관리자의 육안검사나 개별 성능 테스트와 같은 원시적 방법에 의해 의존할 수밖에 없으므로 많은 시간이 소요된다. 이는 곧 문제의 원인을 찾아내어 조치를 취하기 까지의 시간동안에는 많은 양의 전력손실을 감수해야 한다. 특히 이러한 문제점은 솔라셀모듈의 노후가 진행될 수록 증가된다. 즉, 각 솔라셀모듈들은 수명이나 구조적 취약성 등과 같은 태생적 특성을 지니고 있어 시간이 흐를 수록 그 특성들이 고장이나 기능저하로 나타나며 결국 전체 발전효율에 부정적 영향을 끼치게 된다. 예를 들어 직렬 배선으로 연결된 솔라셀모듈 중 어느 한 솔라셀모듈의 성능저하 또는 고장이 발생되면 다른 솔라셀모듈의 기능이 정상적이라 하더라도 그에 관계없이 전체적 전력생산성에 매우 부정적 영향을 주게 된다.
또한, DC전원을 AC로 승압 송전하는 인버터는 생산되는 전기의 전압이 한계 이하일 경우에는 반응하지 않는 특성이 있어 일출 일몰 시간대나 흐린날씨와 같이 광량이 적을 때에는 그 기능을 하지 않는 관계로 빛에너지가 버려지게 되고, 또 수광량이 너무 많아 전압이 인버터의 성능 이상으로 높아질 경우에는 필요 이상의 전압 잘라 버리게 되는 문제점이 있다.
이러한 요인들로 인하여 손실되는 전기는 시간이 갈 수록 누적될 것이며, 발전차액을 보장받는 15년 또는 20년동안 장기적으로 누적된다면 그 손해는 어마어마하게 늘어나게 되므로 이를 개선할 필요가 있다.
본 발명은 각 솔라셀모듈의 상태를 개별적으로 관리하는 모니터링 시스템을 구축하여 전력생산성을 저하시키는 원인을 신속히 간파하고 나아가 예측하여 그에 따른 신속한 대처가 이루어지도록 함으로써 발전설비가 상시 최상의 발전 컨디션을 유지할 수 있도록 하여 전력생산성을 극대화하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 전력생산성에 영향을 주는 요인들, 예를 들면 솔라셀모듈의 고장이나 기능저하 또는 태양의 위치적 변화에 따른 주변 지형지물이나 인위적 구조물로인한 솔라셀모듈에 드리워지는 그림자와 같은 외부적 요인들에 의한 성능저하의 요인이 발생될 경우에는 해당 솔라셀모듈을 전기적으로 자동 배제시켜 전체 전력생산성에 최대한 영향을 미치지않도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 수광량이 적은 일출, 일몰 시간대와 우천시와 같은 광량부족으로 인해 전력생산량이 인버터기능의 한계 이하일 때, 인버터는 동작하지않게 되는데, 이때에는 송전이 이루어지지 않으므로 자원 가능한 빛 에너지를 버리게 되는 결과를 낳게 되므로 솔라셀모듈의 배선패턴을 전압을 최대한 높여주는 상태로 자동 변환제어하여 손실되는 빛에너지를 최소화 하는데 있다.
즉, 인버터는 생산되는 전기의 전압이 한계 이하일 경우에는 반응하지 않게 되므로 일출 일몰 시간대나 흐린날씨와 같이 광량이 적을 때에는 그 기능을 하지 않기 때문에 빛에너지는 그대로 버려지게 되어 전체적 솔라셀모듈의 배선패턴을 병렬에서 직렬로 바꾸어 전압을 높여줌으로써 적은 양이나마 송전이 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 수광량이 너무 많아 인버터의 성능 이상으로 전압이 높아질 경우에는 전체적 솔라셀모듈의 배선형태를 직렬에서 병렬로 변환하여 전압을 낮추어줌으로써 생산된 전기가 버려지는 일 없이 송전될 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
태양광 발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈들을 나누어 군을 형성하고, 각 군마다 각 솔라셀모듈의 배선라인을 집속하는 멀티박스와;
상기 멀티박스에 집속된 각 솔라셀모듈의 배선라인의 전압을 측정하는 전압측정부와;
수집된 상기 전압측정부의 개별 솔라셀모듈의 수치를 코드화하여 송신하는
송신된 신호를 받아 각 솔라셀모듈의 상태를 디스플레이하는 제어부로 구성되어 달성된다.
