KR20210001007A - 태양광 발전 시스템을 위한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법 - Google Patents

태양광 발전 시스템을 위한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 의한 태양광 전지 스트링별 전류 측정이 가능한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법이 개시된다. 상기 스마트 태양광 접속반은 태양 전지 스트링별로 배치되고, 상기 태양 전지 스트링별로 아날로그 형태의 전압 신호를 출력하는 전류 센서; 상기 출력된 전압 신호를 디지털 형태의 전압값으로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter); 상기 변환된 전압값을 룩업 테이블을 이용하여 출력 전류값으로 환산하고, 상기 출력 전류값과 상기 태양 전지 스트링별로 측정된 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 제어부; 및 상기 ADC와 상기 제어부 사이에 배치되어 상호 절연시키고, 상기 ADC로부터 변환된 전압값을 상기 제어부에 전달하는 절연부를 포함한다.

Description

태양광 발전 시스템을 위한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법{SMART SOLAR CONNECTION BOARD FOR PHOTOVOLTAICS SYSTEM AND MONITORING METHOD USING THE SMAE}
실시예는 태양광 접속반에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 전지 스트링별 전류 측정이 가능한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 접속반은 태양광 전지 스트링을 모아 전기를 집중화시키는 장치를 말한다. 하나의 태양광 전지 스트링은 5kW급으로 구성되고 최대 전류가 15A 정도이고, 태양광 접속함은 이러한 태양광 전지 스트링을 최대 20개까지 수용하여 100kW급으로 설계된다.
태양 전지의 이상 유무를 판단하기 위하여 각 태양 전지 스트링에서 전류를 측정할 수 있는 센서를 부착하여 전류를 상호 비교하고 그 비교한 결과로 태양 전지 스트링의 이상 여부를 판단하는 스마트 태양광 접속반이 국내에 시범적으로 설치되고 있으나 감시에 필요한 센서, 전자회로의 비용으로 저변이 확대되지 않고 있다.
이때 태양 전지에서 생산되는 전류는 직류 전류(Direct Current, DC)이기 때문에, 태양광 접속반에는 직류 전류를 측정할 수 있는 전류 센서가 부착되는데, 이러한 전류 센서로는 예컨대, 홀 효과 전류 센서가 사용되고 있다.
즉, 종래 기술에 따른 태양광 접속반은 태양 전지 스트링별로 전류를 측정하기 위한 홀 효과 전류 센서와 홀 효과 전류 센서로부터 측정된 전류값을 기초로 태양 전지 스트링의 이상 유무를 판단하기 위한 제어부를 포함하도록 구성된다.
그러나 홀 효과 전류 센서를 사용하는 경우 션트 저항 대비 가격이 고가이고, 센서에 별도의 제어 전원을 공급해야 동작하는 문제점이 있다. 또한 상대적으로 션트 저항에 비해서 전류 계측 오차가 커서 태양광 접속반에서 홀 효과 전류 센서로 태양 전지 스트링 전류를 측정하여 태양 전지 스트링의 이상유무를 판별하는데 어려움이 있다.
등록특허공보 제10-1695381호 등록특허공보 제10-0930132호
실시예는, 태양광 전지 스트링별 전류 측정이 가능한 스마트 태양광 접속반 및 이를 이용한 모니터링 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반은 태양 전지 스트링별로 배치되고, 상기 태양 전지 스트링별로 아날로그 형태의 전압 신호를 출력하는 전류 센서; 상기 출력된 전압 신호를 디지털 형태의 전압값으로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter); 상기 변환된 전압값을 미리 작성된 룩업 테이블을 이용하여 출력 전류값으로 환산하고, 상기 출력 전류값과 상기 태양 전지 스트링별로 측정된 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 제어부; 및 상기 ADC와 상기 제어부 사이에 배치되어 상호 절연시키고, 상기 ADC로부터 변환된 전압값을 상기 제어부에 전달하는 갈바닉 절연부를 포함할 수 있다.
상기 전류 센서는 션트 저항 전류 센서이고, 상기 션트 저항 전류 센서의 션트 저항에 인가된 전압 신호를 출력할 수 있다.
