KR20190007250A - Moving type defect diagnosis system and diagnosis method for photovoltaic power generation equipment - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 이동형 구성 및 센서 네트워크방식을 접목하여 현장에서의 고장을 진단할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a fault diagnosis system and a diagnosis method for a photovoltaic power generation facility, and more particularly, to a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing faults in the field by combining a mobile configuration and a sensor network system The present invention relates to a fault diagnosis system and a diagnostic method.
일반적으로 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 다수의 태양전지들이 스트링 결선에 의해 어레이(array)된 태양광모듈을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 발전설비이다.Generally, a photovoltaic power generation system is for converting solar energy into direct current to produce electric power, and many solar cells are connected to a power generation facility for producing electricity on a large scale by using solar array modules arrayed by string wiring to be.
이러한 태양광 발전시스템은 태양광을 받아 직류전기를 발생시키는 태양광모듈 어레이와, 상기 태양광모듈 어레이에서 발생된 직류 전기를 단위 스트링별로 모을 수 있도록 연결되는 접속반과, 상기 접속반에 모인 전체 직류 전기를 교류 전기로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터를 통해 변환된 교류 전기를 한전계통에 보내는 분전반 등을 포함하는 구성으로 이루어진다.The photovoltaic power generation system includes a photovoltaic module array for generating direct current by receiving sunlight, a connection panel for collecting the direct current generated in the photovoltaic module array for each unit string, An inverter for converting electricity into alternating-current electricity, and a distribution panel for sending alternating-current electricity converted through the inverter to the electric power system.
상기 각 태양광모듈 어레이는 대부분이 다수의 태양광모듈을 직렬로 연결하고, 이러한 각 어레이를 다시 접속반에서 병렬 연결하는 형태로 구성하고 있다.Each of the photovoltaic module arrays includes a plurality of solar modules connected in series, and each array is connected in parallel in the connection module.
이때, 상기 다수의 태양광모듈이 직렬 연결되는 각 어레이에서 발전을 시작하면, 각각의 단위 스트링을 통해 전류가 흐르게 되고 이와 동시에 접속반에서는 각각의 단위 스트링별로 전류를 수집하여 전송하게 되며, 통상 접속반을 통하여 각 어레이별 전류와 전압 및 전력 등을 모니터링하고 있다.At this time, when the plurality of solar modules starts to generate electricity in each array in which the solar modules are connected in series, a current flows through each unit string, and at the same time, current is collected and transmitted for each unit string in the connection module, And monitors current, voltage, and power for each array through the panel.
하지만, 종래 태양광 발전설비는 기 구축된 태양광 발전설비에 있어 설치에 따른 시간경과로 인해 노후화가 많이 이루어지고 있는데, 설비의 상태에 대한 단순 모니터링과 설비의 고장시 단순 유지보수만을 수행하고 있으며, 보다 구체적인 유지보수 및 관리 등에 실증이 부재하는 등 실질적인 해결이 되지 못하고 있는 실정에 있다.However, in the conventional solar power generation facilities, there is a lot of aging due to the time lapse due to the installation in the existing solar power generation facilities. In the case of the simple monitoring of the condition of the facilities and the maintenance of the facilities, , And more specific maintenance and management are lacking in practicality.
또한, 각 태양광모듈에 있어 태양광에 의한 자외선 노출로 인해 자연적인 효율 감소가 이루어지고 있고, 태양전지 셀의 열화 등 여러 가지 고장 원인으로 인해 태양광모듈별 발전효율이 떨어져 생산 전력이 감소하고 있다.In addition, in each solar module, the natural efficiency is reduced due to exposure to ultraviolet rays by the sunlight, and due to various causes such as deterioration of the solar cell, power generation efficiency of each solar module is reduced, have.
부연하여, 최근 대규모 태양광 발전설비들은 경년 열화로 인한 태양광모듈 측 셀의 이상으로 태양광모듈의 열화를 가속시키고 있고, 이에 출력이 감소하는 PID(Potential Induced Degradation) 현상으로 인하여 태양광모듈의 성능에 악영향을 미치는 사례가 발생하고 있으며, 기 구축된 태양광 발전설비에 대한 여러 가지 문제점이 도출되고 있다.In addition, recently, large-scale photovoltaic power generation facilities are accelerating the deterioration of the photovoltaic module due to the deterioration of the photovoltaic module side cell due to aged deterioration, and due to the PID (Potential Induced Degradation) phenomenon, There have been cases where the performance is adversely affected, and various problems have arisen with respect to the existing solar power generation facilities.
이에 따라, 태양광 발전설비의 고장 및 이상 유무를 정확히 진단하고 예상할 수 있으며, 기존은 물론 신규 태양광 발전설비에 대해서도 운용효율을 높일 수 있도록 하면서 유지보수 및 관리에 따른 효율성까지 향상시킬 수 있도록 하는 대책들이 요구되고 있는 실정에 있다.Accordingly, it is possible to accurately diagnose and diagnose the malfunction and abnormality of the photovoltaic power generation facility, and to improve the efficiency of maintenance and management while improving the operation efficiency of the existing and new photovoltaic power generation facilities And the like.
본 발명은 상술한 종래의 문제점 등을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 이동형 구성과 센서 네트워크방식을 접목하여 현장에서의 고장을 진단하여 유지보수 및 관리할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention has been made in view of the above-mentioned problems and the like, and it is an object of the present invention to provide a mobile type solar cell module capable of diagnosing a fault in the field, The present invention provides a fault diagnosis system and method for a photovoltaic power generation facility.
