WO2017003162A1 - 태양전지 모니터링장치 - Google Patents

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WO2017003162A1
WO2017003162A1 PCT/KR2016/006920 KR2016006920W WO2017003162A1 WO 2017003162 A1 WO2017003162 A1 WO 2017003162A1 KR 2016006920 W KR2016006920 W KR 2016006920W WO 2017003162 A1 WO2017003162 A1 WO 2017003162A1
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inverter
detection elements
solar cell
terminal block
branch terminals
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PCT/KR2016/006920
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정현아
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운지파워텍(주)
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S50/00—Monitoring or testing of PV systems, e.g. load balancing or fault identification
    • H02S50/10—Testing of PV devices, e.g. of PV modules or single PV cells
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R13/02—Arrangements for displaying electric variables or waveforms for displaying measured electric variables in digital form
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • the present invention relates to a solar cell monitoring device.
  • a solar power plant (also known as a solar power generation system) is a collection of solar cells in which a plurality of solar cells (modules) are connected in series or in parallel.
  • 1 is a schematic diagram illustrating an example of a general photovoltaic power generation system.
  • 2 is a circuit diagram showing a connection panel constituting a general photovoltaic power generation system.
  • a general photovoltaic power generation system includes a solar cell array unit 100 including a plurality of solar cell strings 110, and a solar cell string 110 of the solar cell array unit 100. And a connection panel 200 for merging the DC power output from the plurality of terminals, and an inverter 300 for converting the DC power supplied from the connection panel 200 into AC power.
  • the solar cell strings 110 of the solar cell array unit 100 each include a plurality of solar cell modules 111 connected in series, and the solar cell module 111 is connected to the solar cells, which are the minimum units of the solar cell, in series. do.
  • the solar cell string 110 is connected to the solar cell modules 111 in series in accordance with the input voltage of the inverter 300.
  • the connection panel 200 is connected to the plurality of solar cell strings 110 and merges the DC powers output from the solar cell strings 110 and outputs them to the inverter 300.
  • the connection panel 200 includes a fuse 211 connected in series to each output terminal of the solar cell strings 110, a backflow prevention diode 212 connected in series with the fuse 211 to prevent backflow, and a backflow prevention diode.
  • a string circuit (unit unit circuit) 210 configured as a current transformer (not shown) connected in series to 212 and detecting an overcurrent and an accident current of the line.
  • the connection panel 200 includes a circuit breaker 213 connected to an output terminal connected in parallel with the string circuits 210.
  • Inverter 300 is connected to the connection panel 200 and converts the DC power output (supplied) from the connection panel 200 to AC power, the AC power output from the inverter 300 is a system through a transformer It is stepped up to the voltage and linked to the utility or supplied to the load.
  • connection panel 200 is provided with a string monitoring device 220 that can measure and monitor the voltage and current state of the string circuit 210.
  • the string monitoring device 220 displays a display for displaying the voltage and current measured by the measuring devices 221 and 222 for measuring the voltage and current of each string circuit 210 and the measuring devices 221 and 222.
  • the device 223 and a communication module 224 for transmitting the voltage value and the current value measured by the measurement device 221 or 222 to the outside.
  • a power line 225, a communication line 226, and a ground line 227 are connected to supply AC power to the communication module 224 of the connection panel 200 at all times.
  • the central management unit 400 collects, calculates, records, and displays the information transmitted by measuring the string circuits 210 at each connection panel 200, the operation information of the inverter, and the information on the power-sensing facility cost of the switchboard. It will be shown, such as the monitoring system, the administrator monitors the development status of the photovoltaic power generation system in the central management unit (400).
  • the conventional string monitoring device as described above is composed of a device that operates at a relatively low voltage and a small current compared to the power circuit, the installation environment of the connection panel 200 is poor, the central management unit in the connection panel 200 Because of the long distance transmission to 400 has the following problems.
  • the device constituting the string monitoring device is vulnerable to various electromagnetic disturbances such as brain surge, open / close surge, and electromagnetic wave coming in from the outside through the power line 225, the communication line 226, the ground line 227, and the like. Contains a risk of ignition.
  • the equipment constituting the string monitoring device not only generates heat and generates electromagnetic noise during operation, but also has a high protection cost and heat dissipation device because it is electromagnetic, thermal, mechanical and environmentally vulnerable. There is a disadvantage that the installation site is restricted.
