KR20220036022A - Diagnosis method and system of photovoltaic string faults - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 접속함에서 일사량에 대한 스트링의 전압 및 전류 데이터를 이용하여 태양광 스트링의 고장상태를 진단하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 태양광발전시스템의 각 스트링별 전압값과 전류값을 측정하는 단계(S10)와, 측정된 스트링 전압의 평균값을 산출하는 단계(S20)와, 산출된 스트링 전압의 평균값에 대한 개별 스트링 전압값의 전압 비율을 연산하는 단계(S30) 및 미리 설정된 기준전압비율을 토대로 상기 전압 비율을 연산하는 단계(S30)에서 연산된 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40)를 포함한다. 또한, 상기 기준전압비율과 연산된 전압 비율의 비교 결과에서 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)와, 상기 기준전압과 해당 스트링 전압값의 비교 결과에서 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)를 포함한다.The present invention relates to a solar power generation system string failure diagnosis method and system for diagnosing the failure status of a solar string using string voltage and current data for solar radiation from a solar power junction box. The method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention includes the steps of measuring the voltage value and current value for each string of the solar power generation system (S10) and calculating the average value of the measured string voltage (S10). S20), calculating the voltage ratio of the individual string voltage values to the average value of the calculated string voltage (S30), and calculating the voltage ratio based on a preset reference voltage ratio (S30), the calculated voltage ratio and It includes a step (S40) of comparing and determining whether the corresponding string voltage value is normal. In addition, when the voltage ratio is less than the reference voltage ratio as a result of comparing the reference voltage ratio and the calculated voltage ratio, comparing the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage to determine the cause of the string failure (S50); If the string voltage value is less than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the corresponding string voltage value, it includes a step (S60) of diagnosing the fault state of the string by comparing it with the current value of the corresponding string based on a preset reference current.
Description
본 발명은 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 접속함에서 일사량에 대한 스트링의 전압 및 전류 데이터를 이용하여 태양광 스트링의 고장상태를 진단하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for diagnosing the failure state of a solar power generation system string, and more specifically, to a solar power system diagnosing the failure state of the solar power string using the voltage and current data of the string for solar radiation from the solar power connection box. This relates to a method and system for diagnosing power generation system string failure conditions.
최근 천연자원의 고갈과 화력 및 원자력 발전에 대한 환경 및 안정성 등의 문제가 이슈화되면서 대표적인 환경 친화적 그린에너지인 태양광 발전, 풍력 발전 등에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 특히 태양광 발전은 무한한 청정에너지라는 관점에서 상당히 각광을 받으며 차량, 주거용 발전 및 가로등뿐만 아니라 계통선과 원거리에 떨어져 있는 무인 등대, 시계탑, 통신장비 등 매우 다양하게 활용되고 있다.Recently, as issues such as depletion of natural resources and environmental and safety issues related to thermal and nuclear power generation have become issues, research on solar power generation and wind power generation, which are representative environmentally friendly green energies, is actively underway. In particular, solar power generation has received considerable attention from the perspective of infinite clean energy, and is used in a wide variety of applications, including vehicles, residential power generation, and street lighting, as well as unmanned lighthouses, clock towers, and communication equipment located at long distances from grid lines.
태양광 발전은 햇빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸어 전력을 생산하는 발전 방법의 일종으로, 여러 개의 태양전지 셀을 직렬로 연결한 태양전지 스트링이나 복수의 태양전지 스트링을 병렬로 배열된 패널 형태의 태양전지 어레이를 이용하여 햇빛 에너지를 전기 에너지로 수집하고, 태양전지 어레이에서 수집한 전기 에너지를 컨버터나 인버터를 통해 변환하여 부하, 배터리, 상용 전력계통 등에 공급하도록 이루어진다.Solar power generation is a type of power generation method that produces electricity by converting sunlight energy into electrical energy. It is a solar cell in the form of a solar cell string in which several solar cell cells are connected in series or a solar cell in the form of a panel in which multiple solar cell strings are arranged in parallel. Solar energy is collected into electrical energy using an array, and the electrical energy collected from the solar cell array is converted through a converter or inverter to be supplied to loads, batteries, commercial power systems, etc.
