KR20220097315A - 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치 - Google Patents

태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치에 관한 것으로, 이는 입력 선로를 통해 인가되는 디지털 전력을 아날로그 전력으로 변환한 후 출력 선로로 출력하는 디지털-아날로그 변환기; 상기 입력 선로의 전류, 전압, 서지 전류 및 돌입 전류를 센싱하는 디지털 전력 판독부; 상기 출력 선로의 각 상별 전압, 전류, 주파수, 정전 상태를 센싱하는 아날로그 전력 판독부; 상기 디지털 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 입력 파워를 추출하고, 상기 아날로그 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 출력 파워를 추출한 후, 입력 파워와 출력 파워 기반으로 인버터 구간별 효율을 추출하는 효율 산출부; 인버터 구간별 적정 효율을 사전 설정하는 환경 설정부; 및 상기 인버터 구간별 적정 효율에 기반하여 상기 효율 산출부가 추출한 인버터 효율을 추적 모니터링하여 고장 전조 발생 여부를 확인 및 통보하는 고장 전조 확인부를 포함할 수 있다.

Description

태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치{Monitoring device for solar power generation inverter efficiency analysis and failure prediction}
본 발명은 태양광 발전용 인버터의 효율을 구간 단위로 나누어 분석하고, 이에 기반하여 고장 전조 발생 여부를 확인 및 통보할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.
태양광 발전소의 인버터는 태양광 집전판에 직류형태로 저장된 발전전력을 교류로 변환하여 실생활에서 사용할 수 있는 전기로 바꿔주는 설비로, 이는 항상 계통 전압과 함께 운전해야 하며 갑자기 발생한 발전소의 운전상 오류로부터 보호하는 기능을 갖추고 있어야 한다.
그러나 종래의 인버터 대부분은 누설 센서 정도만을 구비할 뿐, 고장 전조 기능을 구비하지 못하는 한계가 있다.
국내등록특허 제10-1803132호(등록일자 : 2017.11.23.)
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 고장 전조 감시 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치를 제공하고자 한다.
또한 고장 원인을 확인 및 통보할 수도 있도록 하는 고장 감시 기능을 구비한 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 입력 선로를 통해 인가되는 디지털 전력을 아날로그 전력으로 변환한 후 출력 선로로 출력하는 디지털-아날로그 변환기; 상기 입력 선로의 전류, 전압, 서지 전류 및 돌입 전류를 센싱하는 디지털 전력 판독부; 상기 출력 선로의 각 상별 전압, 전류, 주파수, 정전 상태를 센싱하는 아날로그 전력 판독부; 상기 디지털 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 입력 파워를 추출하고, 상기 아날로그 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 출력 파워를 추출한 후, 입력 파워와 출력 파워 기반으로 인버터 구간별 효율을 추출하는 효율 산출부; 인버터 구간별 적정 효율을 사전 설정하는 환경 설정부; 및 상기 인버터 구간별 적정 효율에 기반하여 상기 효율 산출부가 추출한 인버터 효율을 추적 모니터링하여 고장 전조 발생 여부를 확인 및 통보하는 고장 전조 확인부를 포함하는 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치를 제공한다.
상기 고장 전조 확인부는 인버터 구간별 효율과 사전 설정된 인버터 구간별 적정 효율을 비교하여 인버터 구간별 효율 편차를 산출하고, 인버터 구간별 효율 편차가 인버터 부하에 따라 증가하는 경우에는 에너지 저장 장치 노화 발생을 확인 및 통보하는 것을 특징으로 한다.
상기 고장 전조 확인부는 인버터 구간별 효율과 사전 설정된 인버터 구간별 적정 효율을 비교하여 인버터 구간별 효율 편차를 산출하고, 인버터 구간별 효율 편차가 기 설정치 이상이며 인버터 전 구간에 거쳐 일정하게 유지되는 경우에는 누설 전류 발생을 확인 및 통보하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 인버터의 에너지 효율을 인버터 구동 전 구간에 걸쳐 추적 모니터링한 후, 이를 기반으로 인버터의 고장 전조 발생을 확인 및 통보함으로써, 사용자가 이에 상응하는 후속 조치를 보다 신속 정확하게 취할 수 있도록 한다.
또한 고장 원인을 추가적으로확인 및 통보할 수도 있도록 함으로써, 후속 조치에 소요되는 시간과 비용이 더욱 감소될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치를 도시한 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치를 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 입력 선로를 통해 인가되는 디지털 전력을 아날로그 전력으로 변환한 후 출력 선로로 출력하는 디지털-아날로그 변환기(110), 상기 입력 선로의 전류, 전압, 서지 전류 및 돌입 전류를 센싱하는 디지털 전력 판독부(120), 상기 출력 선로의 각 상별 전압, 전류, 주파수, 정전 상태를 센싱하는 아날로그 전력 판독부(130), 상기 디지털 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 입력 파워를 추출하고, 상기 아날로그 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 출력 파워를 추출한 후, 입력 파워와 출력 파워 기반으로 인버터 효율을 추출하는 효율 산출부(140), 인버터 구간별 적정 효율을 사전 설정하는 환경 설정부(150), 및 인버터 구간별 적정 효율을 사전 설정한 후, 상기 인버터 구간별 적정 효율에 기반하여 상기 효율 산출부가 추출한 인버터 효율을 추적 모니터링하여 고장 전조 발생 여부를 확인 및 통보하는 고장 전조 확인부(160) 등을 포함한다.
즉, 본 발명에서는 노화, 누설 전류 발생 등으로 인해 에너지 효율 저하가 발생되는 경우 인버터에는 고장이 발생하는 현상이 있음을 고려하여, 인버터의 에너지 효율을 인버터 구동 전 구간에 걸쳐 추적 모니터링하도록 한다.
또한 본 발명의 고장 전조 확인부(160)는 서지 전류 및 돌입 전류의 발생 패턴에 상응하는 태양광 발전소 구동 상태를 사전 정의하고, 이를 기반으로 서지 전류와 돌입 전류의 센싱 결과에 상응하는 태양광 발전소 구동 상태를 추가적으로 확인 및 통보할 수도 있도록 한다.
이때, 태양광 발전소 구동 상태는 낙뢰 발생, 스위치 소자 노후화 등일 수 있으나, 이에 한정될 필요는 없다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명은 인버터 최초 구동될 때에 인버터 구간별 효율을 측정하여, 파란색의 인버터 구간별 적정 효율을 획득 및 저장하거나, 인버터 제작사로부터 인버터 구간별 적정 효율을 직접 제공받아 저장할 수 있도록 한다.
이러한 상태에서 인버터가 구동되는 동안, 인버터 구간을 부하 기준으로 세분화한다. 예를 들어, 부하가 5%, 10%, 20%, 30%, 50%, 100%인 지점을 기준으로 총 5개 구간으로 구분하도록 한다.
그리고 현재 인버터의 효율을 인버터 구간별로 측정한 후 사전 설정된 인버터 구간별 적정 효율과 비교하여, 인버터 구간별 효율 편차를 산출하도록 한다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 인버터 구간별 효율 편차가 부하 증가에 비례하여 점차 증가하면, 태양광 발전소에 구비된 슈퍼 캐패시터 또는 ESS와 같은 에너지 저장 장치의 노화 발생을 확인 및 통보하도록 한다.
반면, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 인버터 구간별 효율 편차가 기 설정치 이상이며 인버터 전 구간에 거쳐 일정하게 유지되는 경우에는, 누설 전류 발생을 확인 및 통보하도록 한다.
즉, 본 발명은 고장 전조 발생 여부를 단순 확인 및 통보하는 것에서 더 나아가, 인버터 효율을 다수 구간에 나누어 세부적으로 분석함으로써 그 원인이 무엇인지까지 파악 및 통보할 수 있도록 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (3)

