KR20170069576A - 태양광 발전장치의 자가진단 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 사용자가 발전상태를 쉽게 확인할 수 있으며, 태양전지의 교체시기를 인지시킬 수 있는 태양광 발전장치의 자가진단 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스템은 복수의 태양광 발전모듈을 포함하는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 각 태양광 발전모듈로부터 생성된 전원이 통합되어 인버터로 공급되며, 각 태양광 발전모듈의 출력전압 및 전류량을 측정하는 복수개의 측정모듈을 포함하는 접속반과, 상기 각 측정모듈의 측정정보를 수신하며, 온도 및 조도에 따른 가상구현 데이터와 상기 각 측정모듈의 측정정보의 비교를 통해 태양광 발전모듈의 작동상태를 진단하는 진단유닛을 구비한다.

Description

태양광 발전장치의 자가진단 시스템 {Monitoring system for photovoltaic generation apparatus}

본 발명은 태양광 발전장치의 자가진단 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실 사용자가 발전상태를 쉽게 확인할 수 있으며, 태양전지의 교체시기를 인지시킬 수 있는 태양광 발전장치의 자가진단 시스템에 관한 것이다.

최근 화석연료의 과대한 사용에 따라 지구의 온난화 등 환경문제가 심각해지면서 국제적으로 이산화탄소 배출을 줄이기 위한 대책 마련이 시급한 실정이며 이의 대안으로 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 또한 태양전지를 비롯한 그린에너지 공급원들은 지구에 한정적으로 존재하는 화석연료를 사용하지 않는다는 장점과 이산화탄소 가스의 배출이 없으므로 환경 오염을 최소화할 수 있다는 큰 장점이 있으며, 이러한 장점들은 지구 온난화와 화석연료 고갈이 심각해 지는 가까운 미래를 대비해야 하는 현대인의 입장을 고려할 때 이의 중요도는 매우 높을 수 밖에 없다.

우리나라의 경우에도 근래 이산화탄소 배출을 규제하기 위해 태양광발전을 선두로 하여 신재생 에너지 보급에 대한 장려정책이 제도화되어 실시되고 있고, 이에 따라 태양광 발전시스템은 최근 몇 년간 주요한 신재생 에너지의 우선적인 발전시스템으로 권장되면서 수많은 발전설비 및 이의 운영에 필요한 인프라 시설들이 개발되었고 현재 수천MW 용량의 태양광발전 시설이 현장에서 설치 운용중에 있다.

이러한 태양전지모듈은 일사량을 많이 얻을 수 있는 건물의 옥상에 설치되거나 일조권이 잘 확보될 수 있는 야산과 같은 한적한 곳에 태양광에 직접 노출되어 설치되므로, 운영자의 접근이 대개 용이치 못하고 발전시스템이 설치되어 있는 현장에서 직접 육안으로 체크하는 방안이 현실적이지 못하며 따라서 원격 모니터링이나 발전시스템에 대한 자동 고장 인식의 중요도가 높아지게 되었다.

한국등록특허 제10-1238620호 : 태양광발전 시스템의 고장 인식 장치 및 이의 진단 방법

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 비 전문가도 태양광 발전설비의 가동 상태를 쉽게 확인할 수 있으며, 복수의 태양전지모듈에 대한 개별적인 관리 및 점검이 가능한 태양광 발전장치의 자가진단 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스템은 복수의 태양광 발전모듈을 포함하는 태양광 발전장치에 있어서, 상기 각 태양광 발전모듈로부터 생성된 전원이 통합되어 인버터로 공급되며, 각 태양광 발전모듈의 출력전압 및 전류량을 측정하는 복수개의 측정모듈을 포함하는 접속반과, 상기 각 측정모듈의 측정정보를 수신하며, 온도 및 조도에 따른 가상구현 데이터와 상기 각 측정모듈의 측정정보의 비교를 통해 태양광 발전모듈의 작동상태를 진단하는 진단유닛을 구비한다.