상기 제어부는 상기 ADC로부터 변환된 전압값을 상기 출력 전류값으로 환산하는 전류 측정회로; 상기 태양 전지 스트링별로 출력 전압값을 측정하는 전압 측정회로; 및 상기 출력 전류값과 상기 출력 전압값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 프로세서를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 출력 전류값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전류값을 빼준 후 크기를 보상하고, 상기 출력 전압값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전압값을 빼준 후 크기를 보상하고, 상기 보상된 출력 전류값과 상기 보상된 출력 전압값을 기초로 상기 출력 전력값을 산출할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 상태를 판단하고, 상기 판단한 결과로 이상 상태가 발생된 태양 전지 스트링이 존재하는 경우, 상기 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다.
상기 룩업 테이블은 소정의 전압값과 상기 전압값에 상응하는 전류값이 설정된 테이블일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법은 태양 전지 스트링별로 배치된 전류 센서로부터 출력된 전압값과 상기 태양 전지 스트링별로 측정된 출력 전압값을 입력받는 단계; 상기 전압값을 미리 작성된 룩업 테이블을 이용하여 출력 전류값으로 환산하는 단계; 및 상기 환산된 출력 전류값과 상기 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전류 센서는 션트 저항 전류 센서이고, 상기 입력받는 단계에서는 상기 션트 저항 전류 센서의 션트 저항에 인가되는 전압값을 입력받을 수 있다.
상기 판단하는 단계에서는 상기 출력 전류값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전류값을 빼준 후 크기를 보상하고, 상기 출력 전압값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전압값을 빼준 후 크기를 보상하고, 상기 보상된 출력 전류값과 상기 보상된 출력 전압값을 기초로 상기 출력 전력값을 산출할 수 있다.
상기 판단하는 단계에서는 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 상태를 판단하고, 상기 판단한 결과로 이상 상태가 발생된 태양 전지 스트링이 존재하는 경우, 상기 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다.
상기 태양 전지 스트링별 상태는 정상 상태와, 과전류 상태, 과전압 상태, 저전압 상태의 이상 상태를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 션트 저항 전류 센서를 이용하여 태양 전지 스트링별 전류를 저비용으로 감시할 수 있다.
또한, 저가의 션트 저항 전류 센서를 사용하더라도 감전의 위험을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스트링 전력 산출 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, “A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)”로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 ‘연결’, ‘결합’ 또는 ‘접속’ 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 “상(위) 또는 하(아래)”에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, “상(위) 또는 하(아래)”으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
실시예에서는, 태양 전지 스트링별로 션트 저항 전류 센서와 갈바닉 절연부를 구비하고, 션트 저항 전류 센서로부터 측정된 전류값을 갈바닉 절연부에 의해 분리된 제어부에 제공하여, 제어부에서 제공된 전류값과 측정된 전압값을 기초로 각 태양 전지의 이상 여부를 판단하도록 한, 새로운 스마트 태양광 접속반을 제안한다.
스마트 태양광 접속반은 향후 태양광 발전으로 국가 전력의 20%가까이 대응할 경우 효율화, 유지보수(O&M)를 위하여 반드시 확대되어야 하는 중요한 장치이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 태양 전지 스트링(100), 스마트 태양광 접속반(200), 인버터(300), 수집 장치(400), 통합 관리 서버(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
태양 전지 스트링(100)은 다수의 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 직류 전류(Direct Current, DC)를 출력할 수 있다. 태양 전지 스트링(100)은 다수 개(100a, 100b, ??, 100n)가 구비될 수 있다.
스마트 태양광 접속반(200)은 다수의 태양 전지 스트링(100)에 연결되고 다수의 태양 전지 스트링(100)으로부터 직류 전류를 공급받고, 공급받은 직류 전류를 인버터(300)에 출력할 수 있다.
스마트 태양광 접속반(200)은 20개 정도의 태양 전지 스티링이 연결되어 100kW의 전력을 수용하고, 각 태양 전지 스트링은 5kW급으로 최대 전류가 15A 정도일 수 있다.
스마트 태양광 접속반(200)은 태양 전지 스트링별로 출력 전류값과 출력 전압값을 측정하여 출력 전력값을 산출하고, 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값을 기초로 태양 전지 스트링의 효율 건전성 즉, 전류 및 전압의 상태 예컨대, 정상 상태이거나 과전류, 과전압, 저전압 등의 이상 상태를 판단하고 그 판단한 결과로 이상 상태임을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다.