본 발명은 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 이동형 본체 및 네트워크기술을 접목함으로써 현장에서 데이터를 수집 및 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 구축할 수 있도록 하면서 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장에서의 고장을 예상 및 진단할 수 있도록 하며, 저전력 및 저비용으로 현장에서 고장을 진단할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a system and a method for constructing large data by collecting data and data mining in the field by combining a portable main body with a wheel and network technology in consideration of mobility, , Connection panel, and distribution panel) to diagnose and diagnose faults in the field, and to diagnose faults in the field with low power and low cost. The purpose is to provide.
본 발명은 현장에서의 간단한 설치를 통하여 태양광 발전설비의 이상 유무를 진단 및 유지보수에 대한 필요 여부를 판별할 수 있도록 하고, 기존 또는 신규 태양광 발전설비의 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention enables easy diagnosis and maintenance of solar power generation facilities through simple installation in the field and enables efficient operation, maintenance and management of existing or new solar power generation facilities The present invention provides a fault diagnosis system and a diagnosis method for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing an on-site fault.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은, 태양광 발전설비의 각 계통별로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 센서장비; 상기 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 발전측정장비; 상기 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이며, 상기 센서장비로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 고장예상진단유닛 측으로 다시 전송하기 위한 현장데이터수집유닛; 상기 현장데이터수집유닛 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 고장을 예상 및 각 계통별 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 이동형 고장예상진단유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing an on-site fault, the system comprising: a sensor device installed on a site to measure a weather environment for each system of a photovoltaic power generation facility; A power generation measuring instrument for measuring power generation data of the solar power generation facility; The sensor node type unit is installed in each system of the solar power generation facility and receives the meteorological environment data for each system measured from the sensor equipment and the power generation data measured from the power generation measurement equipment, A field data collection unit for collecting data to be used, converting the collected data into digital values, and transmitting the data to the failure prediction diagnosis unit side; Wherein the solar power generation facility is provided so as to be capable of communicating with the site data collection unit side and is movable for each system in the site where the solar power generation facility is built, And a mobile fault prediction diagnosis unit for estimating a power generation amount by comparing and analyzing environmental data and generated data with DB data and forecasting a failure of the solar power generation facility and diagnosing a fault including the abnormality in each system or not .
여기에서, 상기 현장데이터수집유닛은, 상기 센서장비 및 발전측정장비와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈; 상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되, A/D컨버터를 통해 디지털데이터로 저장하는 저장모듈; 상기 저장모듈에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 LoRa 기반 데이터송신모듈;을 포함하되, 상기 데이터송신모듈에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터를 적용하여 구성할 수 있다.Here, the field data collecting unit may include a data receiving module that is capable of short-range wireless communication with the sensor equipment and the power generation measuring equipment; A storage module for storing data collected through the short-range wireless communication and storing the data as digital data through an A / D converter; And a LoRa-based data transmission module for transmitting collected data stored in the storage module to the fault prediction diagnosis unit side using a LoRa-based wireless communication system, wherein the data transmission module transmits the collected weather environment data and power generation data A transmission band-pass filter may be applied to remove an out-of-band interference signal in order to remove noise.
여기에서, 상기 고장예상진단유닛은, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛과의 데이터통신을 가능하게 하는 LoRa 기반 게이트웨이; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하는 프로그램을 갖는 고장예상엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하는 프로그램을 갖는 고장진단엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 고장예상엔진 및 고장진단엔진에서 도출되는 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신모듈; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 배터리 측 충전 및 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고, 고장예상진단유닛의 각 구성요소에 필요한 전원공급을 제어하는 장비충전 컨트롤러;를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.Here, the failure diagnosis diagnostic unit may include a mobile body including a storage box-type body having wheels mounted thereto in consideration of mobility of each system in the field where the solar power generation facility is constructed; A LoRa based gateway mounted on the mobile body for enabling data communication with the field data collection unit; And estimating the amount of power generation by comparing and analyzing the meteorological environment data and the power generation data and the DB data of each system installed on the mobile type main body collected by the field data collection unit and comparing the estimated power generation amount and the actual generation power with each other A failure prediction engine having a program for anticipating failure of the photovoltaic power generation facility; And comparing and analyzing the meteorological environment data and the power generation data and the DB data of each system installed on the mobile body and collecting through the site data collection unit to check whether there is an abnormality in each system of the photovoltaic power generation facility, A fault diagnosis engine having a program for diagnosing a fault; An LTE or WiFi-based wireless communication module mounted on the mobile body to enable wireless communication with external data derived from the failure prediction engine and the failure diagnosis engine; And an equipment charge controller which is mounted on the mobile main body and controls charging of the battery side and charging by solar power generation and controlling power supply required for each component of the failure diagnosis diagnosis unit .
여기에서, 상기 고장예상진단유닛은, 상기 고장예상엔진을 통해 출력되는 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하기 위한 디스플레이부; 상기 고장진단엔진에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하는 경보발생부;를 포함하되, 상기 고장진단엔진에서의 이상 진단 출력에 의한 경보 발생시, 상기 디스플레이부에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성할 수 있다.Here, the failure prediction diagnosis unit may be configured to calculate the expected power generation amount and failure prediction data outputted through the failure prediction engine, the failure diagnosis data outputted through the failure diagnosis engine, and the data collected in real time via the LoRa based gateway A display unit for displaying on a screen monitorable; And an alarm generating unit for generating an alarm when an abnormality diagnosis is generated when the fault diagnosis engine diagnoses a fault of each system of the photovoltaic power generation facility, wherein when an alarm is generated by an abnormality diagnosis output from the fault diagnosis engine, It is possible to display the corresponding system part where the abnormality diagnosis is generated on the display unit.
