KR20160118693A - 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법 및 장치 - Google Patents

전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전 시스템 동작 전이나 동작 중, 태양광모듈의 중간지점에 발생하는 지락을 신속히 검출하여 안전한 시스템 기동과 운전을 보장하고, 지락위치를 신속히 파악하며, 태양광 인버터 동작 중에 임의 또는 일회성으로 지락을 검출시 누설전류에 의한 불필요한 전력소모로 인한 태양광 발전시스템의 효율저하를 방
지함과 동시에, 분압저항의 열화나 쇼트로 인한 큰 누설전류에 의한 시스템 악영향을 방지함을 목적으로 하고, 이를 위해 태양광 모듈부(100); 릴레이를 포함하는 저항회로부(200); 상기 저항회로부의 저항에 걸리는 아날로그 전압을 측정하며, 전압측정 전후로 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 전압센싱부(300); 디지털변환부(400); 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 전력변환기의 동작을 제어하거나 지락위치를 판단하여 지락위치에 대한 정보표시를 제어하는 제어부(500);
제어부의 제어에 따라 구동이 제어되는 전력변환기(600)를 포함함을 특징으로 한다.

Description

전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법 및 장치{The apparatus and method for detecting ground fault of photovoltaic module by using voltage measurement}
본 발명은 태양광 모듈의 직류 지락검출장치와 방법에 관한 것으로, 태양광 발전시스템에서 전력변환장치인 태양광 인버터의 입력으로 들어오는 직류 전선로상의 지락사고를 검출하는 것에 관한 것이다. 좀 더 상세하게는, 태양광 인버터가 기동하기 전에 태양광 모듈의 직류 전선로상의 지락 여부를 검출한 후 지락이 검출되지 않은 경우에만 태양광 인버터를 기동하여 시스템을 안정되게 운전할 수 있도록 하는 태양광 발전시스템의 직류지락 검출에 관한 것이다.
태양광발전은 화석 에너지를 활용하지 않고 태양광 패널에 입사된 빛 에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 발전 방식이다. 태양광 발전 시스템은 초기 투자비용과 발전단가가 비싸다는 단점이 있지만, 반영구적인 수명과 무공해 천연 에너지원으로서 최근 화석연료 사용에 의한 지구온난화 등 환경오염의 해결책으로 그 사용이 점점 늘어나고 있다.
이러한 태양광 발전 시스템은 발전 전력의 이용방법에 따라 발전 전력을 축전지에 저장하여 필요한 시간에 전력을 공급하는 독립형 발전시스템과 발전 전력을 부하에 공급하고 잉여전력을 계통에 공급하는 계통연계형 발전시스템으로 구분된다. 이중 계통연계형 발전시스템이 기존의 발전소를 대체하는 분산전원으로서 각광을 받고 있다.
계통연계형 발전시스템은 복수의 태양전지 모듈들이 직렬로 연결된 복수의 태양광발전 패널들을 포함하는 태양광 발전 어레이부, 태양광발전 패널들로부터 출력되는 직류전력들을 병합하여 출력하는 출력부 및 출력부로부터 출력되는 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하 또는 사용계통에 공급하는 인버터를 포함한다.
이러한 상용 전력계통에는 태양전지와 상용 전력계통을 연결하는 직류선로의 지락(ground fault)을 검출하기 위한 검출회로장치가 제공된다. 지락 발생시 적절한 대응을 수행하지 못하면 상용 전력계통에 연결된 시스템이 정지될 수 있고, 전력변환을 위해 구성된 승압회로 및 인버터 등에 손상을 일으킬 수 있을 뿐만 아니라 송전계통설비들의 정상 동작 중단으로 태양광 발전 및 송전이 중단되어 경제적인 손실은 물론 송전설비의 고장으로 인한 위험을 초래할 수 있다.
그래서 다양한 방법의 지락 검출회로장치가 제안되어 왔는바, 종래 일반적으로 사용되어 온 지락검출기는 지락이 발생하였을 경우 설정된 값과 비교하여 경보를 발생하도록 되어 있으며, 이 지락검출기에는 직류전압강하법과 교류전압강하법이 있는데, 여기서 교류전압강하법의 대부분은 인가 교류전압을 20[Hz]를 이용하였으므로 교류 60[Hz]에 큰 영향을 미치고, 직류에 잡음의 원인이 되는 리플 주파수가 발생되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 감안한 선행기술자료로써, 특허등록번호 제10-1090263호(본원 출원인이 출원한 선행기술)에는 태양광 발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치 및 지락 검출방법에 관한 기술내용이 공개되어 있다.