한편, 이러한 태양광발전시스템의 주요 화재사고 원인은 태양광 스트링 및 간선 케이블 접속부위에서의 절연성능 저하에 따른 지락 및 단락사고이다. 태양광발전시스템의 주요 보호기능이 인버터에서 제공되고 있지만 직류 선로에서의 일부 사고(단락, 개방)는 감지하지 못하여 고장이 제거되지 않은 상태로 운전되는 경우가 많고, 이는 화재사고, 태양광 모듈의 열화, 발전 손실 저하 등의 피해를 야기하게 된다.Meanwhile, the main cause of fire accidents in solar power generation systems is ground faults and short circuits due to deterioration of insulation performance at the solar string and main cable connection areas. Although the main protection function of the solar power generation system is provided by the inverter, some accidents (short-circuit, open) in the DC line cannot be detected, so it is often operated without the fault being eliminated, which leads to fire accidents and damage to solar modules. It causes damage such as deterioration and reduced power generation loss.
따라서, 태양광 접속함에서 일사량에 대한 스트링의 전압, 전류 데이터를 이용하여 태양광 스트링의 고장상태를 진단함으로써 태양광 스트링의 단락고장 및 스트링의 퓨즈 단선 유무를 확인하여 2차 사고 피해를 예방할 수 있다.Therefore, by diagnosing the failure status of the solar string using the voltage and current data of the string for solar radiation from the solar power junction box, secondary accident damage can be prevented by checking for short circuit failure of the solar string and blown fuse of the string. there is.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 태양광 스트링의 단락고장으로 인한 태양광 모듈의 열화 및 아크 발생을 방지하고자 하는데 그 목적이 있다. 또한, 태양광 스트링의 퓨즈 단선에 따른 개방상태를 파악함으로써 태양광발전시스템의 효율 저하를 방지하고, 설비의 안전성을 확보하고자 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the disadvantages of the prior art, and its purpose is to prevent deterioration of solar modules and occurrence of arcs due to short-circuit failure of solar strings. In addition, the purpose is to prevent a decrease in the efficiency of the solar power generation system and ensure the safety of the facility by identifying the open state due to blown fuse of the solar string.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 태양광발전시스템의 각 스트링별 전압값과 전류값을 측정하는 단계(S10)와, 측정된 스트링 전압의 평균값을 산출하는 단계(S20)와, 산출된 스트링 전압의 평균값에 대한 개별 스트링 전압값의 전압 비율을 연산하는 단계(S30) 및 미리 설정된 기준전압비율을 토대로 상기 전압 비율을 연산하는 단계(S30)에서 연산된 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40)를 포함한다.A method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an aspect of the present invention to achieve this technical task includes measuring the voltage value and current value for each string of the solar power generation system (S10), and measuring the measured string voltage. A step of calculating an average value (S20), a step of calculating a voltage ratio of individual string voltage values to the average value of the calculated string voltage (S30), and a step of calculating the voltage ratio based on a preset reference voltage ratio (S30). It includes a step (S40) of determining whether the string voltage value is normal by comparing it with the voltage ratio calculated in .
또한, 상기 기준전압비율과 연산된 전압 비율의 비교 결과에서 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)와, 상기 기준전압과 해당 스트링 전압값의 비교 결과에서 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)를 포함한다.In addition, when the voltage ratio is less than the reference voltage ratio as a result of comparing the reference voltage ratio and the calculated voltage ratio, comparing the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage to determine the cause of the string failure (S50); If the string voltage value is less than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the corresponding string voltage value, it includes a step (S60) of diagnosing the fault state of the string by comparing it with the current value of the corresponding string based on a preset reference current.
이때, 상기 스트링의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)의 판단 결과 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 이상인 경우 해당 스트링에서 태양광 전압이 떨어지는 개방전압고장이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 상기 스트링의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)는 추출된 전류값이 기준전류 미만이면 퓨즈단선 고장으로 진단하고, 추출된 전류값이 기준전류 이상이면 스트링 단락 고장으로 진단한다.At this time, if the string voltage value is higher than the reference voltage as a result of determining the cause of the string failure (S50), it is determined that an open voltage failure in which the solar voltage falls in the string has occurred. In addition, in the step of diagnosing the failure state of the string (S60), if the extracted current value is less than the reference current, a fuse blown failure is diagnosed, and if the extracted current value is greater than the reference current, a string short circuit failure is diagnosed.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템은 측정부, 연산부, 판단부, 제어부, 디스플레이부 및 저장부를 포함할 수 있다. 상기 측정부는 태양광발전시스템에 연결되어 각 스트링에 대한 스트링별 전압값 및 전류값을 측정한다.In addition, the solar power system string failure state diagnosis system according to another aspect of the present invention may include a measurement unit, an operation unit, a determination unit, a control unit, a display unit, and a storage unit. The measuring unit is connected to the solar power generation system and measures the voltage value and current value for each string.