여기에서, 상기 센서장비는 상기 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서; 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈; 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 상기 현장데이터수집유닛 측으로 전송하기 위한 전송모듈;을 포함하며, 상기 발전측정장비는 상기 태양광 발전설비의 각 계통에 접속되는 전압계 및 전류계; 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈; 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛 측에 전송하기 위한 전송모듈;을 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.Here, the sensor device may include a plurality of sensors for measuring a vapor environment factor of temperature, humidity, irradiation amount, and wind velocity for each system in the solar power generation facility; A storage module for storing meteorological environment data measured from each of the plurality of sensors; And a transmission module for transmitting the gaseous environment data measured from each of the plurality of sensors to the field data collection unit side, wherein the power generation measurement equipment includes a voltmeter and an ammeter connected to each system of the photovoltaic power generation facility; A storage module for storing power generation data measured through the voltmeter and the ammeter; And a transmission module for transmitting the power generation data measured through the voltmeter and the ammeter to the field data collection unit side.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단방법은, (A) 태양광 발전설비의 각 계통별로 현장의 기상환경을 계측하기 위해 설치된 센서장비와 발전데이터를 계측하기 위해 설치된 발전측정장비에서 인터페이스되는 센서노드형 현장데이터수집유닛 측으로 상호 네트워킹을 통해 현장에서 계측되는 기상환경데이터 및 발전데이터를 실시간으로 전송하는 단계; (B) 상기 센서노드형 현장데이터수집유닛에서 각 계통별 위치에서 이동형 고장예상진단유닛 측과 인터페이스시 상호 네트워킹을 통해 실시간으로 수집되고 있는 기상환경데이터 및 발전데이터를 이동되는 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 단계; (C) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장예상엔진을 통해 비교 분석하여 예상발전량을 출력해내고, 이 예상발전량과 실측발전량을 다시 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장여부를 예상하는 데이터를 출력해내는 단계; (D) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장진단엔진을 통해 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하여 데이터를 출력해내는 단계; (E) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 고장진단엔진에서의 비교 분석에 의해 이상 진단이 출력되는 경우 즉각 경보를 발생하여 알리고, 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 이동형 고장예상진단유닛이 갖는 화면상에 디스플레이하는 단계; (F) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 비교 분석에 의해 출력된 고장예상데이터와 고장진단데이터를 비롯하여 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 중앙관리서버로 전송하고, 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 활용하는 단계;를 포함하며, 상기 센서장비 및 발전측정장비와 상기 현장데이터수집유닛 간에는 블루투스, 비콘, NFC의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 사용되고; 상기 현장데이터수집유닛 측에서는 실시간으로 수집되는 데이터를 상기 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송시 디지털 값으로 변환하여 전송되고; 상기 현장데이터수집유닛과 이동형 고장예상진단유닛 간에는 저전력 저비용을 위해 LoRa 기반 무선통신방식이 사용되며; 상기 이동형 고장예상진단유닛과 중앙관리서버 간에는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신방식이 사용되는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a fault diagnosis method for a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing a site fault, the method comprising the steps of: (A) And transmitting the weather data and power generation data measured in the field to the sensor node type field data collecting unit side interfaced from the power generation measuring equipment installed for measuring power generation data in real time through mutual networking; (B) the weather-environment data and the power generation data collected in real-time through mutual networking at the interface with the mobile type failure prediction diagnosis unit side at the position of each system in the sensor node type site data collection unit to the mobile type failure prediction diagnosis unit Transmitting; (C) In the portable fault prediction diagnosis unit, the weather environment data, power generation data, and DB data received from the sensor node type field data collection unit at each grid position of the photovoltaic power generation facility are retrieved and compared and analyzed through the failure prediction engine Outputting estimated power generation amount, comparing and comparing the estimated power generation amount with the actual power generation amount, and outputting data for predicting whether or not the solar power generation facility is faulty; (D) In the mobile type failure diagnosis diagnostic unit, the weather environment data, power generation data and DB data received from the sensor node type field data collection unit at the position of each grid of the photovoltaic power generation facility are retrieved and compared and analyzed through the fault diagnosis engine Checking the presence or absence of abnormality of each system in the photovoltaic power generation facility, diagnosing the fault and outputting the data; (E) In the mobile fault prediction diagnosis unit, when an anomaly diagnosis is output by comparative analysis in a fault diagnosis engine, an alarm is immediately generated and notified, and the corresponding system part in which an anomaly diagnosis has occurred is displayed on a screen ; (F) In the mobile type failure prediction diagnosis unit, the collected weather environment data and development data including the failure prediction data and failure diagnosis data outputted by the comparative analysis are transmitted to the central management server, and big data is generated through data mining Wherein the method comprises the steps of: (a) using the sensor device, the power generation measurement device, and the field data acquisition unit for maintenance and management of a photovoltaic power generation facility; The data collected in real time on the side of the field data collecting unit is converted into a digital value upon transmission to the mobile fault prediction diagnosis unit side and transmitted; A LoRa based wireless communication scheme is used between the field data collection unit and the mobile failure prediction diagnosis unit for low power and low cost; An LTE or Wi-Fi based wireless communication system is used between the mobile fault prediction diagnosis unit and the central management server.
본 발명에 따르면, 현장에서 이동 가능한 이동형 구성을 통해 종래 원격지에서의 단순 모니터링이 아닌 태양광 발전설비가 설치된 현장에서 고장을 예상 및 진단할 수 있으며, 기존 또는 신규 태양광 발전설비에 대한 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to predict and diagnose a failure in a site where a photovoltaic power generation facility is installed, rather than simple monitoring in a remote place, through a movable configuration that can be moved on site, Maintenance and management can be performed.