상기 선행기술인 종래의 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치는 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 분압저항 (R1)과 (R2)를 구비하며, 분압저항 (R1)과 (R2)의 공통접속점(G)을 접지시켜 형성한 분압저항회로부와; 분압저항 (R1)과 (R2) 각각의 양단에 걸리는 전압(VPG)(VGN)과 (R1),(R2) 전체에 걸리는 전압(VPN)의 3개의 전압을 입력받아 입력받은 고압의 전압을 저압레벨로 강압시키는 분압저항과, 분압저항에서 출력되는 저압 아날로그 신호로부터 고주파신호 잡음을 제거하는 저역통과필터를 포함하는 전압센싱부;와 전압센싱부의 저역통과필터로부터 아날로그 신호를 입력받아 A/D변환하여 디지탈 값으로 수치화시킬 수 있는 A/D변환기, 실시간으로 수치화된 디지탈 값을 가지고 지락 여부를 판단하여 지락사고 발생시 태양광 발전기에 신호를 보내거나 알람을 발생시키는 MPU를 구비한 제어부를 포함하여 구성되어 있다.
상기 종래의 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출 기술은 태양전지 모듈의 직렬 수와 분압저항회로부에 걸려있는 전압 값만으로 지락 발생 여부를 알 수 있어 회로 구성이 극히 간단해진다는 장점이있다. 그러나, 종래의 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출기술은 시스템 기동전이나 기동 중에 지락이 모듈의 가운데서 발생하는 경우 두 분압저항에 걸리는 전압 값의 차이가 없어 지락이 발생했음에도 불구하고 지락이 검출되지 않게 되고 지락이 발생하지 않은 것으로 판단되어 태양광 인버터의 기동이 이루어지거나 지속되어 사고로 이어질 수 있고, 실시간으로 지락을 검출할 경우 접지로 연결된 분압저항을 통하여 아주 작은 누설 전류가 지속적으로 흐르게 되는데, 지속적으로 흐르는 전류에 의한 전력소모가 발생된다. 따라서 지락검출시 흐르는 상기 누설전류에 의한 전력 소모로 태양광 발전시스템의 효율이 낮아지는 역 효과가 발생할 수도 있다. 또한, 분압저항의 열화나 쇼트가 발생한다면 많은 누설 전류가 접지로 흐르게 되어 지락과는 상관없이 지락검출회로의 문제로 인한 사고가 발생할 수도 있는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1090263호 (태양광 발전시스템의 직류전선로 지락검출회로장치 및 지락검출방법 대한민국 등록특허 제10-1410508호 (태양광 발전시스템의 직류지락 검출회로)
본 발명은 태양광 발전 시스템 동작 전이나 동작 중, 태양광모듈의 중간지점에 발생하는 지락을 신속히 검출하여 안전한 시스템 기동과 운전을 보장하고, 지락위치를 신속히 파악하며, 태양광 인버터 동작 중에 임의 또는 일회성으로 지락을 검출시 누설전류에 의한 불필요한 전력소모로 인한 태양광 발전시스템의 효율저하를 방
지함과 동시에, 분압저항의 열화나 쇼트로 인한 큰 누설전류에 의한 시스템 악영향을 방지하고자 하는 것이 본 발명의 목적이라 할 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치는 복수개의 태양광 모듈로 구성된 태양광 모듈부(100)와; 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 P(+)측 전압을 측정하기 위한 저항 Ra (201)와 저항 Ra에 흐르는 전류를 단속하는 릴레이a(202)와 N(-)측 전압을 측정하기 위한 저항 Rb(204)와 저항 Rb에 흐르는 전류를 단속하는 릴레이b(203)을 포함하며 릴레이a와 릴레이b의 공통접속점을 접지시켜 형성한 저항회로부(200)와; 저항 Ra,Rb에 걸리는 아날로그 전압을 측정하며, 전압측정 전후로 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 전압센싱부(300)와; 측정된 아날로그 전압의 노이즈를 제거하는 저역통과필터(401)와 아날로그 전압신호를 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기(402)를 포함하는 디지털변환부(400)와; 실시간으로 수치화된 상기 디지탈 전압값을 가지고 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 전력변환기의 동작을 제어하거나 지락위치를 판단하여 지락위치에 대한 정보표시를 제어하는 제어부(500)와; 제어부의 제어에 따라 구동이 제어되는 