또한, 본 발명은, 상기 전압측정부는 정해진 순번에 따라 순차적으로 전압을 측정하도록 하는 것에 특징이 있다.
또한 본 발명은, 상기 멀티박스에 집속된 각 솔라셀모듈 라인을 직렬로 연결하는 메인라인을 구성함과 동시에 각 메인라인을 우회하여 다음 솔라셀모듈 라인으로 연결되는 우회라인을 각각 구성하면서 상기 메인라인과 우회라인에 반대로 동작하는 스위치를 설치하고,
상기 제어부에 솔라셀모듈 상태를 비교 분석하여 문제가 있는 솔라셀모듈을 선별하고 이를 디스플레이함과 동시에 해당 솔라셀모듈을 배제하는 제어신호를 보내는 제어부와 상기 제어부의 제어신호를 받아 해당 스위치를 동작시키는 구동부를 부가하여 상기 스위치가 제어부의 제어신호에 의해 메인라인과 우회라인의 연결상태를 절환하여 원인이 해소될 때까지 해당 솔라셀모듈을 폐쇄하고 우회 송전하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 각 솔라셀모듈 군을 담당하는 멀티박스를 연결하는 예비라인을 구축하고, 각 군에서 생산된 전기를 인버터로 공급하는 메인송전라인과 상기 예비라인에 스위치를 설치하여 일출 일몰 또는 흐린날과 같이 광량이 적은 날에는 인접한 군들의 각 솔라셀모듈들을 스위치를 통해 직렬로 연결하여 발전이 가능한 정도로 군을 재편성하여 인버터로 공급하도록 함으로써 광량이 적은 상태에서도 송전이 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 광량이 지나치게 많아 인버터가 한계치 이상의 전압을 버리게 될 때 각 솔라셀모듈의 스위치를 제어하여 직렬로 연결된 솔라셀모듈중 일부를 차단하고, 차단된 솔라셀모듈은 개별적으로 인접 군의 솔라셀모듈과 연결하여 별도의 군 조성한 후 이를 예비 인버터로 공급하여 발전된 전기가 버려지는 일 없이 송전되도록 한 것을 특징으로 한다.
본 발명은 각 솔라셀모듈의 상태를 개별적으로 모니터링할 수 있으므로 전력 생산성 저하 원인을 신속히 알 수 있고, 또 예측할 수 있으며, 그에 따른 신속한 대처가 가능하여 발전설비가 상시 최상의 발전 컨디션을 유지할 수 있는 장점이 있다.
또한 각 솔라셀모듈의 상태를 모니터링 하는 시스템을 통해 솔라셀모듈의 고장이나 기능저하의 원인을 기계적으로 판단하여 해당 솔라셀모듈을 전기적으로 배제시킨 상태에서 발전이 이루어지므로 해당 솔라셀모듈의 고장원인을 해결하는 과정에서도 전기를 생산할 수 있는 장점이 있다. 이와 아울러 태양의 위치적 변화에 따른 주변 지형지물이나 인위적 구조물로 인한 솔라셀모듈에 드리워지는 그림자와 같은 외부적 요인들에 의한 성능저하의 요인 또한 기계적으로 판단하여 해당 솔라셀모듈을 전기적으로 자동 배제되므로 전체 전력생산성에 끼치는 부정적 요인들을 최대한 극복할 수있으므로 전력생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 수광량이 적은 일출 일몰 시간대나 흐리거나 우천시와 같은 날씨의 원인에 의해 광량이 부족하여 발전전압이 인버터의 기능의 한계 이하일 경우에는 솔라셀모듈의 배선패턴을 직렬로 자동 변환시켜 전압을 높여주어 인버터가 동작함으로써 전력생산성을 높일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 수광량이 너무 많아 인버터의 성능 이상으로 전압이 높아질 경우에는 전체적 솔라셀모듈의 배선패턴을 직렬에서 병렬로 자동 또는 수동으로 변환하여 전압을 낮추어 줌으로써 생산된 전기가 버려지는 일 없이 송전량을 높일 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 다양한 원인에 의해 눈에 보이지 않게 버려지는 전기에너지를 최 대한 모아 세이브하므로 작은 양이라 하더라도 발전차액을 보전받는 15년 20년동안 누적하여 계산한다면 엄청난 소득을 발전소 업주에게 돌려주게 됨은 물론이고 나아가 국가적으로도 큰 이익으로 남게되는 효과가 있다..