본 발명은 현장에서의 고장 진단을 위해 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 이동형 본체를 구비하고 센서 네트워크방식을 접목하는 구성을 갖게 함으로써 현장에서 데이터를 바로 수집 및 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 활용할 수 있고, 이를 통해 보다 효율적인 유지보수 및 관리를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 현장에서의 데이터 수집과 함께 바로 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장에서 고장을 예상 및 진단할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.In order to diagnose faults in the field, the present invention is equipped with a mobile body with wheels in consideration of mobility, and has a configuration to incorporate a sensor network system, so that data can be directly collected on the spot and big data can be generated through data mining This makes it possible to perform more efficient maintenance and management, as well as to collect data on site, and to immediately fail in the field with each system (photovoltaic module, inverter, connection panel, distribution panel) Predictability and diagnostic usefulness can be achieved.
본 발명은 저전력 및 저비용으로 현장에서 바로 고장을 진단할 수 있는 시스템을 제공할 수 있으며, 현장에서의 간단한 설치를 통하여 태양광 발전설비의 이상 유무를 진단 및 유지보수에 대한 필요 여부를 간단하게 판별하여 대처할 수 있고 더욱 개선된 신규 태양광 발전설비의 구축에 수집데이터를 활용할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.The present invention can provide a system capable of diagnosing faults directly on the spot with low power and low cost and can easily determine whether there is a need for diagnosis and maintenance of a solar power generation facility through simple installation on site And can provide a beneficial effect to utilize the collected data to build a more improved new photovoltaic power generation facility.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 요부 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 있어 이동형 고장예상진단유닛을 나타낸 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명에 있어 이동형 본체의 일 유형을 나타낸 샘플 제작 사진이다.
도 6은 본 발명에 있어 이동형 고장예상진단유닛의 구성요소인 LoRa 기반 게이트웨이와 장비충전 컨트롤러를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing a site fault according to an embodiment of the present invention.
2 is a conceptual diagram illustrating a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing a site fault according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing a site fault according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a detailed configuration diagram of a mobile fault diagnosis diagnostic unit in a mobile solar power plant fault diagnosis system capable of diagnosing an on-site fault according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph of a sample making a type of mobile body in the present invention.
6 is a photograph showing a LoRa-based gateway and a device charging controller, which are components of the mobile fault prediction diagnosis unit in the present invention.
7 is a flowchart illustrating a fault diagnosis method for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing a site fault according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention will become more apparent from the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 태양광 발전을 시작하는 태양광모듈들이 직렬 연결된 태양광모듈 어레이(10)와, 상기 태양광모듈 어레이(10)들을 병렬 연결 및 발전된 전기를 집결시키는 접속반(20)과, 상기 접속반(20)에 집결된 전기를 변환 처리하는 인버터(30)를 포함하는 태양광 발전설비에 대해 현장에서 각 계통별로 이동해가면서 고장을 진단할 수 있도록 하고, 이를 통해 태양광 발전설비의 관리 및 유지보수에 따른 효율성을 높일 수 있도록 하는 시스템을 제공한다.As shown in FIGS. 1 to 6, a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing an on-site fault according to an embodiment of the present invention includes a
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은 센서장비(110)와 발전측정장비(120), 현장데이터수집유닛(130), 이동형 고장예상진단유닛(140)을 포함하여 이루어진다.The mobile solar power plant fault diagnosis system capable of diagnosing a site fault according to an embodiment of the present invention includes a
상기 센서장비(110)는 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈 어레이, 인버터, 접속반, 분전반)로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 구성요소이다.The
이때, 상기 센서장비(110)는 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서(111)와, 상기 다수의 센서(111) 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈(112)과, 상기 다수의 센서(111) 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 상기 현장데이터수집유닛(130) 측으로 전송하기 위한 전송모듈(113)을 포함하도록 구성한다.The
상기 다수의 센서(111)는 온도센서, 습도센서, 일사량센서, 풍속센서 등이 사용된다.For the plurality of sensors 111, a temperature sensor, a humidity sensor, a solar radiation sensor, an wind speed sensor, and the like are used.