또한, 상기 연산부는 측정부에서 측정된 스트링별 전압값을 이용하여 각 스트링 전압의 평균값을 산출하고, 산출된 전압의 평균값에 대한 개별 스트링 전압값의 전압 비율을 연산한다.Additionally, the calculation unit calculates the average value of each string voltage using the voltage value for each string measured in the measurement unit, and calculates the voltage ratio of the individual string voltage values to the average value of the calculated voltage.
또한, 상기 판단부는 측정부의 측정 결과와 연산부의 연산 결과를 이용하여 태양광발전시스템의 각 스트링에 대한 정상 여부를 판단하고, 스트링의 고장 상태를 진단한다. 또한, 상기 판단부는 정상여부 판단모듈, 전압고장 판단모듈 및 전류고장 판단모듈을 포함할 수 있다.In addition, the determination unit determines whether each string of the solar power generation system is normal using the measurement results of the measurement unit and the calculation results of the calculation unit, and diagnoses the failure state of the string. Additionally, the determination unit may include a normality determination module, a voltage failure determination module, and a current failure determination module.
상기 정상여부 판단모듈은 미리 설정된 기준전압비율을 토대로 연산부에서 연산된 상기 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단한다. 또한, 상기 전압고장 판단모듈은 기준전압비율과 전압 비율의 비교 결과에서 연산된 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별한다.The normality determination module determines whether the string voltage value is normal by comparing it with the voltage ratio calculated by the calculation unit based on a preset reference voltage ratio. In addition, if the voltage ratio calculated from the comparison result of the reference voltage ratio and the voltage ratio is less than the reference voltage ratio, the voltage failure determination module determines the cause of the string failure by comparing it with the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage.
또한, 상기 전류고장 판단모듈은 기준전압과 스트링 전압값의 비교 결과에서 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단한다.In addition, if the string voltage value is less than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the string voltage value, the current failure determination module compares the current value of the string based on a preset reference current and diagnoses the string failure state.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 태양광 스트링의 단락고장으로 인한 태양광 모듈의 열화 및 아크 발생을 방지하여 화재 사고를 사전에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 태양광 스트링의 퓨즈 단선에 따른 개방상태를 파악함으로써 태양광발전시스템의 효율 저하를 방지하고, 설비의 안전성을 확보할 수 있는 효과가 있다.As described above, the method for diagnosing the failure state of a solar power generation system string according to the present invention has the effect of preventing fire accidents in advance by preventing deterioration of solar modules and arc generation due to short-circuit failure of solar strings. there is. In addition, by detecting the open state due to blown fuse of the solar string, it is possible to prevent a decrease in the efficiency of the solar power generation system and ensure the safety of the facility.
또한, 태양광 접속함에서 일사량에 대한 스트링의 전압 및 전류 데이터를 이용하여 태양광 스트링의 고장상태를 진단함으로써 태양광 스트링의 고장상태를 사전에 파악하여 2차 사고의 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.In addition, by diagnosing the failure status of the solar string using the voltage and current data of the string for solar radiation from the solar power junction box, it is possible to prevent damage from secondary accidents by identifying the failure status of the solar string in advance. there is.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a configuration diagram showing a solar power system string failure state diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are flow charts showing a method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.Below, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part is said to “include” a certain element, this means that it may further include other elements rather than excluding other elements, unless specifically stated to the contrary. In addition, terms such as "... unit", "... unit", and "... module" used in the specification refer to a unit that processes at least one function or operation, which is implemented through hardware or software or a combination of hardware and software. It can be.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by explaining preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템(10)을 나타내는 구성도이다.Figure 1 is a configuration diagram showing a solar power generation system string failure status diagnosis system 10 according to an embodiment of the present invention.
태양광발전시스템(20)은 전기적으로 병렬 연결되는 복수의 태양전지 스트링(21)을 포함한다. 여기에서, 태양전지 스트링(21)은 전기적으로 직렬 연결되는 복수의 태양전지 셀(미도시)을 포함할 수 있다.The solar power generation system 20 includes a plurality of solar cell strings 21 that are electrically connected in parallel. Here, the solar cell string 21 may include a plurality of solar cells (not shown) that are electrically connected in series.