전력변환기(600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명인 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치의 제어부(500)는 측정된 전압값을 이용하여 지락 여부를 판단하는 지락판단부(501)와 측정된 전압값을 이용하여 지락의 위치를 판단하고 판단결과를 표시하는 지락위치판단부(50 2)와 상기 지락판단부의 결과에 따라 전력변환기(600)의 동작을 제어하는 인버터구동제어부(503))를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출방법은 태양광 모듈의 P(+)측 지락 전압을 측정하기 위해 저항 Ra의 전압을 측정하는 단계(12)와; N(-)측 지락 전압을 측정하기 위해 저항 Rb의 전압을 측정하는 단계(30)와; P(+)측 전압 또는 N(-)측 전압이 0보다 같거나 작은지를 판단하는 단계(40)와; 상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 모두가 0보다 같거나 작은것으로 판단되면, 태양광 인버터의 동작을 시작하거나 동작을 지속시키는 단계(50); 상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 중 적어도 하나가 0보다 큰것으로 판단되면 태양광 인버터의 동작을 중시시키는 단계(60); P(+)측 전압과 N(-)측 전압을 비교하는 단계(70); 비교결과, P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 작으면 P(+)측에 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(80); 비교결과,P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 크면 N(-)측에서 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(90); 비교결과 P(+)측 전압과 N(-)측 전압이 같으면 P(+)측과 N(-)측 중간지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(100)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 구성이 간단하여 가정용 태양광 인버터와 같이 작은 인버터에도 적용이 가능하며, 알고리즘 또한 간략하여 별도의 프로세서 없이 태양광 동작 알고리즘에 접목이 가능하여, 단가를 절감 할 수 있는 효과를 가져 올 수 있다. 또한 실시간 검출이 아닌 동작 전 검출, 임의 검출, 주기적 검출로 검출 회로에서 발생 할 수 있는 전력 손실을 막을 수 있어 태양광 인버터의 효율을 높일 수 있다.
도1은 본 발명의 태양광 모듈 지락 검출 알고리즘을 나타낸 도면
도2는 본 발명의 태양광 인버터 지락검출 회로 구성도
도3은 지락이 발생되지 않은 상태를 나타낸 본 발명의 회로 구성도
도4는 지락이 발생된 상태를 나타낸 본 발명의 회로구성도
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 직류 전선로의 지락 검출장치를 상세히 설명한다.
도1은 저항에서 측정된 전압으로 지락여부를 판단하고 측정된 전압을 비교함으로 지락위치를 파악하여 사용자에게 지락위치에 대한 정보를 제공하는 방법에 대한 플로우차트이다. 도2는 본 발명의 지락 검출 장치가 적용된 태양광발전 시스템의 구성도이며, 도3은 본 발명을 설명하기 위한 지락 발생 전을 가정한 회로도이고, 도4는 본 발명을 설명하기 위한 지락을 가정한 회로도 이다.
본 발명은 태양광발전 시스템에서 발생할 수 있는 직류 전선로에서의 지락을 검출하기 위한 것으로 지락이 발생할 수 있는 3가지 위치에서 검출이 가능하다.
일반적으로 태양광 발전시스템은 도2와 같이 직렬로 연결된 태양광 모듈부(100)와 발생한 직류전력을 수요자의 특성에 맞게 변환하는 전력변환기(600)가 있는데 그 사이를 연결하도록 직류전선로가 존재하게 된다. 직류전선로는 전력변환기의 입력전압 범위에 맞추기 위해 태양광 모듈부(100)를 직렬로 연결해야하고 또한 전류용량을 늘리기 위해 태양전지가 직렬 연결된 태양광 모듈부를 병렬로도 전력변환기에 연결할 수 있다(미도시). 태양광 발전시스템에 지락이 발생하였을 경우 지락 발생 사실 및 지락이 발생한 위치를 파악하기가 곤란한 점이 있어 태양전지모듈의 집합체인 태양광 모듈부(100)와 전력변환기(600) 사이에 통상 지락 검출장치를 마련하고 있다.