  • each string circuit 210 is connected to a common terminal of positive and negative poles in the connection panel 200, the terminal voltage is the same so that the voltage measurement of the string circuit 210 is meaningless and the current measurement of the string circuit 210 is performed. Although only valid, the current measurement value changes from time to time as the weather changes, so there is a limit in determining the cause of the failure because it is not reliable and can only check whether power is generated.
  • the power of one string circuit 210 is very small in the photovoltaic system as a whole, and both parts of the individual string circuit 210 have little effect on the total power generation. Therefore, string monitoring is often omitted. Due to the large capacity of the inverter 300, the number of string circuits connected to one inverter 300 corresponds to 100 to 300 circuits, and thus the power generation of the inverter 300 is based on the input / output values of the inverter 300 only. There is a limit to judging good or bad.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a solar cell monitoring apparatus that increases the monitoring reliability of the solar cell strings and has a simple configuration.
  • an inverter comprising a plurality of string circuits;
  • a terminal block provided on an input side of the inverter, the terminal block including a plurality of branch terminals connected to the connection boards, respectively, for connecting wires for supplying DC power to the inverter;
  • Detection elements provided respectively at the branch terminals;
  • a solar cell monitoring device comprising a measurement unit for measuring each current of the wires detected by the detection elements, respectively.
  • Each of the detection elements further detects a voltage
  • the measurement unit preferably further measures a voltage respectively detected by the detection elements.
  • the display device further includes a main display unit connected to the measurement unit to display respective voltage values and current values of the wires.
  • the terminal block includes a base plate fixed to a frame, and a plurality of branch terminals extending from one side of the base plate to connect the wires, respectively, and the detection elements are formed in a rectangular ring shape, respectively, to detect one detection element. It is preferable that a single branch terminal is positioned in the through hole.
  • the terminal block is fixed to the frame and includes a base plate having a plurality of branch terminals each connected to the wiring therein, the detection elements are each formed in a circular ring shape so that one detection element is adjacent to the branch terminal One wire may be positioned to penetrate.
  • the detection elements are preferably mounted on a support member.
  • the terminal block is fixed to the frame and includes a base plate having a plurality of branch terminals are connected to each of the wires therein
  • the detection element is a round bar-shaped body portion and the terminal portion provided on each side of the body portion, respectively
  • the detection elements may be mounted on a supporting member, and the wirings may be connected to one terminal portion of the detection elements, and auxiliary wirings may be connected to the other terminal portions of the detection elements and the branch terminals of the base plate, respectively.
  • a check unit is provided in the connection board, and the check unit is connected to string circuits of the connection board to detect currents, switches provided in the string circuits, and the current detection devices. And a secondary display unit connected to each other to display respective current values of the string circuits.
  • the present invention is to monitor each DC power of the connection boards respectively input to the input side of the inverter to monitor the connection by the unit of the connection board not only can accurately monitor the DC power output from each connection panel, but also if a failure occurs in the connection panels Accurate and fast fault boards can be identified and inspected to increase the reliability of monitoring and to quickly deal with faults.
  • the present invention eliminates the conventional configuration of monitoring the respective string circuits of the access panel, thereby eliminating the use of a communication module and a communication line for monitoring each string circuit and transmitting to the central management unit to minimize the risk of breakdown and fire of the access panel. do.
  • power lines and communication lines for supplying constant power are excluded for the communication between the central management unit and the connection panel, the path of various electromagnetic disturbances such as electromagnetic waves coming in from the outside through these wirings is eliminated, thereby preventing the influence on the inverter and other devices. Done.
  • the present invention excludes the conventional configuration of monitoring each string circuit of the connection panel, the configuration is simple, which reduces the installation cost of the photovoltaic power generation system and facilitates the maintenance of the photovoltaic power generation system.