  1. 입력 선로를 통해 인가되는 디지털 전력을 아날로그 전력으로 변환한 후 출력 선로로 출력하는 디지털-아날로그 변환기;
    상기 입력 선로의 전류, 전압, 서지 전류 및 돌입 전류를 센싱하는 디지털 전력 판독부;
    상기 출력 선로의 각 상별 전압, 전류, 주파수, 정전 상태를 센싱하는 아날로그 전력 판독부;
    상기 디지털 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 입력 파워를 추출하고, 상기 아날로그 전력 판독부의 센싱 결과에 기반하여 출력 파워를 추출한 후, 입력 파워와 출력 파워 기반으로 인버터 구간별 효율을 추출하는 효율 산출부;
    인버터 구간별 적정 효율을 사전 설정하는 환경 설정부; 및
    상기 인버터 구간별 적정 효율에 기반하여 상기 효율 산출부가 추출한 인버터 효율을 추적 모니터링하여 고장 전조 발생 여부를 확인 및 통보하는 고장 전조 확인부를 포함하는 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고장 전조 확인부는
    인버터 구간별 효율과 사전 설정된 인버터 구간별 적정 효율을 비교하여 인버터 구간별 효율 편차를 산출하고, 인버터 구간별 효율 편차가 인버터 부하에 따라 증가하는 경우에는 에너지 저장 장치 노화 발생을 확인 및 통보하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고장 전조 확인부는
    인버터 구간별 효율과 사전 설정된 인버터 구간별 적정 효율을 비교하여 인버터 구간별 효율 편차를 산출하고, 인버터 구간별 효율 편차가 기 설정치 이상이며 인버터 전 구간에 거쳐 일정하게 유지되는 경우에는 누설 전류 발생을 확인 및 통보하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 인버터 효율 분석 및 고장 전조 감시 장치.
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