도2에서 보듯이, 본 발명의 지락 검출장치는 태양광 모듈부(100), 저항회로부(200 ), 전압센싱부(300), 디지털변환부(400), 제어부(500) 및 전력변환기(600)로 구성된다.
태양광 모듈부(100)는 복수의 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 각 모듈에서 발생한 직류전류가 직류전선로를 통해 전력변환기측(인버터)으로 공급된다.
저항회로부(200)는 직류전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 저항Ra,릴레이a,저항Rb, 릴레이b를 포함하며 릴레이a와 릴레이b의 공통접속점을 그라운드에 접지시켜 회로를 구성한다.
전압센싱부(300)는 릴레이단속부(301)와 전압측정부(302)를 포함한다.
도3은 지락이 발생되기 전의 정상적 회로상태를 나타낸 것으로, 지락이 발생하지 않은 상태에서의 전압을 측정하는 과정을 설명한다. 먼저 전압측정을 위해 릴레이단속부(301)가 릴레이a를 온(on)상태로 제어한 후, 저항 Ra의 전압을 전압측정부(302)가 측정한다. 이어서 릴레이단속부(301)가 릴레이a를 오프(off)로 제어함과 동시에 릴레이b를 온(on) 시키는 제어를 한다. 이후 전압측정부(302)는 저항 Rb의 전압을 측정한다. 그러나 도3과 같은 상태는 태양광 모듈부와 저항회로부는 접지를 통해 상호 연결된 상태가 아니어서 폐회로 구성이 되지 않은 상태로, 저항회로부의 각 저항에는 전류가 흐르지 않게 되어 저항 Ra, Rb에 걸리는 전압은 0V이다.
도4는 지락이 발생된 상태의 회로를 나타낸 것으로, 지락이 발생하면 태양광 모듈부와 저항회로부는 각각 접지를 통해 상호 연결되어 태양광모듈부와 저항회로부는 상호 폐회로가 형성되어 지락전류가 저항 Ra, Rb에 흐르게 된다. 각 저항에 걸리는 전압측정은 다음과 같다. 먼저 전압측정을 위해 릴레이단속부(301)가 릴레이a를 온(on)상태로 제어한 후, 저항 Ra의 전압을 전압측정부(302)가 측정한다. 이어서 릴레이단속부(301)가 릴레이a를 오프(off)로 제어함과 동시에 릴레이b를 온(on) 시키는 제어를 한다. 이후 전압측정부(302)는 저항 Rb의 전압을 측정한다. 상기 전압측정용 저항인 Ra,Rb는 저항값이 동일한 것이 바람직하다.
종래 기술(등록특허 제10-1090263호)과 달리 저항회로부(200)에 릴레이를 설치하는 이유는 누설전류에 의한 전력소모를 감소키고 저항의 열화나 단락에 의한 큰 누설전류의 발생을 방지하기 위함이다. 지락이 발생하지 않는 상태에서는 저항 Ra,Rb에 흐르는 누설전류가 없다. 그러나 지락이 발생하게 되면, 지락여부 검출과 상관없이 항상 전압측정용 저항인 Ra,Rb에 누설전류가 흐르게 되고, 이러한 전류에 의해 각 저항에서는 전력소모가 발생하고 상기 소모되는 전력은 태양광모듈에서 생성된 전력인 것이어서 상기 누설전류에 의한 전력소모로 태양광 발전시스템의 전체적인 효율이 저하된다. 만일 저항 Ra,Rb가 열화되거나 쇼트되는 경우에는 상기 누설전류값은 큰 값이 되어 전력소모의 양도 커질뿐만 아니라 시스템에 더 큰 악영향을 가져올 수도 있다. 따라서 상기 저항 Ra,Rb에는 지락여부 검출시에만 전류를 흘릴 수 있도록 하는 가장 바람직하다. 이를 위해 각 저항 Ra,Rb에는 릴레이를 직렬로 각각 설치하여 지락여부 검출시에만 온(on)상태를 유지하도록 함으로 지락검출시에만 저항에 검출전류를 흘릴수 있도록 하여 누설전류에 의한 전력소모를 최소화 시키고 저항의 열화나 쇼트로 인한 큰 누설전류에 의한 사고를 방지할 수 있는 것이다.