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리 시스템의 구성도이고, 도 2는 제1실시예의 멀티박스 내부의 회로도이다.
도 1에는 솔라셀모듈들이 일정한 갯수로 묶어 복수의 군(G1∼R4)으로 구획되어 있으며, 나누어진 각 군(G1∼R4)에는 멀티박스(M1∼M4)가 설치되어 이에 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 배선들이 연결된 것이 도시되어 있다.
멀티박스(M1∼M4) 내에는 집속 연결된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 배선들을 통해 전압을 측정하는 센서(S1,∼S8)가 장치되어 있고, 각 센싱된 각 센서들의 정보를 받아 제어부(14)에 보내는 송신부(D)가 설치되어 있다.
제어부(14)는 송신된 데이터값을 관리자가 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 디스플레이 한다.
송신부(D)는 한 번에 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 전압을 센싱하여 송신할 수도 있으나, 시간차를 두고 순서대로 센싱하여 송신할 수 있다. 각 솔라셀모듈(C1∼C8) 자체가 스스로의 발전된 전압을 센싱하는 구조일 때에는 별도의 센서가 장치될 필요 없이 그 값을 이용하면 된다.
전압측정시 솔라셀모듈(C1∼C8)의 연결순서에 따라 전압이 더해져서 측정될 경우에는 후에 센싱된 전압에서 먼저 센싱된 전압을 빼면 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 전압을 알 수 있다.
도 3은 본 발명 제2실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리 시스템의 회로도이다. (도면에 도시된 회로에는 시각적 복잡성으로 인하여 전압을 센싱하는 회로의 도시를 생략함)
발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 상태를 모니터링한 결과를 분석하여 그 결과에 따라 이상이 있는 솔라셀모듈(C1∼C8)을 해당 군(G1∼R4)으로부터 배제시킴으로써 전체 발전효율에 부정적 영향을 끼치지 않도록 하기 위한 구성이 도시되어 있다.
상기 멀티박스(M1∼M4)의 내부에는 집속된 각 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인을 직렬로 연결하는 메인라인(10)을 구성하여 이를 메인송전라인(L1a,L1b)과 연결함과 동시에 각 메인라인(10)에는 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 인입 및 인출라인을 차단하여 다음 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인으로 직렬 연결되는 우회라인(12)을 각각 구성한다. 상기 메인라인(10)과 우회라인(12)에는 반대로 통전 및 폐쇄하는 스위치를 장치하여 이 스위치의 제어에 의해 이상이 있는 솔라셀모듈을 폐쇄하도록 하는 것이다. 이때 스위치는 제어신호에 의해 동작하는 전자 스위치 또는 릴레이 등을 채용할 수 있다.
좀더 구체적으로 설명하면, 상기 멀티박스(M1∼M4)에는 집속된 각 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인을 직렬로 연결하는 메인라인(10)을 구성함과 동시에 각 메인라인(10)을 우회하여 다음 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인으로 연결되는 우회라인(12)을 각 각 구성하면서 상기 우회라인(12)의 양단 접속점 내의 메인라인(10)에는 폐쇄스위치(R1,∼R8)를 설치하고 우회라인(12)에는 폐쇄스위치(R1,∼R8)와 반대로 동작하는 우회스위치(R1',∼R8')를 설치하고, 또 상기 스위치들을 개별적으로 동작시키는 구동부(MD)를 더 부가한다.
또한 상기 제어부(14)는 상기 각 솔라셀모듈(C1∼C8)들의 상태를 비교 분석하여 문제가 있는 솔라셀모듈(C1∼C8)을 선별하고 이를 디스플레이함과 동시에 해당 솔라셀모듈(C1∼C8)을 배제 및 복원시키는 제어신호를 보내도록 한다.