상기 진단유닛은 온도 및 조도를 측정하는 센서부와, 상기 온도 및 조도 값에 따른 태양광 발전모듈의 가상 구현데이터가 저장된 가상구현 데이터베이스와, 상기 각 측정모듈에서 측정된 각 태양광 발전모듈의 출력정보 및 상기 센서부에서 감지된 온도 및 조도에 따른 가상 구현데이터를 비교하여 진단하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스은 용이하게 태양광 발전모듈의 발전상태를 확인할 수 있으며, 각 모듈에 대한 개별적인 진단이 가능하므로 고장 또는 노후화로 인한 모듈별 교체시기를 용이하게 파악할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스템을 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 태양광 발전장치의 자가진단 시스템의 동작순서를 도시한 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 발전장치의 자가진단 시스템은 태양광 발전모듈(10)들로 이루어진 태양광 발전장치(1)에 있어서 각 태양광 발전모듈(10)에서 발생된 출력전원을 통해서 각 태양광 발전모듈(10)의 정상 작동 상태를 판단한다.

태양광 발전모듈(10)들은 각각 전원케이블을 통해 접속반(30)으로 연결되고, 접속반(30)은 인버터(20)와 연결된다. 태양광 발전모듈(10)에서 발전된 전기는 직류전원이기 때문에 인버터(20)에서 교류전원으로 변환하고, 변환된 전기를 축전기에 축전하거나 사용처로 공급한다.

상기 접속반(30)에는 각 태양광 발전모듈(10)과 연결되어 각 태양광 발전모듈(10)에서 생성된 전원의 전압 및 전류량을 측정하는 측정모듈(40)이 마련되어 있다.

상기 진단유닛(50)은 태양광 발전모듈(10)에서 생성된 전원을 모니터링하면서 각 태양광 발전모듈(10)이 정상적으로 작동하면서 전원을 생성하는지를 진단한다.

상기 진단유닛(50)은 접속반(30)과 인접한 곳에 설치되어 접속반(30)의 측정모듈(40)로부터 측정된 각 태양광 발전모듈(10)의 출력 전원 정보를 수집하며, 온도 및 조도를 측정하는 센서부(51)와, 각 온도 및 조도 상태에 따른 가상 구현 데이터를 저장한 가상구현 데이터베이스(53)와, 가상구현 데이터 및 측정모듈(40)의 측정정보를 바탕으로 태양광 발전모듈(10)의 상태를 진단하는 제어부(52)를 포함한다.

상기 센서부(51)는 태양광 발전모듈(10)에서 발전이 되는 환경요인을 측정하기 위한 것으로 온도 및 조도를 측정하는 측정센서들로 이루어질 수 있다. 상기 센서부(51)는 진단유닛(50)을 구성하는 별도의 본체에 장착될 수도 있으며, 태양광 발전모듈(10)과 인접한 위치에 개별적으로 설치된 후 측정정보를 유선 또는 무선으로 전송할 수도 있다.

상기 가상구현 데이터베이스(53)는 태양광 발전모듈(10)에서 온도 및 조도 조건에 따른 가상구현 데이터가 저장된다. 즉, 특정 온도 및 조도에 따라 정상작동 상태에서 태양광 발전모듈(10)에서 발전되는 전원의 전압 및 전류량에 대한 가상구현 데이터가 저장되어 있다. 상기 가상구현 데이터는 후술하는 제어부(52)에서 측정모듈(40)에서 측정된 태양광 발전모듈(10)의 측정 정보와 비교하기 위한 기준데이터로서 역할을 하게 된다.

상기 가상구현 데이터베이스(53)는 복수개의 태양광 발전모듈(10)이 모두 동일 조건에서 구동되는 경우 하나의 기준데이터만을 포함할 수 있으나, 각 태양광 발전모듈(10)의 집광면적이나 설치 위치에 따른 요소 등에서 차이가 생길 수 있는 요소들이 있다면 각 태양광 발전모듈(10) 별로 기준 데이터를 별도로 저장할 수도 있다.

상기 제어부(52)는 상술한 것처럼 측정모듈(40)에서 측정된 태양광 발전모듈(10)의 발전 전원에 대한 출력정보를 수신하며, 센서부(51)에서 측정된 온도 및 조도에 따른 가상구현 데이터와 측정모듈(40)의 측정정보를 비교하여 태양광 발전모듈(10)이 정상 구동되는지를 판단한다.

