KR20120074974A

KR20120074974A - 태양광 에너지 접속반 관리시스템

Info

Publication number: KR20120074974A
Application number: KR1020100136974A
Authority: KR
Inventors: 김평진; 이용수
Original assignee: 주식회사 미르시스템; 김평진
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-06
Also published as: KR101212742B1

Abstract

본 발명은 태양광 접속반 관리시스템 및 운영방법에 관한 것으로서, 태양전지모듈과 상기 태양전지에서 출력되는 전압을 검출하고 분석하는 접속반과 상기 접속반에 연결되어 분석되는 정보를 수신받아 출력하고 상기 접속반을 제어하는 디스플레이제어부를 포함하되, 상기 접속반은 관리자가 휴대한 이동단말과 정보를 송수신할 수 있도록 한 무선통신모듈을 더 포함으로써, 원거리에서도 상기 접속반을 효율적으로 관리할 수 있는 태양광 접속반 관리시스템 및 운영방법에 관한 것이다.

Description

태양광 에너지 접속반 관리시스템 및 운영방법{Management system and Method for monitoring apparatus for solar energy }

본 발명은 태양전지로부터 출력되는 전압을 검출하는 접속반을 임의의 장소에서도 제어하고 관리할 수 있어 접속반의 효율적인 운영이 가능한 태양광 에너지 접속반 관리시스템 및 운영방법에 관한 것이다.

지구환경의 오염 및 화석 에너지원의 고갈은 특별한 이슈가 되기에는 이미 너무나 당연한 현안이며, 인류를 위협하는 중요한 요소가 되었다. 이에 따라 국가와 인종을 초월해서 환경오염을 줄이고 환경친화적인 신재생 에너지원을 찾아내는데 노력을 기울이고 있었다.

신재생에너지는 새로운 에너지의 패러다임 전환에 있어서 그 중심이 될 것으로 기대되는 에너지원이며, 특히 신재생에너지 중에서도 태양광발전시스템은 실용화에 가장 가까운 발전방식이다.

1년간에 지구 전체로 쏟아지는 태양 에너지량의 크기는, 대강 9.5×1020kcal이고, 이 분량의 크기는, 전세계에서 1년간에 소비되는 에너지량의 1만배 이상으로 상당하다.

태양광 발전시스템은 태양에너지를 이용함으로써 연료비가 필요없고, 대기오염이나 폐기물 발생이 없습니다. 또한 시스템을 반자동화 또는 자동화시키기에 용이하여, 운전 및 유지 관리에 따른 비용을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 태양광발전시스템은 최대 전력을 발전하는 시간대가 하절기 피크 전력소비 시간대와 비슷하여, 전력사업용 및 주택 건물용으로 전력계통과 연계운전 시 전력 수급 불균형을 해소할 수 있고 주택 및 건물의 지붕 등에 다양한 형태로 설치함으로써 국내 부존자원을 효율적으로 사용할 수 있는 전력 공급원으로 주목받고 있었다.

태양광발전은 현재 전 세계적으로 큰 붐이 일고 있는 분야로서, 매년 30 ~ 40% 이상의 증가추세를 나타내고 있었다. 최근 2 ~ 3년 사이에는 더욱 현격한 증가 추세를 나타냄에 따라 현재 태양광업계 85% 이상을 장악하고 있는 실리콘 태양전지의 원재료 부족 현상까지 나타나고 있는 실정이었다.

우리나라의 경우 2003년까지 설치된 PV 시스템의 누적량이 6MW에 불과했었다. 그러나 2004년부터 PV시스템 보급이 급격히 증가하기 시작하여 2005년에는 한 해 동안 약 6MW에 이르는 PV시스템이 설치되었다. 세계 에너지기구에서 조사한 바에 따르면, PV시스템의 수요 증가 부분에서 우리나라는 IEA가입국 중 최근 가장 큰 증가추세를 보이는 독일에 이어 두 번째로 높은 증가추세를 나타내고 있었다.

상기와 같이 미래의 신재생 에너지원으로 각광받고 있는 태양광 발전 장치는 태양으로부터 입사되는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 수집하고, 수집된 전기 에너지를 저장하는 한편, 수집 단계에서 직류로 변환된 전기 에너지를 교류 에너지로 변환시켜 변압기로 입력시키도록 된 것이다.

이러한 태양광 발전 장치는 입사되는 태양광을 수집하는 집광판이 다수 개 설치되고, 각각의 집광판에 상술한 태양광 발전 시스템이 구비되는 것이 일반적이었다.