따라서 각 군(G1∼R4)에 속해 있는 특정 솔라셀모듈(C1∼C8)이 이상이 있을 때에는 이를 디스플레이함과 동시에 폐쇄스위치(R1,∼R8)를 동작시켜 메인라인(10)을 차단함과 동시에 우회스위치(R1',∼R8')를 동작시켜 우회라인(12)을 통전시킴으로써 문제의 원인이 해소될 때까지 해당 솔라셀모듈(C1∼C8)을 폐쇄하고 우회 송전하도록 하는 것이다.
폐쇄된 솔라셀모듈(C1∼C8)에 대하여 고장 수리 또는 교체가 이루어져 문제가 해결되었을 때에는 다시 우회스위치(R1',∼R8')를 동작시켜 우회라인(12)을 차단하고, 폐쇄스위치(R1,∼R8)로 메인라인(10)을 통전시켜 원래의 상태로 회복시킨다.
상기 장치에 의해 전체 발전에 부정적 영향을 끼치는 솔라셀모듈(C1∼C8)이 해당 군(G1∼R4)으로부터 배제된 상태로 발전되어 송전되므로 배제된 솔라셀모듈(C1∼C8)로부터의 전력 생산량은 미미하게 줄어들겠지만 문제의 솔라셀모듈(C1∼C8)로 인해 해당 군(G1∼R4) 전체가 전력손실을 입는 것보다는 높은 효율 을 얻을 수가 있다.
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈(C1∼C8) 관리 시스템의 구성도이며, 도 5는 본 발명 제3실시예에 따른 솔라셀모듈(C1∼C8) 관리시스템의 회로 개략도이다.
도시된 바와 같이 각 솔라셀모듈(C1∼C8) 군(G1∼R4)을 담당하는 멀티박스(M1∼M4)들간에 예비라인이 구축되어 있다. 상기 예비라인은 두 가닥의 전선으로 이루어져 그 중 제1예비라인은 각 군(G1∼R4)의 메인송전라인과 직렬로 연결되며((-)극에서 (+)극으로 연결) 제2예비라인은 각 메인송전라인의 (-)극에서 (+)극 전선을 모두 연결하는 회로를 구성한다.
이와 동시에 제1,제2예비라인(L2a,L2b)에는 라인의 폐쇄 또는 통전을 위한 제1,제2예비라인스위치(l2a,l2b)(릴레이, 전자식 스위치)가 장치되고, 메인송전라인의 (-)극과 (+)극 전선 사이에 제3예비라인스위치(l2c)가 설치된다. 그리고 각 군(G1∼R4)에서 생산된 전기를 인버터(I)로 공급하는 메인송전라인(L1a,L1b)에도 제1메인송전스위치(11a)가 장치된다. 그리고 제1,제2예비라인(L2a,L2b)이 접속되는 분기점 사이에도 제2메인송전스위치(11b)가 장치된다.
이와 같이 구성된 회로에 의해 기본적으로 광량이 충분할 때에는 일반모드로 전환되어 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)는 오프되고 제1,제2메인송전스위치(11a)(11b)가 온(ON)되어 일반적으로 구획된 군(G1∼R4)별로 발전을 한다.
예비라인은 광량이 적어 발전된 전기의 전압이 낮으면 병렬 회로로 구성된 여러 군(G1∼R4)의 각 솔라셀모듈(C1∼C8)들을 모아 직렬로 연결함으로써 전압을 높이기 위한 것으로, 이때에는 자동으로 집합발전모드 전환한다.
즉, 일출과 일몰시간 그리고 우천시와 같은 흐린날의 광량을 측정하여 그 데이터값이 인버터(I) 한계 이하일 경우 자동으로 제1,제2,제3,제4메인송전라인스위치(11a,11b,11c,11d)를 폐쇄동작 시키고 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)를 통전동작 시킨다. 이와 동시에 어느 한 인버터(I)를 선택하여 이와 연결된 군(G1∼R4)의 제1,제2메인라인스위치(11a,11b,11c,11d)를 통전 동작 시키고, 제3,제4메인라인스위치(11c,11d)를 폐쇄 동작 시킨다. 집합발전모드에 의해 직렬 연결되는 각 군(G1∼R4)에 있어서 어느 두 군(G1∼R4)은 하나의 군과 연결되게 된다. 물론 그 외의 군(G1∼R4)은 모두 두 개의 군(G1∼R4)과 연결된다. 이와 같이 하나의 군(G1∼R4)과 연결되는 두 군(G1∼R4)중 일측은 제3메인송전스위치(11c)가 필요없고 다른 일측 군(G1∼R4)은 제4메인송전스위치(11d)가 필요없게 된다. 따라서 집합발전모드가 진행 될 때에는 하나의군(G1∼R4)과 연결되는 두 군(G1∼R4)중 어느 일측 군(G1∼R4)은 제3메인송전스위치(11c)를 통전동작시키고, 다른 일측 군(G1∼R4)은 제4메인송전스위치(11d)를 통전동작 시킨다.