일반적으로 태양광발전시스템(20)의 스트링(21) 단락사고는 주로 압착 처리된 케이블 접속부위 및 접속함 단자대에서 내외부적인 원인에 의해 전원의 정극성 부분과 부극성 부분이 맞닿아 일어난다. 또한, 이때 발생하는 아크로 인해 화재사고 및 내부 순환전류 발생에 따른 모듈열화 및 발전 손실이 발생한다.In general, a short-circuit accident in the string 21 of the solar power generation system 20 occurs mainly when the positive polarity part and the negative polarity part of the power source come into contact due to internal or external causes at the crimped cable connection area or junction box terminal block. In addition, the arc that occurs at this time can cause fire accidents, module deterioration and power generation loss due to internal circulating current.
이러한 스트링(21) 고장 특성은 접속함에 역전류다이오드의 유무에 따라 다르게 나타난다. 역전류다이오드가 있는 경우에는 사고 발생시 정상 스트링(21)에서 고장 스트링(21)으로 사고 전류가 흐르지 않아 사고전류가 스트링(21) 내부에서 순환한다.The failure characteristics of the string 21 appear differently depending on the presence or absence of a reverse current diode in the connection box. In the case where there is a reverse current diode, when an accident occurs, the fault current does not flow from the normal string (21) to the faulty string (21), so the fault current circulates inside the string (21).
이와 반대로 역전류다이오드가 없는 경우에는 사고 발생시 정상 스트링(21)에서 고장 스트링(21)으로 사고 전류가 유입되어 퓨즈가 끊어지고 사고전류를 차단하지만, 퓨즈 단선을 인지하지 못하고 퓨즈가 단선된채 운전하는 경우가 발생한다.On the contrary, in the case where there is no reverse current diode, when an accident occurs, the fault current flows from the normal string (21) to the fault string (21), blowing the fuse and blocking the accident current, but the fuse is not recognized and the vehicle operates with the fuse blown. There are cases where this happens.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법 및 시스템(10)은 태양광발전시스템(20)에서 일사량에 대한 스트링(21)의 전압 및 전류 데이터를 이용하여 태양광 스트링(21)의 고장상태를 진단한다.Therefore, the solar power generation system string failure diagnosis method and system 10 according to an embodiment of the present invention uses the voltage and current data of the string 21 for solar radiation in the solar power generation system 20 to diagnose the solar power string. Diagnose the fault condition of (21).
본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템(10)은 측정부(100), 연산부(200), 판단부(300), 제어부(400), 디스플레이부(500) 및 저장부(600)를 포함할 수 있다.The solar power generation system string failure state diagnosis system 10 according to an embodiment of the present invention includes a measurement unit 100, a calculation unit 200, a determination unit 300, a control unit 400, a display unit 500, and a storage unit. It may include (600).
측정부(100)는 태양광발전시스템(20)에 연결되어 각 스트링(21)에 대한 스트링별 전압값() 및 전류값()을 측정한다. 또한, 측정부(100)는 각 스트링별 전압값()을 측정하는 전압 측정모듈(110)과, 각 스트링별 전류값()을 측정하는 전류 측정모듈(120)을 포함할 수 있다.The measuring unit 100 is connected to the solar power generation system 20 and measures the string-specific voltage value for each string 21 ( ) and current value ( ) is measured. In addition, the measuring unit 100 measures the voltage value for each string ( ), a voltage measurement module 110 that measures the current value for each string ( ) may include a current measurement module 120 that measures.
또한, 연산부(200)는 측정부(100)에서 측정된 스트링별 전압()을 이용하여 각 스트링(21) 전압()의 평균값()을 산출한다. 또한, 연산부(200)는 산출된 전압의 평균값()에 대한 개별 스트링(21) 전압()값의 전압 비율을 연산한다. 이때, 상기 전압 비율은 아래의 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.In addition, the calculation unit 200 calculates the voltage for each string measured in the measurement unit 100 ( ) to each string (21) voltage ( ) of the average value ( ) is calculated. In addition, the calculation unit 200 determines the average value of the calculated voltage ( ) for individual string (21) voltage ( ) Calculate the voltage ratio of the value. At this time, the voltage ratio can be expressed as [Equation 1] below.
[수학식 1][Equation 1]
여기에서, 는 측정부(100)에서 측정된 개별 스트링(21) 전압값이고, 는 측정부(100)에서 측정된 각 스트링(21) 전압의 평균값을 나타낸다.From here, is the voltage value of the individual string 21 measured by the measuring unit 100, represents the average value of the voltage of each string 21 measured by the measuring unit 100.