즉, 지락검출을 위한 전압측정시에만 저항들이 태양광모듈부,직류전선로와 폐회로를 형성하고 저항에 전류가 흐르도록 릴레이의 접점을 제어하는 것이다.
디지털변환부(400)은 저역통과필터(401)와 A/D변환기(402)를 포함한다.
저역통과필터(401)는 저항 Ra,Rb에서 측정한 전압에 포함된 고주파신호 잡음을 제거하기 위한 것으로, 저항 Ra,Rb에서 측정된 전압은 아날로그 신호이고 이 신호는 후술하게될 A/D변환기에 의해 디지털화 될 대상이다. 만일 측정된 아날로그 전압값에 고주파 잡음들이 다수 포함되는 경우 디지털화시 잡음에 의해 정확한 디지털 변환이 어렵게 되고 이는 부정확한 지락검출로 이어지게 된다.
A/D변환기(402)는 고주파 잡음이 제거된 아날로그 전압값을 디지털 전압값으로 변환시키기 위한 것으로, 후술하게될 제어부,지락판단부,지락위치판단부에서는 프로그래밍된 알고리즘에 의해 지락여부를 판단하게 되는데 이때 사용되는 데이타는 디지털값이어야 한다. 따라서 이를 위해 상기 A/D변환부를 통해 아날로그 전압값을 디지털값으로 전환할 필요가 있는 것이다.
제어부(500)는 변환된 디지털 전압값을 이용하여 지락을 판단함과 동시에 전력변환기(태양광 인버터)의 구동을 제어한다. 또한, 지락이 발생한 위치를 판단함과 동시에 지락위치에 대한 정보 표시를 제어한다. 이를 위해 제어부(500)는 지락판단부(501)와 지락위치판단부(502) 및 인버터구동제어부(503)를 포함한다.
지락판단부(501)는 저항 Ra,Rb에서 측정된 전압값인 P(+)전압과 N(-)전압을 0과 비교한다. 비교결과, P(+)전압과 N(-)전압 둘 다 0V보다 작거나 같으면 지락이 없는 것으로 판단하고, 만약 둘 중 하나라도 0V보다 크다면 지락이 발생한 것으로 판단한다. P(+)전압 또는 N(-)전압과 비교하는 기준 전압값인 0V는 노이즈 및 주위 상태에 따라 변경이 가능한데, 예를 들어 지락이 없을때 측정된 값으로도 변경이 가능하다.
인버터구동제어부(503)는 상기 지락판단부(501)의 판단결과, 지락이 없는 것으로 판단되면 전력변환기(태양광 인버터)의 구동을 시작하거나(지락검출이 인버터 기동전에 이루어지는 경우) 구동을 지속한다(지락검출이 인버터 기동중에 이루어지는 경우)
지락위치판단부(502)는 지락으로 판단되어 제어부가 전력변환기의 동작을 정지시킨 경우, 측정된 P(+)전압과 N(-)전압의 크기를 상호 비교한다. 비교 결과, P(+)전압이 N(-)전압보다 작은 경우 P(+)에 가까운 지점에 지락이 발생한 것으로 판단하고 P(+)에 가까운 지점에 지락이 발생했음을 알리는 알람이나 경보를 발생시킨다.
비교 결과, P(+)전압이 N(-)전압보다 큰 경우 N(-)에 가까운 지점에 지락이 발생한 것으로 판단하고 N(-)에 가까운 지점에 지락이 발생했음을 알리는 알람이나 경보를 발생시킨다.
비교 결과, P(+)전압과 N(-)전압이 같은 경우 P(+)와 N(-)의 중간 지점에 지락이 발생한 것으로 판단하고 P(+)와 N(-)의 중간 지점에 지락이 발생했음을 알리는 알람이나 경보를 발생시킨다.
이하에서는 도1을 참조하여 본 발명의 또 다른 실시예인 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법에 대해 설명한다.
전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법은 태양광 모듈의 P(+)측 지락 전압을 측정하는 단계(20)와; N(-)측 지락 전압을 측정하는 단계(30)와; P(+)측 지락전압 또는 N(-)측 지락전압이 기준전압값보다 같거나 작은지를 판단하는 단계(40)와; 상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 모두가 기준전압값보다 같거나 작은것으로 판단되면, 전력변환기의 동작을 시작하거나 동작을 지속시키는 단계(50); 상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 중 적어도 하나가 기준전압값보다 큰것으로 판단되면 전력변환기의 동작을 중시시키는 단계(60); P(+)측 전압과 N(-)측 전압의 크기를 비교하는 단계(70); 단계70의 비교 결과, P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 작으면 P(+)측에 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(80); 단계70의 비교 결과, P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 크면 N(-)측에서 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(90); 단계70의 비교 결과 P(+)측 전압과 N(-)측 전압이 같으면 P(+)측과 N(-)측 중간지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(100)를 포함한다.