도시되지는 않았으나, 제어부(52)의 진단정보를 출력하기 위한 별도의 디스플레이가 마련될 수 있다. 상기 디스플레이는 진단유닛(50)과 인접한 곳에 유선 또는 무선으로 연결되는 대형 디스플레이가 적용될 수도 있으며, 또는 관리자의 휴대단말기, 예를 들어 스마트폰의 화면 등을 통해 해당 진단 정보를 출력하도록 구성될 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 태양광 발전장치(1)의 자가진단 시스템의 진단 과정을 도 2에 도시되어 있는 순서도를 바탕으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 진단을 위한 시스템의 구축을 위해 각 태양광 발전모듈(10)의 전원케이블이 접속되는 접속반(30)에 각 태양광 발전모듈(10)에서 발생된 전원의 전압 및 전류량을 측정하기 위한 측정모듈(40)을 장착하고, 각 측정모듈(40)을 진단유닛(50)과 연결하여 측정정보를 전달받도록 시스템을 구축한다.

그리고 진단유닛(50)에는 태양광 발전모듈(10)의 정보를 입력한다. 태양광 발전모듈(10)의 정보 입력 후 시스템의 설치가 완료되면 태양광 발전모듈(10)의 작동상태의 감시를 시작한다.

태양광 발전모듈(10)에서 발전이 이루어지면 측정모듈(40)에서는 각 태양광 발전모듈(10)에서 생성된 전원의 전압 및 전류량을 측정하여 주기적으로 진단유닛(50)의 제어부(52)로 전송한다.

아울러 센서부(51)에서는 태양광 발전모듈(10)에서 발전이 이루어지는 환경요인 즉 온도 및 조도를 측정하여 측정정보를 제어부(52)로 전송한다.

제어부(52)에서는 가상구현 데이터베이스(53)에 저장되어 있는 해당 온도 및 조도 조건에 따른 가상구현 데이터와 측정모듈(40)에서 측정된 측정정보를 비교하며, 최대 전력점의 추정 및 비교를 통해 태양광 발전모듈(10)의 정상 구동상태를 진단한다.

이러한 자가진단을 통해 태양광 발전모듈(10)에서 출력되는 전원의 출력정보가 해당 온도 및 조도 조건에서 가상구현 데이터보다 일정 기준치 이하로 떨어지는 경우 태양광 발전모듈(10)의 고장 또는 노후화로 간주하고 해당 정보를 전송하여 추가 점검을 실시하도록 알리며, 관리자는 이러한 자가진단 시스템의 진단 정보를 통해 신속하게 태양광 발전모듈(10)의 점검하여 수리 또는 패널 교체 등을 통해서 발전 전력의 손실이 발생하는 것을 방지한다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

1: 태양광 발전장치
10: 태양광 발전모듈
20: 인버터
30: 접속반
40: 측정모듈
50: 진단유닛
51: 센서부
52: 제어부
53: 가상구현 데이터베이스

Claims (2)

1. 복수의 태양광 발전모듈을 포함하는 태양광 발전장치에 있어서,
   상기 각 태양광 발전모듈로부터 생성된 전원이 통합되어 인버터로 공급되며, 각 태양광 발전모듈의 출력전압 및 전류량을 측정하는 복수개의 측정모듈을 포함하는 접속반과;
   상기 각 측정모듈의 측정정보를 수신하며, 온도 및 조도에 따른 가상구현 데이터와 상기 각 측정모듈의 측정정보의 비교를 통해 태양광 발전모듈의 작동상태를 진단하는 진단유닛;을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 자가진단 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 진단유닛은 온도 및 조도를 측정하는 센서부와;
   상기 온도 및 조도 값에 따른 태양광 발전모듈의 가상 구현데이터가 저장된 가상구현 데이터베이스와;
   상기 각 측정모듈에서 측정된 각 태양광 발전모듈의 출력정보 및 상기 센서부에서 감지된 온도 및 조도에 따른 가상 구현데이터를 비교하여 진단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전장치의 자가진단 시스템.
   

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