한편, 태양광 발전 장치에는 예상하지 못한 급격한 전압이나 전류가 발생하는 전자 쇼크에 의해 회로가 손상되는 문제점과, 또한 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들을 구비하였다.

이러한 보호 장치에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단과, 태양 전지판을 통해 생성된 전력 전압과 전류를 검출하여 발전 상태의 정상여부를 감시하는 전압 및 전류 측정 센서와, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈 등이 구성되어 있고, 주로 태양광 발전 장치와 부하 또는 중앙의 제어부 사이에 설치된 접속반에 구성되었다.

그러나, 상기 접속반은 태양전지가 설치되어 있는 곳에 위치하고 있기 때문에 접속반이 설치된 장소에서 벗어난 다른 지역에서는 데이터를 모니터링할 수 없는 문제점이 있다. 만약, 관리자가 접속반에서 원거리에 떨어져 있을때 접속반에 긴급한 문제가 발생될 경우, 관리자가 상황을 접수하고 원거리에서 도착하여 상황을 파악하는데 많은 시간이 소요되며, 그 시간동안 문제가 발생된 접속반이 아무런 조치도 취해지지 않고 무방비상태로 놓여 있기 때문에 문제상황이 확대되어 악화되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로서, 임의의 장소에서도 태양전지로부터 출력되는 전압을 검출하는 접속반을 제어할 수 있어 효율적인 관리가 가능하고 문제점 발생시 즉시 대처할 수 있어 접속반의 안정적인 운영이 가능한 태양광 에너지 접속반 관리시스템 및 운영방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 태양전지모듈과 상기 태양전지에서 출력되는 전압을 검출하고 분석하는 접속반과 상기 접속반에 연결되어 분석되는 정보를 수신받아 출력하고 상기 접속반을 제어하는 디스플레이제어부을 포함하되, 상기 접속반은 관리자가 휴대한 이동단말과 정보를 송수신할 수 있도록 한 무선통신모듈을 포함으로써, 원거리에서도 상기 접속반을 효율적으로 관리할 수 있는 태양광 접속반 관리시스템 및 운영방법을 제안한다.

본 발명은 임의의 위치에서 상기 접속반의 상태를 수시로 모니터링 할 수 있으므로 효율적인 관리가 가능한 것이다. 또한, 관리자가 접속반에서 원거리에 떨어져있는 상황에서 접속반에 문제가 발생되더라도 관리자가 문제상황을 바로 확인하고 대처할 수 있으므로 안정적인 운영이 가능한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 접속반 관리시스템의 전체구성도,
도 2는 본 발명에 따른 태양광 접속반 관리시스템의 세부구성도.

이하, 본 발명의 태양광 접속반 관리시스템을 첨부 도면 도 1 내지 도 2에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 접속반 관리시스템의 전체구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양광 접속반 관리시스템의 세부구성도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 태양광 접속반 시스템은 태양이 방출하는 에너지를 수집하는 다수개의 집광판으로 구성되는 태양전지모듈(100)과 상기 태양전지로부터 출력되는 전압을 분석하는 접속반(200)과 상기 접속반(200)과 연결되어 태양광 시스템의 운영상황을 모니터링하는 디스플레이제어부(300)를 포함하여 이루어진다.

상기 태양전지모듈(100)은 하나 이상의 태양전지모듈(100)를 직병렬 연결하여 구성한 것으로 태양 에너지를 직류전력의 병렬군으로 발전하여 출력하는 것이다.

상기 접속반(200)은 상기 태양전지모듈(100)에서 병렬군으로 입력받은 직류전력을 하나의 직류전력으로 통합한 후 이를 상용전력으로 사용할 수 있도록 교류전력으로 변환하여 출력하는 인버터(210)가 포함된다. 또한, 상기 접속반(200)은 일사량, 온도, 태양전지모듈(100)에서 출력되는 전력 그리고 상기 인버터(210)에서 출력되는 교류전력을 센싱하여 전기적 신호로 변환함과 동시에 상기 인버터(210)의 동작상태를 센싱하여 전기적 신호로 변환하는 센서부(220)가 더 포함된다.