또한, 판단부(300)는 측정부(100)의 측정 결과와 연산부(200)의 연산 결과를 이용하여 태양광발전시스템(20)의 스트링(21)에 대한 정상 여부를 판단하고, 스트링(21)의 고장 상태를 진단한다.In addition, the determination unit 300 determines whether the string 21 of the solar power generation system 20 is normal using the measurement result of the measurement unit 100 and the calculation result of the calculation unit 200, and determines whether the string 21 of the solar power generation system 20 is normal. ) Diagnose the fault condition.
판단부(300)는 정상여부 판단모듈(310), 전압고장 판단모듈(320) 및 전류고장 판단모듈(330)을 포함할 수 있다. 정상여부 판단모듈(310)은 미리 설정된 기준전압비율을 토대로 연산부(200)에서 연산된 상기 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단한다.The determination unit 300 may include a normality determination module 310, a voltage failure determination module 320, and a current failure determination module 330. The normality determination module 310 determines whether the string voltage value is normal by comparing it with the voltage ratio calculated by the calculation unit 200 based on a preset reference voltage ratio.
이때, 정상여부 판단모듈(310)은 상기 기준전압비율과 전압 비율의 비교 결과에서 연산된 전압 비율이 기준전압비율 이상인 경우에는 해당 스트링이 정상인 것으로 판단한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준전압비율은 95%일 수 있다.At this time, the normality determination module 310 determines that the string is normal if the voltage ratio calculated from the comparison result of the reference voltage ratio and the voltage ratio is greater than or equal to the reference voltage ratio. Additionally, the reference voltage ratio according to an embodiment of the present invention may be 95%.
또한, 전압고장 판단모듈(320)은 상기 기준전압비율과 전압 비율의 비교 결과에서 연산된 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별한다.In addition, if the voltage ratio calculated from the comparison result of the reference voltage ratio and the voltage ratio is less than the reference voltage ratio, the voltage failure determination module 320 determines the cause of the string failure by comparing it with the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage. Determine.
이때, 전압고장 판단모듈(320)은 상기 기준전압과 스트링 전압값의 비교 결과에서 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 이상인 경우 해당 스트링의 태양광 전압이 떨어지는 개방전압고장의 발생으로 판단한다.At this time, the voltage failure determination module 320 determines that an open voltage failure occurs in which the solar voltage of the string falls if the string voltage value is higher than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the string voltage value.
즉, 태양광발전시스템(20)에서 태양전지 모듈의 음영, 바이패스 다이오드 및 PID 고장과 같은 태양광 전압이 떨어지는 고장이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준전압은 5V일 수 있다.That is, it is determined that a failure in the solar power generation system 20, such as shading of the solar cell module, failure of the bypass diode, and PID, has occurred, causing the solar voltage to drop. Additionally, the reference voltage according to an embodiment of the present invention may be 5V.
또한, 전류고장 판단모듈(330)은 상기 기준전압과 스트링 전압값의 비교 결과에서 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단한다.In addition, the current failure determination module 330 compares the string voltage value with the current value of the string based on a preset reference current when the string voltage value is less than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the string voltage value to determine the string failure state. Diagnose.
이때, 전류고장 판단모듈(330)은 상기 기준전류와 스트링 전류값의 비교 결과에서 해당 스트링의 전류값이 기준전류 미만이면 퓨즈단선 고장으로 진단하고, 해당 스트링의 전류값이 기준전류 이상이면 스트링 단락 고장으로 진단한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준전류는 1A일 수 있다.At this time, as a result of comparing the reference current and the string current value, the current failure determination module 330 diagnoses a fuse blown failure if the current value of the corresponding string is less than the reference current, and if the current value of the corresponding string is greater than the reference current, the string is short-circuited. Diagnose as a malfunction. Additionally, the reference current according to an embodiment of the present invention may be 1A.
또한, 제어부(400)는 측정부(100)와 연산부(200) 및 디스플레이부(500)를 제어한다. 사용자는 제어부(400)를 제어하여 기준전압비율과 기준전압 및 기준전류를 설정할 수 있다.Additionally, the control unit 400 controls the measurement unit 100, the calculation unit 200, and the display unit 500. The user can control the control unit 400 to set the reference voltage ratio, reference voltage, and reference current.