이러한 회로구성에 의해 집합발전모드가 진행되면 각 군(G1∼R4)의 솔라셀모듈(C1∼C8)은 모두 직렬로 연결되어 선택된 인버터(I)로 공급되어 송전된다.
광량이 충분하여 집합발전모드가 필요없게되면, 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)를 폐쇄동작 시키고, 제1,제2,제3,제4메인송전스위치(11a,11b,11c,11d)를 통전동작 시켜 일반모드로 회복시킨다.
광량은 시간에 따라 그리고 날씨 조건에 따라 가변적이다. 본 발명 집합발전모드는 이와 같이 가변적인 요소들에 따라 직렬로 묶는 군의 갯수를 현장여건에 맞게 가감하여 배열할 수 있으며, 가변 광량에 따라 수시로 솔라셀모듈 군을 재 배열할 수가 있다.
도 6은 본 발명 제4실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈(C1∼C8) 관리시스템의 구성도이고, 도 7은 본 발명 제4실시예에 따른 멀티박스(M1∼M4) 내부의 회로도이다.
본 발명은 광량이 지나치게 많아 인버터(I) 한계치 이상의 전압이 생산될 때에도 전력 분배를 통해 전력이 손실되는 일 없이 송전을 할 수가 있다.
즉, 인버터(I)는 그 특성상 한계치 이상의 전압이 인입될 때에는 그 이상의 전압을 잘라 버리도록 설계되어 있다. 이는 인버터(I)가 손상되는 것을 방지하기 위한 안전장치인 것이다. 이러한 인버터(I)의 작동에 의해 전력손실이 발생되는 것이다.
전술한 원인에 의한 전력손실을 막기 위해 각 군(G1∼R4)에 직렬로 연결된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)을 나누어 일부는 다른 군(G1∼R4)에서 나누어진 솔라셀모듈(C1∼C8)과 직렬로 연결되도록 하는 분산발전모드를 구성한다. 분산발전모드의 연결패턴은 모듈의 최대 발생전압을 측정하여 그에 따라 적절한 솔라셀모듈(C1∼C8) 갯수를 정하여 그 연결을 정형화 한다.
분산발전모드의 동작은 설치된 스위치의 동작에 의해 이루어지며 발전되는 솔라셀모듈(C1∼C8)의 전압에 따라 자동으로 나누어진다.
즉, 분산빌전모드를 위해 각 군(G1∼R4)에서는 도 7에서와 같이 직렬로 구성되는 마지막 솔라셀모듈(C1∼C8) 또는 그와 인접한 몇몇 솔라셀모듈(C1∼C8)을 묶어 전출부(K)를 구성한다. 이때 전출부(K) 초입 솔라모듈의 인입선을 분접라인(20)을 통해 제1예비라인과 연결하고 후미부 솔라모듈의 말미선은 제2예비라인과 연결한다. 그리고 전출부(K)와 분리되기 이전의 솔라셀모듈(C1∼C8)의 말미선은 곧바로 직송라인(22)을 통해 제2송전라인으로 연결된다. 직송라인(22)에는 직송라인스위치(23)가 설치되며, 직송라인(22)과 분접라인(20)의 연결점 사이의 라인에는 제1분산스위치(24)가 설치되고, 제1예비라인과 제2송전라인의 사이에는 제2분산스위치(25)가 설치된다.
일반모드일 동작시에는 직송라인스위치(23)와, 제1,제2예비라인스위치(l2a,l2b)를 폐쇄동작시켜 제1,제2분산스위치(24,25)의 통전동작에 의해 정상상태의 발전이 이루어진다.
분산발전모드로의 전환시에는, 직송라인스위치(23)가 통전동작하면서 제1,제2분산스위치(24,25)가 폐쇄동작하여 분산스위치를 기준하여 양측 회로가 차단된다.