상기 전송모듈(113)은 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 적용될 수 있다.The
여기에서, 상기 전송모듈(113)은 페어링 연결이 필요없고 저전력 통신이 가능한 비콘 방식을 적용하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.Here, it is preferable that the
상기 다수의 센서(111)를 포함하는 센서장비(110)는 현장에서의 위치를 달리하여 이동 설치가 가능하고, 무선형태의 전송모듈이 아닌 유선형태의 전송방식을 적용할 수도 있다 할 것이다.The
상기 발전측정장비(120)는 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 구성요소로서, 상기 태양광 발전설비의 태양광모듈 어레이(10)와 인버터(30)를 연결하는 선로 상을 비롯하여 각 계통에 접속되는 전압계(121) 및 전류계(122)와, 상기 전압계(121) 및 전류계(122)를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈(123)과, 상기 전압계(121) 및 전류계(122)를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛(130) 측에 전송하기 위한 전송모듈(124)을 포함하도록 구성한다.The power
상기 전송모듈(124)은 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 적용될 수 있다.The
여기에서, 상기 전송모듈(124)은 페어링 연결이 필요없고 저전력 통신이 가능한 비콘 방식을 적용하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.Here, it is preferable that the
상기 현장데이터수집유닛(130)은 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이라 할 수 있으며, 센서 네트워크방식을 활용하여 확장성 있게 데이터를 수집하기 위한 구성요소이다,The site
상기 현장데이터수집유닛(130)은 상기 센서장비(110)로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비(120)로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 이동형 고장예상진단유닛(140) 측으로 다시 전송하기 위한 구성이다.The on-site
상기 현장데이터수집유닛(130)은 상기 다수의 센서(110) 및 발전측정장비(120)와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈(131)과, 상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되 A/D컨버터(132)를 통해 디지털데이터로 변환하여 저장하는 저장모듈(133)과, 상기 저장모듈(133)에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛(140) 측으로 전송하기 위한 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)을 포함한다.The site
이때, 상기 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터(Band-Pass Filter)를 적용하여 구성하는 것이 바람직하다.At this time, the LoRa-based
상기 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)은 LoRa 무선통신방식을 기반으로 하는 것으로서, 통신 기지국망이 필요없고 저전력 무선통신을 가능하게 하며 데이터 전송의 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다.The LoRa-based
상기 이동형 고장예상진단유닛(140)은 상기 현장데이터수집유닛(130) 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 이용하여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 각 계통별로 고장을 예상하고 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 구성요소이다.The portable fault
상기 이동형 고장예상진단유닛(140)은 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체(141)를 갖는다.The portable failure
이때, 상기 이동형 본체(141) 상에 탑재되어 구비되는 구성이 있는데, LoRa 기반 게이트웨이(142)와, 고장예상엔진(143), 고장진단엔진(144), 무선통신모듈(145), 장비충전 컨트롤러(146), 디스플레이부(147), 및 경보발생부(148)를 포함한다.The LoRa-based
또한, 고장 예상이나 고장 진단에 비교데이터로서 사용할 DB데이터가 기 저장되어있는 메모리 등의 저장모듈(149)을 포함하며, 이들의 동작을 전체적으로 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다.In addition, it includes a
상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)는 상기 현장데이터수집유닛(130)과의 데이터통신을 가능하게 하는 것으로서, 데이터 수집을 가능하게 하는 중계기능을 한다.The LoRa-based
상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)는 LoRa 무선통신방식을 기반으로 하므로 통신 기지국망이 필요없고 저전력 무선통신을 가능하게 하며 데이터 전송의 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다.Since the LoRa-based
상기 고장예상엔진(143)은 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러들여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 발전량을 예상함과 더불어 그 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하도록 프로세스 처리하는 프로그램을 갖는 구성이다.The
상기 고장진단엔진(144)은 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러들여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크하여 고장을 진단하도록 프로세스 처리하는 프로그램을 갖는 구성이다.The fault diagnosis engine 144 invokes the weather data, the generation data, and the DB data for each system in the field collected through the site
여기에서, 상기 DB데이터는 태양광 발전설비의 각 계통별 온도와 습도, 일사량, 풍속 등에 대한 평균 기상환경데이터와 전압, 전류, 발전량 등의 평균 발전데이터라 할 수 있고, 현장에서 수집된 데이터 업데이트에 의한 데이터 마이닝을 통해 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 더욱 유용하게 활용할 수 있는 빅데이터를 생성할 수 있으며, 빅데이터를 이용하여 더욱 개선된 태양광 발전설비를 구축하는데 활용할 수 있다.Here, the DB data is average development data such as average weather environment data, temperature, humidity, solar radiation, wind speed, etc. of each system of the photovoltaic power generation system, and data such as voltage, current, Can generate big data that can be more useful for maintenance and management of photovoltaic power generation facilities through data mining by using a large data, and can be utilized to build a more improved photovoltaic power generation facility by using big data.
여기에서, 상기 DB데이터는 태양광 발전설비가 설치된 지역 특성에 맞는 데이터이며, 시간대별 데이터의 기록이라 할 수 있다.Here, the DB data is data corresponding to the characteristics of the area in which the solar power generation facility is installed, and may be referred to as the recording of data by time.
상기 무선통신모듈(145)은 상기 고장예상엔진(143) 및 고장진단엔진(144)에서 도출되는 고장예상데이터 및 고장진단데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 구성으로서, 즉 중앙관리서버 측에 데이터를 무선 전송하기 위한 구성이다.The
이때, 상기 무선통신모듈(145)은 LTE(Long Term Evolution) 또는 와이파이(Wi-fi) 기반 무선통신방식을 적용할 수 있다.At this time, the
상기 장비충전 컨트롤러(146)는 상기 이동형 본체(141) 상에 장착되는 태양광패널(P)을 통해 태양광을 이용하여 배터리(B)를 충전시킴은 물론 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고 전원 공급의 제어에 사용하기 위한 구성으로서, 상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)와 고장예상엔진(143), 고장진단엔진(144) 및 무선통신모듈(145) 등에 필요 전원공급을 제어하기 위한 구성이다.The
상기 디스플레이부(147)는 상기 고장예상엔진(143)을 통해 출력되는 태양광 발전설비의 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진(144)을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 현장에서 직접 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하여주는 구성이다.The
상기 경보발생부(148)는 상기 고장진단엔진(144)에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하여 알리기 위한 구성이다.The
여기에서, 상기 고장진단엔진(144)에서의 이상 진단 출력에 의하여 상기 경보발생부(148) 측에서 경보 발생시, 상기 디스플레이부(147)에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성함이 바람직하다.Here, when an alarm is generated by the
이와 같은 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 이용한 고장 진단방법을 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The fault diagnosis method using the fault diagnosis system of the mobile photovoltaic power plant capable of diagnosing the on-site fault according to the present invention having the above-described structure will be described with reference to FIG.