디스플레이부(500)는 측정부(100)의 측정 결과값과, 연산부(200)의 연산 결과를 출력하여 나타낼 수 있다. 또한, 디스플레이부(500)는 판단부(300)를 통해 결정된 각 스트링(21)의 정상 여부 및 고장원인을 출력하여 디스플레이할 수 있다. 또한, 저장부(600)는 측정부(100)의 측정 결과값과 연산부(200)의 연산 결과를 저장한다.The display unit 500 may output and display the measurement result of the measurement unit 100 and the calculation result of the calculation unit 200. Additionally, the display unit 500 can output and display whether each string 21 is normal and the cause of the failure determined through the determination unit 300. Additionally, the storage unit 600 stores the measurement result of the measurement unit 100 and the calculation result of the calculation unit 200.
도 2 및 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법을 나타내는 순서도이다.Figures 2 and 3 are flow charts showing a method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 태양광발전시스템(20)의 각 스트링별 전압값과 전류값을 측정하는 단계(S10)와, 측정된 스트링(21) 전압의 평균값을 산출하는 단계(S20) 및 산출된 스트링(21) 전압의 평균값에 대한 개별 스트링(21) 전압값의 전압 비율을 연산하는 단계(S30)를 포함할 수 있다.The method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention includes measuring the voltage value and current value for each string of the solar power generation system 20 (S10), and measuring the voltage of the measured string 21. It may include calculating an average value (S20) and calculating a voltage ratio of the individual string 21 voltage values to the calculated average value of the string 21 voltage (S30).
또한, 미리 설정된 기준전압비율을 토대로 상기 전압 비율을 연산하는 단계(S30)에서 연산된 전압 비율과 비교하여 해당 스트링(21) 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.In addition, it may include a step (S40) of determining whether the voltage value of the string 21 is normal by comparing it with the voltage ratio calculated in the step (S30) of calculating the voltage ratio based on a preset reference voltage ratio.
여기에서, 상기 스트링(21) 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40)의 판단 결과 연산된 전압 비율이 기준전압비율 이상인 경우 해당 스트링(21)이 정상인 것으로 판단한다. 또한, 상기 기준전압비율은 95%가 바람직하다.Here, as a result of determining whether the voltage value of the string 21 is normal (S40), if the calculated voltage ratio is greater than or equal to the reference voltage ratio, it is determined that the string 21 is normal. Additionally, the reference voltage ratio is preferably 95%.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 상기 기준전압비율과 연산된 전압 비율의 비교 결과에서 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링(21) 전압값과 비교하여 스트링(21)의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)를 포함한다.In addition, the method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention is to determine the string ( 21) It includes a step (S50) of determining the cause of failure of the string 21 by comparing the voltage value.
여기에서, 상기 스트링(21)의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)의 판단 결과 해당 스트링(21) 전압값이 상기 기준전압 이상인 경우 해당 스트링에서 태양광 전압이 떨어지는 개방전압고장이 발생한 것으로 판단한다. 또한, 상기 개방전압고장은 태양전지 모듈의 음영, 바이패스 다이오드 고장 및 PID 고장 중 적어도 하나를 포함한다. 또한, 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준전압은 5V가 될 수 있다.Here, as a result of the determination in the step (S50) of determining the cause of the failure of the string 21, if the voltage value of the string 21 is higher than the reference voltage, it is determined that an open voltage failure in which the solar voltage falls in the string has occurred. . Additionally, the open voltage failure includes at least one of solar cell module shading, bypass diode failure, and PID failure. Additionally, the reference voltage according to an embodiment of the present invention may be 5V.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법은 상기 기준전압과 해당 스트링(21) 전압값의 비교 결과에서 스트링(21) 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링(21)의 전류값과 비교하여 스트링(21)의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.In addition, the method for diagnosing a string failure state in a solar power generation system according to an embodiment of the present invention is a preset reference current when the string 21 voltage value is less than the reference voltage as a result of comparing the reference voltage and the corresponding string 21 voltage value. Based on this, it may include a step (S60) of diagnosing the failure state of the string 21 by comparing it with the current value of the string 21.