스마트 태양광 접속반(200)은 측정된 출력 전류값과 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출할 수 있다.
인버터(300)는 스마트 태양광 접속반(200)으로부터 직류 전류를 공급받아 공급받은 직류 전류를 교류 전류(Alternating Current, AC)로 변환시켜 부하에 공급할 수 있다.
이때, 태양광 발전시스템에 사용되는 인버터는 PCS(Power Conditioning System)라는 용어로 사용된다. 또한 인버터는 태양전지의 온도나 일사량 변화로 인한 출력 전력에 대해 항상 태양전지에서 발생하는 출력을 최대로 이끌어내며, 상용계통의 배전선으로 영향을 미치지 않도록 고조파 전류를 최소화한 전류를 출력한다.
수집 장치(400)는 다수의 스마트 태양광 접속반(200)과 연동하고, 다수의 스마트 태양광 접속반(200)로부터 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값, 이벤트 정보를 수집할 수 있다. 예컨대, 수집 장치(400)는 다수의 스마트 태양광 접속반(200)과 각각 유선 및 W-MBus 무선 통신 규격으로 통신을 수행하여 정보를 수집하고 수집된 정보를 통합 관리 서버(500)에 저장할 수 있다.
통합 관리 서버(500)는 수집 장치(400)와 연동하고, 수집 장치(400)로부터 다수의 스마트 태양광 접속반(200) 각각의 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값, 이벤트 신호를 수신함으로써, 태양 전지 스트링별 상태를 실시간으로 감시할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반(200)은 전류 센서(210), ADC(Analog to Digital Converter)(220), 갈바닉 절연부(230), 제어부(240), 통신부(250)를 포함하도록 구성될 수 있다.
전류 센서(210)는 태양 전지 스트링별로 구비되어, 태양 전지 스트링별로 전압값을 검출하여 출력할 수 있다. 전류 센서(210)는 션트(shunt) 저항 전류 센서로, 션트 저항 전류 센서의 션트 저항에 인가된 전압에 상응하는 전압값을 출력할 수 있다.
이때, 전류 센서로는 예컨대, 홀 효과 전류 센서, 션트 저항 전류 센서가 있다. 홀 효과 전류 센서는 고가이고 측정을 위해 동작 전원을 바이어스 또는 공급해 주어야 하고, 큰 전류가 흐른 후 잔상 효과로 DC 옵셋값이 발생하는데 해당 DC 옵셋값은 오차값으로 인식되어 정밀한 계측기에 부적합하다. 또한 DC 옵셋값은 홀 효과 전류 센서를 De-Gaussing해서 초기화할 수 있는데 연속적인 측정을 해야 하는 측정기에서는 De-Gaussing을 할 수 없다는 문제점이 있다. 션트 저항 전류 센서는 이러한 홀 효과 전류 센서가 갖고 있는 문제점이 없는 반면, 저항에 전류가 흐를 때 발생하는 열로 높은 전류에 적용하기 곤란하여 통상 100A 미만 전류에 대해서 적용이 가능하고, 센서 양단의 전압을 전자 회로에 연결해야 하기 때문에 활선 전압이 전자 회로에 나타나서 감전의 위험이 있다. 또한 션트 저항 전류 센서는 다채널 전자 회로에 공통으로 적용할 수 없는데, 각 션트 저항 전류 센서마다 활선 전압이 인가되고 션트 저항 전류 센서를 전자 회로 기판에 연결할 경우 역 접속으로 단락 사고가 유발되기 때문에 특수한 조치없이 다수의 스트링 회로에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
즉, 홀 효과 전류 센서는 고가이고 잔상 전류 효과(DC 옵셋의 변동)가 있어 측정 정밀도에 차이가 있고 션트 저항 전류 센서는 전기 안전과 전기 단락 사고의 위험성이 있다. 따라서 본 발명에서는 저가의 션트 저항 전류 센서를 사용하면서 상기 전기 안전과 관련하여 갈바릭 절연부를 구비하여 상기 문제를 해결하고자 한다.
ADC(220)는 태양 전지 스트링별 전류 센서(110)에 연결되고, 각 션트 저항 전류 센서(210)로부터 아날로그 형태의 전압 신호를 입력받아 디지털 형태의 전압값으로 변환할 수 있다.