상기의 P(+)측 지락 전압을 측정하는 단계(20)은 전압측정전 릴레이를 온(on)시키는 단계와 전압측정 후 릴레이를 오프(off)시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
또한 N(-)측 지락 전압을 측정하는 단계(30)는 전압측정 전, 릴레이를 온(on)시키는 단계와 전압측정 후, 릴레이를 오프(off)시키는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기 단계 40,50,60에 있어서, 기준전압값은 노이즈 및 주위 상태에 따라 변경이 가능한 값이며, 0V 또는 지락이 없을때 측정된 전압값이 바람직하다.
상기에서 설명한 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법 각 구성단계서의 구체적인 특징 설명은 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치 부분에서 이미 설명하였기에 생략하기로 한다.
이상에서 살펴본, 본 발명인 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법은 컴퓨터 프로그램화하여 자동적으로 수행되도록 할 수 있으며, 이 프로그램은 컴퓨터에서 판독될 수 있는 기록매체의 형태로 제공된다.
이상에서 설명한 사항들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해해야 할 것이고, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.
100:태양광 모듈부
200:저항회로부
300:전압센싱부
400:디지털변환부
500:제어부
600:전력변환기

Claims (9)

  1. 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치에 있어서,
    복수개의 태양광 모듈로 구성된 태양광 모듈부(100);
    직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되며, P(+)측 전압과 N(-)측 전압을 측정할 수 있도록 하는 저항과 전압측정시에만 폐회로가 형성되게 하는 릴레이를 포함하는 저항회로부(200);
    상기 저항회로부의 저항에 걸리는 아날로그 전압을 측정하며, 전압측정 전후로 릴레이의 온/오프 동작을 제어하는 전압센싱부(300);
    측정된 아날로그 전압의 노이즈를 제거하는 저역통과필터(401)와 아날로그 전압신호를 디지털 전압값으로 변환하는 A/D변환기(402)를 포함하는 디지털변환부(400);
    수치화된 상기 디지탈 전압값을 가지고 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 태양광 인버터의 동작을 제어하거나 지락위치를 판단하여 지락위치에 대한 정보표시를 제어하는 제어부(500);
    제어부의 제어에 따라 구동이 제어되는 전력변환기(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저항회로부(200)는 P(+)측 전압을 측정하기 위한 저항 Ra(201)와 저항 Ra에 흐르는 전류를 단속하는 릴레이a(202)와 N(-)측 전압을 측정하기 위한 저항 Rb(204)와 저항 Rb에 흐르는 전류를 단속하는 릴레이b(203)을 포함하는 것에 특징이 있는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전압센싱부(300)는 전압측정시에만 저항회로부(200)의 저항에 전류를 흘릴수 있도록 릴레이를 제어하는 릴레이단속부(301)와 저항회로부의 저항에 걸리는 전압을 측정하는 전압측정부(302)를 포함하는 것에 특징이 있는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(500)는 측정된 전압값을 이용하여 지락 여부를 판단하는 지락판단부(501)와 측정된 전압값을 이용하여 지락의 위치를 판단하고 판단결과를 표시하는 지락위치판단부(502)와 상기 지락판단부의 결과에 따라 전력변환기(600)의 동작을 제어하는 인버터구동제어부(503)를 포함하는 것을 특징으로 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치.