  • the inspection unit when the inspection unit is installed in the connection board, there is no need to communicate with the central management unit, so it is possible to select and apply a device with high electromagnetic, thermal, mechanical and environmental resistance. Due to the small constraints, the solar power generation system can be installed in various environments.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a general photovoltaic power generation system
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a connection panel constituting a general photovoltaic power generation system
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a photovoltaic power generation system equipped with an embodiment of a solar cell monitoring apparatus according to the present invention
  • FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a connection panel and a solar cell array unit provided with an embodiment of the solar cell monitoring apparatus according to the present invention
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an embodiment of a solar cell monitoring apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a front view showing a first embodiment of an input terminal block of an inverter constituting an embodiment of a solar cell monitoring apparatus according to the present invention
  • FIG. 7 is a front view showing a second embodiment of the input terminal block of the inverter constituting an embodiment of the solar cell monitoring device according to the present invention.
  • FIG. 8 is a front view showing a third embodiment of the input terminal block of the inverter constituting an embodiment of the solar cell monitoring device according to the present invention.
  • Figure 9 is a circuit diagram showing a check unit constituting an embodiment of a solar cell monitoring device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a photovoltaic power generation system equipped with an embodiment of a solar cell monitoring apparatus according to the present invention.
  • 4 is a circuit diagram illustrating a connection panel and a solar cell array unit provided with an embodiment of the solar cell monitoring apparatus according to the present invention.
  • 5 is a circuit diagram illustrating an embodiment of a solar cell monitoring apparatus according to the present invention.
  • the solar power generation system equipped with an embodiment of the solar cell monitoring apparatus according to the present invention, as shown in Figure 3, the solar cell array unit 100, the connection panel 200 ', the terminal block 500 , Detection elements 600, a measurement unit 700, and an inverter 800.
  • the solar cell array unit 100 includes a plurality of solar cell strings 110.
  • Each of the solar cell strings 110 includes a plurality of solar cell modules 111 connected in series, and the solar cell module 111 has solar cells that are the minimum units of the solar cell connected in series.
  • the solar cell string 110 is connected to the solar cell modules 111 in series in accordance with the input voltage of the inverter.
  • the string circuit 230 includes a fuse 233 connected in series to the output terminal of the solar cell string 110, a backflow prevention diode 234 connected in series to the fuse 233 to prevent backflow, and a backflow prevention It is connected to the diode 234 in series includes a current transformer (not shown) for detecting the overcurrent and fault current of the line.
  • Each plus side circuit line 231 of the string circuits 230 of the connection panel 200 ' is connected to one plus side wiring (cable) 241, and the string circuit 230 of the connection panel 200' is connected.
  • Each negative side circuit line 232 is connected to one negative side wiring (cable) 242.
  • the inverter 800 is connected to the connection boards 200 'and converts DC power output (supplied) from the connection boards 200' into AC power.
  • the AC power output from the inverter 800 is boosted to a grid voltage through a transformer and connected to a power company or supplied to a load.
  • the terminal block 500 is provided on the input side of the inverter 800.
  • the input side terminal block 500 includes a plurality of branch terminals that are respectively provided in the connection boards 200 'and each of which wires for supplying DC power to the inverter 800 are connected.
  • the positive side wirings of the connection boards are connected to the branch terminals of the input terminal block.
  • the detection elements 600 are provided on the branch terminals 510 of the input terminal block 500, respectively.
  • the measurement unit 700 measures the respective currents of the wirings 241 respectively detected by the detection elements 600.
  • the measurement unit 700 may measure respective currents and voltages of the wirings 241 respectively detected by the detection elements 600.
  • the input side terminal block 500 is a base plate 520 fixed to the frame 10, and the base plate 520 It includes a plurality of branch terminals 510 extending to one side of each protruding.
  • the detection elements 600 are formed in a rectangular ring shape, respectively, and are positioned such that one branch terminal 510 of the input terminal block 500 penetrates through one detection element 600.
  • the detection elements 600 are preferably mounted on the support members 30 positioned adjacent to the input side terminal block 500, respectively.
  • the detection elements 600 are preferably arranged in a line with the support member 30, and the detection elements 600 are connected to the measurement unit 700, respectively.
  • the negative terminal block 20 is mounted on the frame 10, and the negative side wires 242 of the connection boards 200 ′ are connected to the negative terminal block 20.
  • the input terminal block 500 is fixed to the frame 10 and a plurality of branch terminals 510 are provided therein
  • the base plate 530 is included.
  • the positive side wirings 241 of the connection boards 200 ' are connected to the branch terminals 510 of the input terminal block 500, respectively.