갈바닉 절연부(230)는 ADC(220)와 제어부(240) 사이에 구비되어 절연시킬 수 있다. 이때, 갈바닉 절연부(230)는 ADC(220)를 제어부(240)의 전자 회로와 절연시키기 위한 소자일 수 있는데, 예컨대, 포토 커플러, 디지털 아이솔레이터 등일 수 있다.
제어부(240)는 갈바닉 절연부(230)를 통해 ADC(220)로부터 전압값을 제공 받아 출력 전류값으로 환산하고, 태양 전지 스트링별로 출력 전압값을 측정한 후 앞서 환산한 출력 전류값과 측정한 출력 전압값을 기초로 태양 전지 스트링별로 출력 전력값을 산출할 수 있다.
제어부(240)는 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값을 기초로 태양 전지 스트링의 상태를 판단하고 그 판단한 결과로 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다.
통신부(250)는 수집 장치와 연동하여 각종 정보를 송신 또는 수신할 수 있다. 예컨대, 통신부(250)는 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값과 함께 이벤트 신호를 송신할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 제어부의 상세한 구성을 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(240)는 전류 측정회로(241), 전압측정회로(242), 프로세서(processor)(243), 메모리(memory)(244)를 포함할 수 있다.
전류 측정회로(241)는 ADC(220)로부터 디지털 형태로 변환된 전압값를 제공받아 제공받은 전압값을 출력 전류값으로 환산함으로써 태양 전지 스트링별 출력 전류값을 획득할 수 있다. 이때, 전류 측정회로(241)는 션트 저항 전류 센서(210)의 션트 저항의 저항값(R)과 션트 저항에 인가된 전압값(V)을 알 수 있기 때문에 V=IR에 의해 전압값을 출력 전류값으로 환산이 가능할 수 있다. 이러한 환산을 위해 소정의 전압과 그 전압에 상응하는 전류값이 매칭되어 있는 룩업 테이블(lookup table)이 미리 작성될 수 있다. 따라서 전류 측정회로(241)는 미리 작성된 룩업 테이블을 이용하여 제공받은 전압값을 출력 전류값으로 환산할 수 있다.
전압측정회로(242)는 태양 전지 스트링마다 연결되어, 태양 전지 스트링별 출력 전압값을 획득할 수 있다.
프로세서(243)는 획득된 태양 전지 스트링별 출력 전류값에 대한 DC 옵셋을 제거할 수 있다. 예컨대, 프로세서(243)는 획득된 태양 전지 스트링별 출력 전류값에서 미리 정의된 DC 옵셋 전류값을 빼줌으로써 DC 옵셋이 제거된 태양 전지 스트링별 출력 전류값을 산출할 수 있다.
프로세서(243)는 획득된 태양 전지 스트링별 출력 전압값에 대한 DC 옵셋을 제거할 수 있다. 예컨대, 프로세서(243)는 획득된 태양 전지 스트링별 출력 전압값에서 미리 정의된 DC 옵셋 전압값을 빼줌으로써 DC 옵셋이 제거된 태양 전지 스트링별 출력 전압값을 산출할 수 있다.
여기서, DC 옵셋 즉, DC 옵셋 전류값과 DC 옵셋 전압값은 계측기의 전기 신호 (전압, 전류)를 인가하지 않았지만 센서나 ADC의 특성으로 인해 발생하는 DC 옵셋값을 의미하는데 계측기 제작 단계에서 무전류, 무전압에서 측정하여 계측기 내부에 기록된 값을 의미한다.
프로세서(243)는 DC 옵셋이 제거된 출력 전류값과 출력 전압값의 크기를 보상하고, 크기가 보상된 출력 전류값과 출력 전압값을 기초로 태양 전지 스트링별 출력 전력값을 산출할 수 있다.
프로세서(243)는 태양 전지 스트링별로 획득된 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값을 기반으로 태양 전지 스트링별 효율 건전성 즉, 전류 및 전압의 상태 예컨대, 정상 상태이거나 과전류, 과전압, 저전압 등의 이상 상태를 판단할 수 있다.