이때, 상기 스트링(21)의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)는 추출된 전류값이 기준전류 미만이면 퓨즈단선 고장으로 진단하고, 추출된 전류값이 기준전류 이상이면 스트링(21) 단락 고장으로 진단한다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기준전류는 1A일 수 있다.At this time, in the step (S60) of diagnosing the failure state of the string 21, if the extracted current value is less than the reference current, a fuse blown failure is diagnosed, and if the extracted current value is more than the reference current, the string 21 is diagnosed as a short circuit failure. Diagnose. Additionally, the reference current according to an embodiment of the present invention may be 1A.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법 및 시스템(10)은 태양광 스트링(21)의 고장상태를 진단함으로써 태양광 스트링(21)의 단락고장 및 스트링(21)의 퓨즈 단선 유무를 확인하여 태양광 스트링(21)의 고장으로 인한 2차 사고 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.In this way, the solar power system string failure diagnosis method and system 10 according to an embodiment of the present invention diagnoses the failure status of the solar string 21, thereby detecting short circuit failure of the solar power string 21 and the string 21. It is effective in preventing secondary accident damage due to failure of the solar string (21) by checking whether the fuse is blown.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and can be easily modified by a person skilled in the art from the embodiments of the present invention to provide equivalent equivalents. Includes all changes within the scope deemed acceptable.
10 : 고장상태 진단 시스템
20 : 태양광발전시스템
21 : 스트링
100 : 측정부
110 : 전압 측정모듈
120 : 전류 측정모듈
200 : 연산부
300 : 판단부
310 : 정상여부 판단모듈
320 : 전압고장 판단모듈
330 : 전류고장 판단모듈
400 : 제어부
500 : 디스플레이부
600 : 저장부10: Failure status diagnosis system 20: Solar power generation system
21: string 100: measuring unit
110: voltage measurement module 120: current measurement module
200: calculation unit 300: judgment unit
310: Normality judgment module 320: Voltage failure judgment module
330: Current failure judgment module 400: Control unit
500: display unit 600: storage unit
Claims (9)
측정된 스트링 전압의 평균값을 산출하는 단계(S20);
산출된 스트링 전압의 평균값에 대한 개별 스트링 전압값의 전압 비율을 연산하는 단계(S30);
미리 설정된 기준전압비율을 토대로 연산된 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40);
상기 기준전압비율과 연산된 전압 비율의 비교 결과에서 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별하는 단계(S50); 및
상기 기준전압과 해당 스트링 전압값의 비교 결과에서 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법.
Measuring the voltage value and current value for each string of the solar power generation system (S10);
Calculating the average value of the measured string voltage (S20);
calculating a voltage ratio of individual string voltage values to the average value of the calculated string voltages (S30);
A step of determining whether the string voltage value is normal by comparing it with a voltage ratio calculated based on a preset reference voltage ratio (S40);
As a result of comparing the reference voltage ratio and the calculated voltage ratio, if the voltage ratio is less than the reference voltage ratio, comparing the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage to determine the cause of the string failure (S50); and
As a result of comparing the reference voltage and the corresponding string voltage value, if the string voltage value is less than the reference voltage, it includes the step (S60) of diagnosing the fault state of the string by comparing it with the current value of the string based on a preset reference current. A method of diagnosing a solar power system string failure status.
상기 스트링 전압값의 정상 여부를 판단하는 단계(S40)의 판단 결과 연산된 전압 비율이 기준전압비율 이상인 경우 해당 스트링이 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법.
According to paragraph 1,
A solar power generation system string failure state diagnosis method, characterized in that if the calculated voltage ratio is greater than or equal to the reference voltage ratio as a result of the determination in the step (S40) of determining whether the string voltage value is normal, the string is determined to be normal.
상기 스트링의 고장 원인을 판별하는 단계(S50)의 판단 결과 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 이상인 경우 해당 스트링에서 태양광 전압이 떨어지는 개방전압고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법.
According to paragraph 1,
A solar power generation system string, characterized in that if the string voltage value is higher than the reference voltage as a result of the determination in the step (S50) of determining the cause of the string failure, it is determined that an open voltage failure in which the solar voltage falls in the string has occurred. How to diagnose fault condition.
상기 개방전압고장은 태양전지 모듈의 음영, 바이패스 다이오드 고장 및 PID 고장 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법.
According to paragraph 3,
A method for diagnosing a solar power generation system string failure state, wherein the open voltage failure includes at least one of solar cell module shading, bypass diode failure, and PID failure.
상기 스트링의 고장 상태를 진단하는 단계(S60)는 추출된 전류값이 기준전류 미만이면 퓨즈단선 고장으로 진단하고, 추출된 전류값이 기준전류 이상이면 스트링 단락 고장으로 진단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 방법.