제1분산스위치(24) 이전의 발전회로에서는 발전된 전기가 직송라인(22)을 통해 제2메인송전라인(L1b)을 통해 송전되고, 전출부(K)의 발전회로에서는 제1예비라인이 직접 초입부 솔라셀모듈(C1∼C8)과 연결되고, 마지막 솔라셀모듈(C1∼C8)의 선은 제2예비라인과 연결되어 송전된다.
이와 같은 회로로 다른 군(G1∼R4)들로부터 분리된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)은 예비인버터(I')로 연결되어 전압이 높아 인버터(I)로부터 손실되는 전력을 최대한 살려 송전한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 제1실시예의 멀티박스(M1∼M4) 내부의 회로도.
도 3은 본 발명 제2실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리 시스템의 회로도
도 4는 본 발명의 제3실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리 시스템의 구성도이며,
도 5는 본 발명 제3실시예에 따른 솔라셀모듈 관리시스템의 회로도.
도 6은 본 발명 제4실시예에 따른 발전소를 구성하는 솔라셀모듈 관리시스템의 구성도.
도 7은 본 발명 제4실시예에 따른 멀티박스 내부의 회로도.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
G1∼R4 - 군 C1∼C8 - 솔라셀모듈
M1∼M4 - 멀티박스 D - 송신부
10 - 메인라인 R1,∼R8 - 폐쇄스위치
12 - 우회라인 R1',∼R8' - 우회스위치
14 - 제어부 L2a,L2b - 제1,제2예비라인
l2a,l2b,l2c - 제1,∼3예비라인스위치 L1a,L1b - 제1,제2메인송전라인
l1a,∼l1d제1,∼제4메인송전스위치 K - 전출부
20 - 분접라인 22 - 직송라인
23 - 직송라인스위치 24,25 - 제1,제2분산스위치
I - 인버터 I'CP - 예비인버터

Claims (4)

  1. 태양광 발전소를 구성하는 각 솔라셀모듈(C1∼C8)들을 나누어 군(G1∼R4)을 형성하고, 각 군(G1∼R4)마다 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 배선라인을 집속하는 멀티박스(M1∼M4)와;
    상기 멀티박스(M1∼M4)에 집속된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)의 배선라인의 전압을 측정하는 전압측정부와;
    측정된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)들의의 상태를 디스플레이하는 제어부(14)로 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티박스(M1∼M4)에는 집속된 각 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인을 직렬로 연결하는 메인라인(10)을 구성함과 동시에 각 메인라인(10)을 우회하여 다음 솔라셀모듈(C1∼C8) 라인으로 연결되는 우회라인(12)을 각각 구성하면서 상기 우회라인(12)의 양단 접속점 내의 메인라인(10)에는 폐쇄스우치를 설치하고 우회라인(12)에는 폐쇄스위치(R1,∼R8)와 반대로 동작하는 우회스위치(R1',∼R8')를 설치하고, 또 상기 스위치들을 개별적으로 동작시키는 구동부(MD)를 더 부가하며,
    상기 제어부(14)는 상기 각 솔라셀모듈(C1∼C8)들의 상태를 비교 분석하여 문제가 있는 솔라셀모듈(C1∼C8)을 선별하고 이를 디스플레이함과 동시에 해당 솔 라셀모듈(C1∼C8)을 배제 및 복원시키는 제어신호를 보내도록 하여
    각 군(G1∼R4)에 속해있는 특정 솔라셀모듈(C1∼C8)이 이상이 있을 때에는 이를 디스플레이함과 동시에 폐쇄스위치(R1,∼R8)를 통해 메인라인(10)을 차단함과 동시에 우회스위치(R1',∼R8')를 통해 우회라인(12)을 통전시켜 문제의 원인이 해소될 때까지 해당 솔라셀모듈(C1∼C8)을 폐쇄하고 우회 송전하도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    각 솔라셀모듈 군(G1∼R4)을 담당하는 멀티박스(M1∼M4)들간에 예비라인이 구축하되, 상기 예비라인은 두 가닥의 전선으로 형성하여 그 중 제1예비라인은 각 군(G1∼R4)의 제,제2메인송전라인(L1b)과 직렬로 연결되며((-)극에서 (+)극으로 연결) 제2예비라인은 각 제1,제2메인송전라인(L1a,L1b)((-)극에서 (+)극 전선)을 모두 연결하고,