태양광 발전설비가 구축된 현장의 각 계통별(태양광모듈 어레이, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장의 기상환경을 계측하기 위해 설치되는 센서장비와 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위해 설치되는 발전측정장비에서 인터페이스되는 센서노드형 현장데이터수집유닛 측으로 상호 네트워킹을 통해 현장에서 계측되는 기상환경데이터 및 발전데이터를 실시간으로 전송한다(S1).In order to measure the sensor equipment installed to measure the weather conditions on the site and the power generation data of the solar power generation facility by each grid (solar module array, inverter, connection panel, distribution panel) (S1), the weather environment data and the power generation data measured in the field are transmitted through mutual networking to the sensor node type field data acquisition unit interfaced from the installed power generation measurement equipment.
이때, 상기 센서장비는 온도센서, 습도센서, 일사량센서, 풍속센서 등 다수의 센서를 포함하며, 상기 발전측정장비는 전압계, 전류계 등이라 할 수 있으며, 이들로부터 태양광 발전설비의 각 계통별로 현장에서 발생되는 기상환경데이터 및 발전데이터를 수집할 수 있다.At this time, the sensor device includes a plurality of sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, a radiation amount sensor, an air speed sensor, and the power generation measurement device may be a voltmeter, an ammeter, And collect the generated weather environment data and generation data.
여기서, 상기 센서장비 및 발전측정장비와 상기 현장데이터수집유닛 간에는 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다.Any one of Bluetooth, beacon and Near Field Communication (NFC) may be used between the sensor equipment, the power generation measuring equipment and the field data collecting unit.
센서노드형으로 각 계통에 설치되는 현장데이터수집유닛에서 각 계통별 위치에서 이동형 고장예상진단유닛 측과 인터페이스시 상호 네트워킹을 통해 실시간으로 수집되고 있는 기상환경데이터 및 발전데이터를 이동되는 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송한다(S2).In case of sensor node type, it is possible to detect the moving fault in the location of each system in the field data collection unit installed in each system. To the unit side (S2).
이때, 상기 현장데이터수집유닛 측에서는 실시간으로 수집되는 데이터를 상기 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송시 디지털 값으로 변환하여 전송한다.At this time, the field data collecting unit side converts the data collected in real time into a digital value upon transmission to the mobile fault diagnosis unit, and transmits the digital value.
여기서, 상기 현장데이터수집유닛과 이동형 고장예상진단유닛 간에는 통신 기지국망이 필요없어 저전력 저비용으로 통신할 수 있는 LoRa 기반 무선통신방식을 사용하여 데이터통신을 수행한다.Here, data communication is performed between the on-site data collection unit and the mobile failure diagnosis diagnostic unit by using a LoRa-based wireless communication method which can communicate with low power and low cost because a communication base station network is not needed.
이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장예상엔진을 통해 비교 분석하여 예상발전량을 출력해내고, 이 예상발전량과 실측발전량을 다시 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장여부를 예상하는 데이터를 출력해낸다(S3).In the mobile fault diagnosis unit, weather environment data, power generation data and DB data received from the sensor node type field data acquisition unit are retrieved from the position of each grid of the photovoltaic power generation facility, and the expected power generation amount is outputted (S3), and the expected power generation amount and the actual power generation amount are again compared and analyzed to output data that predicts whether or not the photovoltaic power generation facility is faulty (S3).
이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장진단엔진을 통해 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하여 데이터를 출력해낸다(S4).In the mobile fault diagnosis unit, the weather environment data, power generation data and DB data received from the sensor node type field data acquisition unit are retrieved from the position of each grid of the photovoltaic power generation facility, and compared and analyzed through the fault diagnosis engine, (S4), and the data is outputted (S4).
이동형 고장예상진단유닛에서는 고장진단엔진에서의 비교 분석에 의해 이상 진단이 출력되는 경우 즉각 경보를 발생하여 알리고, 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 이동형 고장예상진단유닛이 갖는 화면상에 디스플레이한다(S5).In the mobile type failure diagnosis unit, when an abnormality diagnosis is outputted by the comparative analysis in the fault diagnosis engine, an alarm is immediately generated and the corresponding system part in which the abnormality diagnosis has occurred is displayed on the screen of the mobile type failure diagnosis diagnosis unit S5).
이동형 고장예상진단유닛에서는 비교 분석에 의해 출력된 고장예상데이터와 고장진단데이터를 비롯하여 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 중앙관리서버로 전송하고, 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 활용한다(S6).In the mobile failure diagnosis diagnostic unit, collected weather data and development data including the failure prediction data and failure diagnosis data outputted by the comparative analysis are transmitted to the central management server, and big data is generated through data mining, (S6).
이때, 상기 빅데이터는 지역별, 시간대별 등 분류된 기상환경데이터와 발전데이터이고, 계속적으로 수집되는 데이터의 업데이트에 의해 축적되는 데이터이며, 이동형 고장예상진단유닛에 업데이트하여 적용할 수 있다.At this time, the big data is weather environment data and generation data classified by region, time zone, etc., and is data accumulated by updating data continuously collected, and can be updated and applied to the mobile fault prediction diagnosis unit.
여기서, 상기 이동형 고장예상진단유닛과 중앙관리서버 간에는 LTE(Long Term Evolution) 또는 와이파이(Wi-fi) 기반 무선통신방식을 사용할 수 있다.Here, LTE (Long Term Evolution) or Wi-fi based wireless communication method may be used between the mobile fault diagnosis unit and the central management server.