According to paragraph 1,
In the step of diagnosing the failure state of the string (S60), if the extracted current value is less than the reference current, a fuse blowout failure is diagnosed, and if the extracted current value is more than the reference current, a string short circuit failure is diagnosed. How to diagnose power generation system string failure status.
상기 측정부에서 측정된 스트링별 전압값을 이용하여 각 스트링 전압의 평균값을 산출하고, 산출된 전압의 평균값에 대한 개별 스트링 전압값의 전압 비율을 연산하는 연산부; 및
상기 측정부의 측정 결과와 연산부의 연산 결과를 이용하여 태양광발전시스템의 각 스트링에 대한 정상 여부를 판단하고, 스트링의 고장 상태를 진단하는 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템.
A measuring unit connected to the solar power generation system to measure voltage and current values for each string;
a calculation unit that calculates the average value of each string voltage using the voltage value for each string measured by the measurement unit and calculates a voltage ratio of the individual string voltage values to the average value of the calculated voltage; and
A solar power generation system string failure state, comprising a determination unit that determines whether each string of the solar power generation system is normal using the measurement results of the measurement unit and the calculation results of the calculation unit, and diagnoses the failure state of the string. Diagnostic system.
상기 판단부는
미리 설정된 기준전압비율을 토대로 연산부에서 연산된 상기 전압 비율과 비교하여 해당 스트링 전압값의 정상 여부를 판단하는 정상여부 판단모듈과,
상기 기준전압비율과 전압 비율의 비교 결과에서 연산된 전압 비율이 기준전압비율 미만인 경우 미리 설정된 기준전압을 토대로 상기 해당 스트링 전압값과 비교하여 스트링의 고장 원인을 판별하는 전압고장 판단모듈 및
상기 기준전압과 스트링 전압값의 비교 결과에서 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 미만인 경우 미리 설정된 기준전류를 토대로 해당 스트링의 전류값과 비교하여 스트링의 고장 상태를 진단하는 전류고장 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템.
According to clause 6,
The judgment department
A normality determination module that determines whether the string voltage value is normal by comparing it with the voltage ratio calculated by the calculation unit based on a preset reference voltage ratio;
If the voltage ratio calculated from the comparison result of the reference voltage ratio and the voltage ratio is less than the reference voltage ratio, a voltage failure determination module that determines the cause of the string failure by comparing it with the corresponding string voltage value based on a preset reference voltage; and
As a result of comparing the reference voltage and the string voltage value, if the string voltage value is less than the reference voltage, it includes a current failure determination module that diagnoses the failure state of the string by comparing it with the current value of the string based on a preset reference current. Features a solar power generation system string failure status diagnosis system.
상기 전압고장 판단모듈은 기준전압과 스트링 전압값의 비교 결과에서 해당 스트링 전압값이 상기 기준전압 이상인 경우 해당 스트링의 태양광 전압이 떨어지는 개방전압고장의 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템.
In clause 7,
The voltage failure determination module is a solar power generation system characterized in that, as a result of comparing the reference voltage and the string voltage value, if the string voltage value is higher than the reference voltage, it is determined that an open voltage failure occurs in which the solar voltage of the string falls. String failure status diagnosis system.
상기 전류고장 판단모듈은 기준전류와 스트링 전류값의 비교 결과에서 해당 스트링의 전류값이 기준전류 미만이면 퓨즈단선 고장으로 진단하고, 해당 스트링의 전류값이 기준전류 이상이면 스트링 단락 고장으로 진단하는 것을 특징으로 하는 태양광발전시스템 스트링 고장상태 진단 시스템.
In clause 7,
As a result of comparing the reference current and the string current value, the current failure judgment module diagnoses a fuse blown failure if the current value of the relevant string is less than the reference current, and diagnoses a string short circuit failure if the current value of the relevant string is greater than the reference current. Features a solar power generation system string failure status diagnosis system.
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR102542205B1 (en) * | 2022-10-17 | 2023-06-13 | 주식회사 케이엘테크놀로지 | Monitoring system for solar power generation facilities |
| KR102678293B1 (en) * | 2023-07-26 | 2024-06-24 | 신명전력 주식회사 | Solar power control panel with a plurality of DC breaker |
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| KR101238620B1 (en) | 2011-06-16 | 2013-02-28 | 김득수 | Trouble Recognition Apparatus for Photovoltaic System and Methord thereof |
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- 2020-09-15 KR KR1020200118100A patent/KR20220036022A/en not_active Application Discontinuation
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| E601 | Decision to refuse application |