그리고, 상기 디스플레이제어부(300)는 접속반(200)에서 센싱되어 출력되는 전기적 신호 즉, 일사량, 온도, 직류전압, 직류전류, 주파수, 교류전압, 교류전류, 주파수, 인버터 상태 등을 가공하여 출력한다. 이때, 상기 디스플레이제어부(300)는 각종 전기적 신호값을 분석하고 자료화한 데이터를 출력하고 저장하며 이상 동작을 감시하고 문제 발생시 경보를 발생한다. 또한, 상기 디스플레이제어부(300), 접속반(200)의 운영상태를 제어할 수 있는 제어부가 더 포함되어, 출력전력량 등을 제어할 수 있음과 동시에 문제상황 발생시 바로 대처할 수 있다.

상기 디스플레이제어부(300)의 출력화면은 상기 태양전지모듈(100)과 인버터(210)의 주요 동작값, 동작값을 실시간으로 계측하는 계측화면, 발전량 등 계측된 동작값을 저장하고 통계 자료화하여 표시하는 트랜드화면, 각 구성을 제어하는 제어화면, 이상동작을 감시하여 경보를 발생하고 상태 이력을 표시하는 화면 등과 접속반(200)의 상태를 한눈에 확인하고 제어하여 효율적으로 운영할 수 있는 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 상기 접속반(200)은 외부의 휴대단말과 무선통신을 가능토록 하는 무선통신모듈(230)이 더 포함되어, 지정된 관리자가 휴대한 이동단말(400)과 정보를 송수신할 수 있는바, 상기 이동단말(400)은 널리 보급되고 있는 휴대폰, 스마트폰, 피디에이, 테블릿피씨과 같이 개인이 간편하게 휴대하여 사용할 수 있는 것이다.

상기 무선통신모듈(230)은 다양한 모듈을 사용할 수 있으며, 본 발명에서는 웹 RTU(Remote Terminal Units) 서버를 적용한다.

이때, 접속반(200)에서 상기 이동단말(400)에 전송되는 정보는 상기 디스플레이제어부(300)에 전송되는 정보와 동일한 정보가 동시에 전송된다. 따라서, 관리자는 원거리에 떨어져 있더라도 상기 이동단말(400)을 통해 상기 디스플레이제어부(300)에서와 동일하게 접속반(200)의 운영상태를 점검하고 제어할 수 있다. 그리고, 상기 접속반(200)과 상기 디스플레이제어부(300)간의 통신이 단절되더라도 상기 이동단말(400)을 통해 상기 접속반(200)을 안정적으로 운영할 수 있게 된다.

그리고 상기 이동단말(400)과 디스플레이제어부(300)는 상기 접속반(200)을 통해 서로 연계되어 어느 한쪽에서 상기 접속반(200)을 제어를 하더라도 상기 접속반(200)의 변동된 정보가 동일하게 전송되어 출력되는 것이다. 이와 더불어 상기 이동단말(400)은 하드웨어의 특성에 가장 부합하며 조작이 편리한 운영프로그램을 설치하여 사용하여 안정적인 운영이 가능토록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 접속반(200)은 다수의 관리자가 각기 소지하고 있는 이동단말(400)과 통신할 수 있는바, 상기 접속반(200)에는 다수의 이동단말(400)별 각기 다른 고유계정를 생성하고 할당하는 등록인증모듈(240)이 더 포함된다. 이때, 상기 이동단말(400)에 부여되는 고유계정은 관리자별 아이디와 패스워드로 구성되는 것이다. 상기 아이디와 패스워드는 상기 등록인증모듈(240)에서 일방적으로 생성하여 할당되거나 관리자가 직접 만들어 상기 등록인증모듈(240)에 등록할 수 있는 것이다.

따라서, 상기 등록인증모듈(240)은 사전 등록되어 있는 이동단말(400)의 고유계정과 접근시 상기 이동단말(400)에서 전송되는 고유계정을 비교하여 동일할 경우 상기 접속반(200)의 접근을 허용하고, 일치하지 않을 경우 접근을 불허한다. 따라서, 신분이 확인되지 않는 불특정한 제3자가 접근하는 것을 원천적으로 막을 수 있는 것이다.

이와 더불어, 상기 등록인증모듈(240)은 상기 이동단말(400)에서 불일치하는 고유계정으로 계속 접근을 요청할 경우 비정상적인 접근을 요청하는 이동단말(400)과 상기 디스플레이제어부(300) 그리고 다른 이동단말(400)에 경고메시지를 전송하여 문제사실을 알려줌으로써, 문제상황을 신속하게 해결할 수 있도록 한다.