프로세서(243)는 상기 판단한 결과로 태양 전지 스트링별 과전류, 과전압, 저전압 등의 이상 상태가 판단되면, 이상 상태를 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다.
메모리(244)는 태양 전지 스트링의 상태를 판단하는데 필요한 정보 즉, 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값뿐만 아니라 출력 전류값을 환산하기 위한 룩업 테이블을 저장할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 상태 모니터링 방법을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 태양광 접속반은 태양 전지 스트링별로 배치된 전류 센서를 통해 전압값을 측정하여 측정된 전압값을 출력 전류값으로 환산할 수 있다(S510).
또한 스마트 태양광 접속반은 태양 전지 스트링별로 출력 전압값을 측정할 수 있다(S520).
다음으로, 스마트 태양광 접속반은 출력 전류값으로부터 미리 정해진 DC 옵셋 전류값을 뺀 후 크기를 보상하고(S530, S532), 출력 전압값으로부터 미리 정해진 DC 옵셋 전압값을 빼 후 크기를 보상할 수 있다(S540, S542).
다음으로, 스마트 태양광 접속반은 보상된 출력 전류값과 출력 전압값을 기초로 태양 전지 스트링별로 출력 전력값을 산출할 수 있다(S550).
다음으로, 스마트 태양광 접속반은 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값을 기초로 태양 전지 스트링별 효율 건전성 즉, 전류 및 전압의 상태 예컨대, 정상 상태이거나 과전류, 과전압, 저전압 등의 이상 상태를 판단할 수 있다(S560).
다음으로, 스마트 태양광 접속반은 이상 상태가 발생된 태양 전지 스트링이 존재하면(S570), 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성할 수 있다(S580).
다음으로, 스마트 태양광 접속반은 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값과 함께 이벤트 신호를 수집 장치로 송신함으로써, 태양 전지 스트링별 모니터링이 가능할 수 있다(S590).
반면, 스마트 태양광 접속반은 이상 상태가 발생된 태양전지 스트링이 존재하지 않으면 이벤트 신호를 생성하지 않고 출력 전류값, 출력 전압값, 출력 전력값을 송신한다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 태양 전지 스트링
200: 스마트 태양광 접속반
210: 전류 센서
220: ADC
230: 갈바닉 절연부
240: 제어부
250: 통신부
300: 인버터
400: 수집 장치
500: 통합 관리 서버

Claims (12)

  1. 태양 전지 스트링별로 배치되고, 상기 태양 전지 스트링별로 아날로그 형태의 전압 신호를 출력하는 전류 센서;
    상기 출력된 전압 신호를 디지털 형태의 전압값으로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter);
    상기 변환된 전압값을 미리 작성된 룩업 테이블을 이용하여 출력 전류값으로 환산하고, 상기 출력 전류값과 상기 태양 전지 스트링별로 측정된 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 제어부; 및
    상기 ADC와 상기 제어부 사이에 배치되어 상호 절연시키고, 상기 ADC로부터 변환된 전압값을 상기 제어부에 전달하는 갈바닉 절연부를 포함하는, 스마트 태양광 접속반.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 센서는,
    션트 저항 전류 센서이고, 상기 션트 저항 전류 센서의 션트 저항에 인가된 전압 신호를 출력하는, 스마트 태양광 접속반.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 ADC로부터 변환된 전압값을 상기 출력 전류값으로 환산하는 전류 측정회로;
    상기 태양 전지 스트링별로 출력 전압값을 측정하는 전압 측정회로; 및
    상기 출력 전류값과 상기 출력 전압값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 프로세서를 포함하는, 스마트 태양광 접속반.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 출력 전류값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전류값을 빼준 후 크기를 보상하고,
    상기 출력 전압값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전압값을 빼준 후 크기를 보상하고,
    상기 보상된 출력 전류값과 상기 보상된 출력 전압값을 기초로 상기 출력 전력값을 산출하는, 스마트 태양광 접속반.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 상태를 판단하고,
    상기 판단한 결과로 이상 상태가 발생된 태양 전지 스트링이 존재하는 경우, 상기 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성하는, 스마트 태양광 접속반.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    소정의 전압값과 상기 전압값에 상응하는 전류값이 설정된 테이블인, 스마트 태양광 접속반.