이에 따라, 이동형 고장예상진단유닛을 통해 태양광 발전설비 측 각 계통별 고장진단을 출력함으로써 이상 발생 등 고장이 검출될 시 태양광 발전설비가 구축된 현장에서 유지보수를 수행 및 바로 대처할 수 있으며, 기존에 비해 태양광 발전설비의 운용 및 관리효율을 높일 수 있다 할 것이다.Therefore, by outputting the fault diagnosis for each system on the solar power generation facility side through the mobile fault diagnosis unit, it is possible to perform maintenance on the site where the photovoltaic power generation facility is constructed when the fault such as the abnormality is detected, It will be able to improve the operation and management efficiency of photovoltaic power generation facilities compared to existing ones.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Modifications or substitutions may be made.
110: 센서장비 120: 발전측정장비
130: 현장데이터수집유닛 131: 데이터수신모듈
132: A/D컨버터 133: 저장모듈
134: 데이터송신모듈 140: 이동형 고장예상진단유닛
141: 이동형 본체 142: LoRa 기반 게이트웨이
143: 고장예상엔진 144: 고장진단엔진
145: 무선통신모듈 146: 장비충전 컨트롤러
147: 디스플레이부 148: 경보발생부
149: 저장모듈110: Sensor equipment 120: Power generation measuring equipment
130: field data acquisition unit 131: data reception module
132: A / D converter 133: storage module
134: Data transmission module 140: Mobile fault prediction diagnosis unit
141: mobile body 142: LoRa-based gateway
143: Fault prediction engine 144: Fault diagnosis engine
145: Wireless communication module 146: Equipment charging controller
147: display unit 148: alarm generating unit
149: Storage module
Claims (6)
상기 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 발전측정장비;
상기 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이며, 상기 센서장비로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 고장예상진단유닛 측으로 다시 전송하기 위한 현장데이터수집유닛;
상기 현장데이터수집유닛 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 고장을 예상 및 각 계통별 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 이동형 고장예상진단유닛; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템.Sensor equipment installed on site to measure weather environment for each system of PV power plant;
A power generation measuring instrument for measuring power generation data of the solar power generation facility;
The sensor node type unit is installed in each system of the solar power generation facility and receives the meteorological environment data for each system measured from the sensor equipment and the power generation data measured from the power generation measurement equipment, A field data collection unit for collecting data to be used, converting the collected data into digital values, and transmitting the data to the failure prediction diagnosis unit side;
Wherein the solar power generation facility is provided so as to be capable of communicating with the site data collection unit side and is movable for each system in the site where the solar power generation facility is built, A mobile fault prediction diagnostic unit for estimating a power generation amount by comparing and analyzing environmental data and power generation data with DB data, estimating a failure of the solar power generation facility and diagnosing a fault including the abnormality of each system; And a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing a site fault.
상기 현장데이터수집유닛은,
상기 센서장비 및 발전측정장비와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈;
상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되, A/D컨버터를 통해 디지털데이터로 저장하는 저장모듈;
상기 저장모듈에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 LoRa 기반 데이터송신모듈; 을 포함하되,
상기 데이터송신모듈에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터를 적용하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
Wherein the field data acquisition unit comprises:
A data receiving module provided for short range wireless communication with the sensor device and the power generation measuring device;
A storage module for storing data collected through the short-range wireless communication and storing the data as digital data through an A / D converter;
A LoRa-based data transmission module for transmitting collected data stored in the storage module to the failure prediction diagnosis unit side using a LoRa-based wireless communication system; ≪ / RTI >
And a transmission band-pass filter is applied to the data transmission module so as to remove an out-of-band interference signal to remove noise during transmission of the collected weather environment data and power generation data. Equipment fault diagnosis system.
상기 고장예상진단유닛은,
상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체;
상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛과의 데이터통신을 가능하게 하는 LoRa 기반 게이트웨이;
상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하는 프로그램을 갖는 고장예상엔진;
상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하는 프로그램을 갖는 고장진단엔진;
상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 고장예상엔진 및 고장진단엔진에서 도출되는 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신모듈;
상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 배터리 측 충전 및 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고, 고장예상진단유닛의 각 구성요소에 필요한 전원공급을 제어하는 장비충전 컨트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
Wherein the failure prediction diagnosis unit comprises:
A movable type main body provided with a storage box type body with a wheel in consideration of mobility of each system in the field where the solar power generation facility is built;
A LoRa based gateway mounted on the mobile body for enabling data communication with the field data collection unit;
And estimating the amount of power generation by comparing and analyzing the meteorological environment data and the power generation data and the DB data of each system installed on the mobile type main body collected by the field data collection unit and comparing the estimated power generation amount and the actual generation power with each other A failure prediction engine having a program for anticipating failure of the photovoltaic power generation facility;
And comparing and analyzing the meteorological environment data and the power generation data and the DB data of each system installed on the mobile body and collecting through the site data collection unit to check whether there is an abnormality in each system of the photovoltaic power generation facility, A fault diagnosis engine having a program for diagnosing a fault;
An LTE or WiFi-based wireless communication module mounted on the mobile body to enable wireless communication with external data derived from the failure prediction engine and the failure diagnosis engine;
An equipment charging controller which is mounted on the mobile main body and controls charging of the battery side charging and solar power generation and controls power supply required for each component of the failure diagnosis diagnosis unit; And a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation facility capable of diagnosing an on-site fault.