  • the detection elements 600 are each formed in a circular ring shape, and are positioned such that one wire 241 penetrates so that one detection element 600 is adjacent to the branch terminal 600.
  • the detection elements 600 are preferably mounted on the support members 30 positioned adjacent to the input side terminal block 500, respectively.
  • the detection elements 600 are preferably arranged in a line with the support member 30, and the detection elements 600 are connected to the measurement unit 700, respectively.
  • the input side terminal block 500 of the inverter 800 is fixed to the frame 10 and a plurality of branch terminals (wires) connected therein, respectively (
  • the base plate 530 is provided with 510.
  • the detection elements 600 include a round bar-shaped body 610 and terminal portions 620 respectively provided at both sides of the body 610.
  • the body 610 of the detection device 600 includes a ring-shaped annular ring connected to the terminal parts 620 and a molding member surrounding the annular ring. It is preferable that the support member 30 is positioned adjacent to the input side terminal block 500, and the detection elements 600 are arranged in a line in the support member 30.
  • the auxiliary wires 540 are connected to the respective terminal portions 620 of the detection elements 600 and the branch terminals 510 of the input side terminal block 500, respectively, and the other terminal portions 620 of the detection elements 600 are connected.
  • the detection elements 600 are each connected to the measurement unit 700.
  • the DC power output through the positive side wirings 241 of the connection boards 200 ′ is a branch terminal of the input terminal block 500.
  • the detection elements 600 located adjacent to the branch terminals 510 detect the current (or current and voltage), respectively, the detection element 600 The current to be measured is measured through the measuring unit 700.
  • the measuring unit 700 may be a measuring unit 700 connected with the inverter 800.
  • the main display unit 710 is preferably connected to the measurement unit 700.
  • the main display unit 710 displays the current values of the respective wirings 241 measured by the measuring unit 700.
  • the current value and the voltage value are displayed on the main display unit 710.
  • the measuring unit 700 and the main display unit 710 are installed in the central management unit (electric room).
  • the inspection unit 900 may be provided at the connection panel 200 ′.
  • the inspection unit 900 not only facilitates the inspection of the string circuits 230 constituting the connection panel 200 ', but also easily finds the string circuit 230 in which an error occurs among the string circuits 230. .
  • the inspection unit 900 is connected to the string circuits 230 of the connection panel 200 ′, respectively, and detects a current.
  • an auxiliary display unit 920 connected to the current detecting elements 910 to display respective current values of the string circuits 230, and switches 930 provided to the string circuits 230, respectively. do.
  • DC power is generated in the solar cell modules 111 by the light energy of the sun.
  • the direct current power generated by the solar cell modules 111 is output in the unit of solar cell strings connected to the respective string circuits 230 of the connection panel 200 ', and the direct current power output in the unit of the solar cell string is connected to the connection panel ( It is integrated through the string circuits 230 of the 200 'and output to the wiring of the connection panel 200'.
  • DC power output through the positive side wirings 241 of the connection boards 200 ′ is input to the inverter 800 through the branch terminals 510 of the input side terminal block 500, which is an input side of the inverter 800.
  • the detection elements 600 provided on the branch terminals 510 of the input terminal block 500 of the inverter 800 are connected to the branch terminals of the input terminal block 500 through the respective wirings 241 of the connection boards 200 '.
  • Each branch of the input side terminal block 500 of the inverter 800 by detecting the DC power input to the 510 and measuring the current (or current and voltage) detected by the detection elements 600 by the measurement unit 700.
  • the current value input to the terminals 510 is measured.
  • the main display unit 710 is connected to the measurement unit 700, the current value (or current value and voltage value) input to each branch terminal 510 of the input terminal block 500 is displayed on the main display unit 710. do.
  • the manager inputs through each branch terminal 510 of the input side terminal block 500 of the inverter 800 while monitoring the central management unit 400 through the measurement unit 700 or the measurement unit 700 and the main display unit 710. It is determined whether the input DC power is input in a set amount and checked in units of each connection panel 200 '. If the number of branch terminals 510 of the input terminal block 500 of the inverter 800 is 10 and the current value (or current value and voltage value) detected at the fifth branch terminal is less than the set value (amount), the fifth branch terminal It can be seen that a failure has occurred in the connection panel 200 ′ connected with. Therefore, the manager may check the solar cell strings 110 connected to the string circuits 230 of the failed connection panel 200 ′ and solve the failure.