  5. 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법에 있어서,
    태양광 모듈의 P(+)측 전압을 측정하는 단계(20);
    태양광 모듈의 N(-)측 전압을 측정하는 단계(30);
    P(+)측 전압 또는 N(-)측 전압이 기준전압값 보다 같거나 작은지를 판단하는 단계(40);
    상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 모두가 기준전압값보다 같거나 작은것으로 판단되면, 전력변환기의 동작을 시작하거나 동작을 지속시키는 단계(50);
    상기 단계40의 판단결과, P(+)측 전압과 N(-)측 전압 중 적어도 하나가 기준전압값보다 큰것으로 판단되면 전력변환기의 동작을 중시시키는 단계(60);
    P(+)측 전압과 N(-)측 전압의 크기를 비교하는 단계(70);
    단계70의 비교 결과, P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 작으면 P(+)측에 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(80);
    단계70의 비교 결과,P(+)측 전압이 N(-)측 전압보다 크면 N(-)측에서 가까운 지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(90);
    단계70의 비교 결과 P(+)측 전압과 N(-)측 전압이 같으면 P(+)측과 N(-)측 중간지점에 지락이 발생했음을 표시하는 단계(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단계40의 기준전압값은 노이즈 및 주위 상태에 따라 변경이 가능한 값이며, 지락이 없을때 측정된 전압값 또는 OV 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법.
  7. 제5항에 있어서
    상기 P(+)측 전압을 측정하는 단계(20)와 N(-)측 전압을 측정하는 단계(30)는 전압측정전 릴레이를 온(on)시키는 단계와 전압측정 후 릴레이를 오프(off)시키는 단계를 각각 포함함을 특징으로 하는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출 방법.
  8. 제5항 내지 제7항중 어느 한 항에 기재된 지락검출방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을수 있는 기록매체.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 릴레이단속부(301)는 전압측정시에만 저항회로부(200)의 저항에 전류를 흘릴수 있도록 하기 위해 전압측정 전 릴레이를 온(ON)시키고, 전압측정 후에는 릴레이를 오프(OFF)시키는 것에 특징이 있는 전압 측정을 이용한 태양광 모듈의 지락 검출장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200065290A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 주식회사 윌링스 지락검출기능을 갖는 태양광발전시스템
US10756532B2 (en) 2018-07-13 2020-08-25 Kohler Co. Ground fault minimization
US10848053B2 (en) 2018-07-13 2020-11-24 Kohler Co. Robust inverter topology
KR102321181B1 (ko) * 2021-06-04 2021-11-03 주식회사 파세텍 태양광 발전 시스템의 지락 발생 감시 장치 및 그 방법
CN113848499A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 珠海格力电器股份有限公司 驱动电源的参数监控方法、装置及驱动电源系统
KR102367463B1 (ko) * 2021-07-29 2022-02-24 주식회사 엘파워 태양광 발전 시스템의 스트링 누전 위치 표시 장치 및 그 방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101090263B1 (ko) 2010-03-08 2011-12-07 헥스파워시스템(주) 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치 및 지락 검출방법
KR101410508B1 (ko) 2014-04-15 2014-06-24 주식회사 에코스 태양광 발전 시스템의 직류 지락 검출 회로

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101090263B1 (ko) 2010-03-08 2011-12-07 헥스파워시스템(주) 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치 및 지락 검출방법
KR101410508B1 (ko) 2014-04-15 2014-06-24 주식회사 에코스 태양광 발전 시스템의 직류 지락 검출 회로

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(태양광 발전시스템의 직류전선로 지락검출회로장치 및 지락검출방법
(태양광 발전시스템의 직류지락 검출회로)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10756532B2 (en) 2018-07-13 2020-08-25 Kohler Co. Ground fault minimization
US10848053B2 (en) 2018-07-13 2020-11-24 Kohler Co. Robust inverter topology
US11600988B2 (en) 2018-07-13 2023-03-07 Kohler Co. Ground fault minimization
US12155198B2 (en) 2018-07-13 2024-11-26 Discovery Energy, Llc Ground fault minimization
KR20200065290A (ko) * 2018-11-30 2020-06-09 주식회사 윌링스 지락검출기능을 갖는 태양광발전시스템
KR102321181B1 (ko) * 2021-06-04 2021-11-03 주식회사 파세텍 태양광 발전 시스템의 지락 발생 감시 장치 및 그 방법
KR102367463B1 (ko) * 2021-07-29 2022-02-24 주식회사 엘파워 태양광 발전 시스템의 스트링 누전 위치 표시 장치 및 그 방법
CN113848499A (zh) * 2021-09-28 2021-12-28 珠海格力电器股份有限公司 驱动电源的参数监控方法、装置及驱动电源系统
CN113848499B (zh) * 2021-09-28 2022-11-11 珠海格力电器股份有限公司 驱动电源的参数监控方法、装置及驱动电源系统

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