  7. 태양 전지 스트링별로 배치된 전류 센서로부터 출력된 전압값과 상기 태양 전지 스트링별로 측정된 출력 전압값을 입력받는 단계;
    상기 전압값을 미리 작성된 룩업 테이블을 이용하여 출력 전류값으로 환산하는 단계; 및
    상기 환산된 출력 전류값과 상기 출력 전압값을 기초로 출력 전력값을 산출하고, 상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별로 상태를 판단하는 단계를 포함하는, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전류 센서는 션트 저항 전류 센서이고,
    상기 입력받는 단계에서는 상기 션트 저항 전류 센서의 션트 저항에 인가되는 전압값을 입력받는, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서는,
    상기 출력 전류값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전류값을 빼준 후 크기를 보상하고,
    상기 출력 전압값에서 미리 정해진 DC 옵셋 전압값을 빼준 후 크기를 보상하고,
    상기 보상된 출력 전류값과 상기 보상된 출력 전압값을 기초로 상기 출력 전력값을 산출하는, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서는,
    상기 출력 전류값, 상기 출력 전압값, 상기 출력 전력값을 기초로 상기 태양 전지 스트링별 상태를 판단하고,
    상기 판단한 결과로 이상 상태가 발생된 태양 전지 스트링이 존재하는 경우, 상기 이상 상태가 발생하였음을 알려주기 위한 이벤트 신호를 생성하는, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 룩업 테이블은,
    소정의 전압값과 상기 전압값에 상응하는 전류값이 설정된 테이블인, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 태양 전지 스트링별 상태는 정상 상태와 과전류 상태, 과전압 상태, 저전압 상태의 이상 상태를 포함하는, 스마트 태양광 접속반을 이용한 모니터링 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102518353B1 (ko) * 2022-07-27 2023-04-05 디아이케이(주) 태양광 발전 시스템 절연 및 고장감지 시스템
CN117405975A (zh) * 2023-12-14 2024-01-16 深圳鹏城新能科技有限公司 一种pv面板绝缘电阻检测方法、系统及介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100930132B1 (ko) 2009-03-10 2009-12-08 ㈜코리아에너텍 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반
KR101064113B1 (ko) * 2011-03-23 2011-09-08 강문수 태양광 발전 시스템의 태양전지 스트링 출력 성능 분석 장치 및 그 방법
KR101124511B1 (ko) * 2011-11-04 2012-03-16 한양전공주식회사 태양전지 어레이 상태 감시 장치
KR20120038067A (ko) * 2010-10-13 2012-04-23 현대중공업 주식회사 태양광 발전용 태양전지 접속반 장치 및 그의 전류센서 옵셋 보정 방법
KR101695381B1 (ko) 2016-07-14 2017-01-11 에스제이주식회사 태양광 접속반 장치
KR20180080599A (ko) * 2017-01-04 2018-07-12 한국전자통신연구원 태양광 패널 모니터링 장치 및 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100930132B1 (ko) 2009-03-10 2009-12-08 ㈜코리아에너텍 모니터링 기능이 구비된 태양광 접속반
KR20120038067A (ko) * 2010-10-13 2012-04-23 현대중공업 주식회사 태양광 발전용 태양전지 접속반 장치 및 그의 전류센서 옵셋 보정 방법
KR101064113B1 (ko) * 2011-03-23 2011-09-08 강문수 태양광 발전 시스템의 태양전지 스트링 출력 성능 분석 장치 및 그 방법
KR101124511B1 (ko) * 2011-11-04 2012-03-16 한양전공주식회사 태양전지 어레이 상태 감시 장치
KR101695381B1 (ko) 2016-07-14 2017-01-11 에스제이주식회사 태양광 접속반 장치
KR20180080599A (ko) * 2017-01-04 2018-07-12 한국전자통신연구원 태양광 패널 모니터링 장치 및 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102518353B1 (ko) * 2022-07-27 2023-04-05 디아이케이(주) 태양광 발전 시스템 절연 및 고장감지 시스템
CN117405975A (zh) * 2023-12-14 2024-01-16 深圳鹏城新能科技有限公司 一种pv面板绝缘电阻检测方法、系统及介质
CN117405975B (zh) * 2023-12-14 2024-03-22 深圳鹏城新能科技有限公司 一种pv面板绝缘电阻检测方法、系统及介质

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