상기와 같은 태양광 접속반 관리시스템의 운영방법을 살펴보면 다수의 태양전지모듈(100)이 태양에너지를 집광하여 상기 접속반(200)으로 출력하면, 상기 접속반(200)은 상기 태양전지모듈(100)에서 출력되는 전력을 상기 센서부(220)를 통해 검출하고 분석하여 전기적 신호로 변환함과 동시에 상기 인버터(210)를 통해 상용전력으로 변환하여 외부로 출력한다. 그리고 상기 센서부(220)에서 변환된 전기적 신호를 상기 디스플레이제어부(300)에 전송함과 동시에 상기 무선통신모듈(230)을 통해 상기 이동단말(400)에 전송한다.

한편, 상기 등록인증모듈(240)은 상기 이동단말(400)의 고유계정을 생성하여 등록한 후 상기 무선통신모듈(230)을 통해 상기 이동단말(400)에 전송한다. 이후, 상기 이동단말(400)은 전송된 고유계정을 상기 등록인증모듈(240)에 전송하여 상기 접속반(200)으로 접근을 요청하고, 상기 등록인증모듈(240)은 상기 이동단말(400)에서 전송되는 고유계정과 사전 등록된 고유계정을 비교하여 일치할 경우 접근을 허용하고 비일치할 경우 접근을 불허한다. 그리고 상기 등록인증모듈(240)은 상기 이동단말(400)에서 불일치하는 고유계정을 반복적으로 전송할 경우 상기 디스플레이제어부(300)에 경고메시지를 전송하여 문제 상황을 인지하게 한다.

100 : 태양전지모듈 200 : 접속반
210 : 인버터 220 : 센서부
230 : 무선통신모듈 240 : 등록인증모듈
300 : 디스플레이제어부 400 : 이동단말

Claims

태양전지모듈(100)과 상기 태양전지모듈(100)에서 출력되는 전압을 검출하고 분석하는 접속반(200)과 상기 접속반(200)에 연결되어 분석되는 정보를 수신받아 출력함과 동시에 상기 접속반(200)을 제어하는 디스플레이제어부(300)를 포함하되,
상기 접속반(200)은 관리자가 휴대한 이동단말(400)과 정보를 송수신할 수 있도록 한 무선통신모듈(230)을 더 포함으로써, 원거리에서도 상기 접속반(200)을 효율적으로 관리할 수 있는 것임을 특징으로 하는 태양광 접속반 관리시스템.
제 1항에 있어서,
상기 접속반(200)은 상기 디스플레이제어부(300)와 상기 이동단말(400)에 동일한 정보를 동시에 전송함으로써, 상기 디스플레이제어부(300)와 통신이 단절되어도 상기 이동단말(400)을 통해 상기 접속반(200)을 안정적으로 운영할 수 있는 것임을 특징으로 하는 태양광 접속반 관리시스템.
제 1항에 있어서,
상기 이동단말(400)은 휴대폰, 스마트폰, 피디에이, 테블릿피씨 중 어느 하나임을 특징으로 하는 태양광 접속반 관리시스템.
제 1항에 있어서,
상기 접속반(200)은 상기 이동단말(400)의 고유계정을 생성하고 할당하는 등록인증모듈(240)이 더 포함되어, 불특정한 제3자의 접근을 제한하는 것임을 특징으로 하는 태양광 접속반 관리시스템.
제 4항에 있어서,
상기 등록인증모듈(240)은 불특정한 상기 이동단말(400)의 접근시 경고메시지를 상기 디스플레이제어부(300)임을 특징으로 하는 태양광 접속반 관리시스템.
다수의 태양전지모듈(100)에서 태양에너지를 집광한 전력을 접속반(200)으로 출력하는 단계;
상기 태양전지모듈(100)에서 출력되는 전력을 상기 접속반(200)의 인버터(210)에서 가공하여 출력하는 단계;
상기 접속반(200)의 센서부(220)에서 상기 태양전지모듈(100)에서 출력되는 전력과 상기 접속반(200)의 운영상태를 검출하고 분석하여 전기적신호로 변환하는 단계;
상기 센서부(220)에서 변환된 전기적신호를 상기 디스플레이제어부(300)로 전송하는 단계;
상기 접속반(200)의 무선통신모듈(230)을 통해 변환된 전기적신호를 이동단말(400)에 전송하는 단계;
를 포함하는 태양광 접속반 관리시스템의 운영방법.