상기 고장예상진단유닛은,
상기 고장예상엔진을 통해 출력되는 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하기 위한 디스플레이부;
상기 고장진단엔진에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하는 경보발생부; 를 포함하되,
상기 고장진단엔진에서의 이상 진단 출력에 의한 경보 발생시, 상기 디스플레이부에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템.The method of claim 3,
Wherein the failure prediction diagnosis unit comprises:
Based on the predicted power generation amount and failure prediction data output through the failure prediction engine, the failure diagnosis data outputted through the failure diagnosis engine, and the data collected in real time through the LoRa-based gateway, A display unit;
An alarm generating unit for generating an alarm when the fault diagnosis engine diagnoses a fault of each system of the photovoltaic power generation facility and an abnormality diagnosis is generated; , ≪ / RTI &
And displays the corresponding system part where an abnormality diagnosis has occurred on the display unit when an alarm is generated by an abnormality diagnosis output from the fault diagnosis engine.
상기 센서장비는,
상기 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서;
상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈;
상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 상기 현장데이터수집유닛 측으로 전송하기 위한 전송모듈; 을 포함하며,
상기 발전측정장비는,
상기 태양광 발전설비의 각 계통에 접속되는 전압계 및 전류계;
상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈;
상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛 측에 전송하기 위한 전송모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템.The method according to claim 1,
The sensor device includes:
A plurality of sensors for measuring a vapor environment factor of temperature, humidity, irradiation amount, and wind speed for each system in the solar power generation facility;
A storage module for storing meteorological environment data measured from each of the plurality of sensors;
A transmission module for transmitting the weather environment data measured from each of the plurality of sensors to the field data collection unit side; / RTI >
The power generation measuring equipment includes:
A voltmeter and an ammeter connected to each system of the solar power generation facility;
A storage module for storing power generation data measured through the voltmeter and the ammeter;
A transmission module for transmitting the power generation data measured through the voltmeter and the ammeter to the field data acquisition unit side; And a fault diagnosis system for a mobile photovoltaic power generation system capable of diagnosing an on-site fault.
(B) 상기 센서노드형 현장데이터수집유닛에서 각 계통별 위치에서 이동형 고장예상진단유닛 측과 인터페이스시 상호 네트워킹을 통해 실시간으로 수집되고 있는 기상환경데이터 및 발전데이터를 이동되는 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 단계;
(C) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장예상엔진을 통해 비교 분석하여 예상발전량을 출력해내고, 이 예상발전량과 실측발전량을 다시 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장여부를 예상하는 데이터를 출력해내는 단계;
(D) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장진단엔진을 통해 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하여 데이터를 출력해내는 단계;
(E) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 고장진단엔진에서의 비교 분석에 의해 이상 진단이 출력되는 경우 즉각 경보를 발생하여 알리고, 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 이동형 고장예상진단유닛이 갖는 화면상에 디스플레이하는 단계;
(F) 상기 이동형 고장예상진단유닛에서는 비교 분석에 의해 출력된 고장예상데이터와 고장진단데이터를 비롯하여 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 중앙관리서버로 전송하고, 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 활용하는 단계; 를 포함하며,
상기 센서장비 및 발전측정장비와 상기 현장데이터수집유닛 간에는 블루투스, 비콘, NFC의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 사용되고;
상기 현장데이터수집유닛 측에서는 실시간으로 수집되는 데이터를 상기 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송시 디지털 값으로 변환하여 전송되고;
상기 현장데이터수집유닛과 이동형 고장예상진단유닛 간에는 저전력 저비용을 위해 LoRa 기반 무선통신방식이 사용되며;
상기 이동형 고장예상진단유닛과 중앙관리서버 간에는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신방식이 사용되는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단방법.(A) A sensor node type field data acquisition unit that is interfaced from the sensor equipment installed to measure the weather environment of each PV system and the power generation measurement equipment installed to measure the power generation data. Transmitting measured weather environment data and power generation data in real time;
(B) the weather-environment data and the power generation data collected in real-time through mutual networking at the interface with the mobile type failure prediction diagnosis unit side at the position of each system in the sensor node type site data collection unit to the mobile type failure prediction diagnosis unit Transmitting;
(C) In the portable fault prediction diagnosis unit, the weather environment data, power generation data, and DB data received from the sensor node type field data collection unit at each grid position of the photovoltaic power generation facility are retrieved and compared and analyzed through the failure prediction engine Outputting estimated power generation amount, comparing and comparing the estimated power generation amount with the actual power generation amount, and outputting data for predicting whether or not the solar power generation facility is faulty;
(D) In the mobile type failure diagnosis diagnostic unit, the weather environment data, power generation data and DB data received from the sensor node type field data collection unit at the position of each grid of the photovoltaic power generation facility are retrieved and compared and analyzed through the fault diagnosis engine Checking the presence or absence of abnormality of each system in the photovoltaic power generation facility, diagnosing the fault and outputting the data;
(E) In the mobile fault prediction diagnosis unit, when an anomaly diagnosis is output by comparative analysis in a fault diagnosis engine, an alarm is immediately generated and notified, and the corresponding system part in which an anomaly diagnosis has occurred is displayed on a screen ;
(F) In the mobile type failure prediction diagnosis unit, the collected weather environment data and development data including the failure prediction data and failure diagnosis data outputted by the comparative analysis are transmitted to the central management server, and big data is generated through data mining Steps to be taken in maintenance and management of photovoltaic power generation facilities; / RTI >
Any one of Bluetooth, beacon and NFC short-range wireless communication methods is used between the sensor device and the power generation measuring device and the field data collecting unit;
The data collected in real time on the side of the field data collecting unit is converted into a digital value upon transmission to the mobile fault prediction diagnosis unit side and transmitted;
A LoRa based wireless communication scheme is used between the field data collection unit and the mobile failure prediction diagnosis unit for low power and low cost;
Wherein the LTE or Wi-Fi based wireless communication method is used between the mobile fault prediction diagnosis unit and the central management server.
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