    상기 제1,제2예비라인(L2a,L2b)에는 라인의 폐쇄 또는 통전을 위한 제1,제2예비라인스위치(l2a,l2b)(릴레이, 전자식 스위치)를 장치하고, 제1,제2메인송전라인(L1a,L1b) 사이의 제2예비라인에는 제3예비라인스위치(l2c)를 설치하고, 각 군(G1∼R4)에서 생산된 전기를 인버터(I)로 공급하는 메인송전라인에도 제1메인송전스위치(11a)를 설치하고, 상기 제1,제2예비라인(L2a,L2b)이 접속되는 분기점 사이에도 제2메인송전스위치(11b)를 장치하여,
    광량이 충분할 때에는 일반모드로 전환되어 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)를 통해 제1,제2예비라인(L2a,L2b)을 폐쇄하면서 상기 제1,제2메인송전스위치(11a,11b,11c,11d)를 통해 메인송전라인을 통전시키고,
    예비라인은 광량이 적어 발전된 전기의 전압이 인버터(I) 기능의 한계이하로 낮아지면, 집합발전모드로 자동 전환하여 제1,제2,제3,제4메인송전라인스위치(11a,11b,11c,11d)를 폐쇄 동작시키고, 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)를 통전 동작시킴과 동시에 어느 한 인버터(I)를 선택하여 이와 연결된 군(G1∼R4)의 제1제2메인라인스위치를 통전동작시키고, 제3,제4메인라인스위치를 폐쇄동작시키고,
    집합발전모드에 의해 직렬 연결되는 각 군(G1∼R4)중 하나의 군과 연결되는 일측 군은 제3메인송전스위치(11c)를 통전동작시키고, 다른 일측 군은 제4메인송전스위치(11d)를 통전동작시켜 선택된 인버터(I)로 발전된 전기를 공급하도록 하며,
    광량이 충분하게 되면 제1,제2,제3예비라인스위치(12a,12b,12c)를 폐쇄동작시키고, 제1,제2,제3,제4메인송전스위치(11a,11b,11c,11d)를 통전동작시켜 일반모드로 회복시키도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 군(G1∼R4)에서는 직렬로 구성되는 마지막 솔라셀모듈(C1∼C8) 또는 그와 인접한 복수의 솔라셀모듈(C1∼C8)을 묶어 별도로 묶어 구성하고, 분산되는 초입의 솔라모듈의 인입선을 분접라인(20)으로 제1예비라인과 연결함과 동시에 분산되는 마지막 솔라셀모듈(C1∼C8)의 말미선에는 제2예비라인을 연결하고, 분접라인(20) 이전의 솔라셀모듈(C1∼C8)의 말미선은 곧바로 직송라인스위치(23)를 구비한 직송라인(22)을 통해 제2송전라인으로 연결하고,
    직송라인(22)과 분접라인(20)의 연결점 사이의 라인에는 제1분산스위치(24)를 설치하고, 제1예비라인과 제2송전라인의 사이에는 제2분산스위치(25)를 설치하여,
    일반모드시에는 직송라인스위치(23)와, 제1,제2예비라인스위치(l2a,l2b)를 폐쇄동작시키고, 상기 제1,제2분산스위치(24,25)를 통전동작시키고,
    분산발전모드시에는, 직송라인스위치(23)를 통전동작시키면서 제1,제2분산스위치(24,25)를 폐쇄동작시켜 분산스위치를 기준하여 양측 회로가 차단되도록 하고,
    제1분산스위치(24) 이전의 발전회로에서는 발전된 전기가 직송라인(22)을 통해 제2메인송전라인(L1b)을 통해 송전되도록 하고, 제1분산스위치(24) 이후의 발전회로에서는 제1예비라인이 직접 분산된 초입부 솔라셀모듈(C1∼C8)과 연결되고, 마지막 솔라셀모듈(C1∼C8)의 말미선은 제2예비라인과 연결되어 다른 군(G1∼R4)들로부터 분리된 각 솔라셀모듈(C1∼C8)과 직렬로 연결되어 예비인버터(I')로 연결되어 송전되도록 하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전소의 솔라셀모듈 관리 시스템.
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