  • connection panel 200 ' can be checked using the inspection unit 900. That is, the secondary display unit 920 of the inspection unit 900 is checked to find the failed solar cell string 230 among the solar cell strings 230 connected to the string circuits 230 of the connection panel 200 ', respectively. The fault can be solved.
  • the present invention measures each DC power of the connection boards 200 'input to the input side of the inverter 800 and monitors each of the connection boards 200' so that they are output from the connection boards 200 '. Not only can it accurately monitor the DC power, but also when the failure occurs in the connection panel 200 ', it is possible to identify and check the failed connection panel 200' quickly and accurately, thus increasing the reliability of monitoring and promptly in case of failure. Can be processed.
  • the present invention excludes the conventional configuration for monitoring each string circuit 230 of the connection panel 200 'and the communication module 224 for monitoring each string circuit 230 to transmit to the central management unit 400 and By eliminating the use of the communication line 226 to minimize the risk of failure and fire of the connection panel 200 '.
  • the power line 225 and the communication line 226 for supplying constant power for the communication between the central management unit 400 and the connection panel 200 ' are excluded, various electromagnetic disturbances such as electromagnetic waves coming in from the outside through such wirings are excluded. The path is eliminated to prevent the influence on the inverter 800 and other devices.
  • the present invention eliminates the conventional configuration of monitoring the respective string circuits 230 of the connection panel 200 ', so the configuration is simple, reducing the installation cost of the photovoltaic power generation system and convenient maintenance of the photovoltaic power generation system. Done.
  • connection panel 200 ′ when the check unit 900 is installed in the connection panel 200 ′, it is not necessary to communicate with the central management unit 400, so that a device having high electromagnetic, thermal, mechanical and environmental resistance can be selected and applied. As a result, the production specification and installation environment of the connection board 200 'are small, so that the solar power generation system can be installed in various environments.

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Abstract

본 발명은 태양전지 모니터링장치에 관한 것으로, 본 발명은 인버터; 다수 개의 스트링회로들을 각각 포함하는 접속반들; 상기 인버터의 입력 측에 구비되며, 상기 접속반들에 각각 연결되어 직류전력을 상기 인버터로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들을 포함하는 단자대; 상기 분기단자들측에 각각 구비되는 검출소자들; 상기 검출소자들에서 각각 검출되는 배선들의 각 전류를 계측하는 계측유닛;을 포함한다. 본 발명에 따르면, 태양전지스트링들에 대한 모니터링 신뢰성을 높이고 구성이 간단하며, 설치 장소가 자유롭고 제작 비용이 저렴하게 된다.

Description

태양전지 모니터링장치
본 발명은 태양전지 모니터링장치에 관한 것이다.
태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 태양광 발전소(일명, 태양광 발전시스템이라고도 함)는 다수 개의 태양전지(모듈)을 직렬 또는 병렬로 연결된 태양전지의 집합체이다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 일예를 도시한 계통도이다. 도 2는 일반적인 태양광 발전시스템을 구성하는 접속반을 도시한 회로도이다.
도 1, 2에 도시한 바와 같이, 일반적인 태양광 발전시스템은 복수의 태양전지스트링(110)들을 포함하는 태양전지어레이부(100)와, 태양전지어레이부(100)의 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 접속반(200)들과, 접속반(200)들로부터 공급되는 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터(300)를 포함한다.
태양전지어레이부(100)의 태양전지스트링(110)들은 각각 직렬로 연결된 복수의 태양전지모듈(111)들을 포함하며, 태양전지모듈(111)은 태양전지의 최소 단위인 솔라셀들이 직렬로 연결된다. 태양전지스트링(110)은 인버터(300)의 입력전압에 맞게 태양전지모듈(111)들이 직렬로 연결된다.
접속반(200)은 다수 개의 태양전지스트링(110)들과 연결되어 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력들을 병합하여 인버터(300)로 출력한다. 접속반(200)은 복수 개이며, 복수 개의 접속반(200)들은 각각 인버터(300)에 연결된다. 접속반(200)은 태양전지스트링(110)들의 각 출력단에 직렬로 연결되는 퓨즈(211)와, 퓨즈(211)에 직렬로 연결되어 역류를 방지하는 역류방지 다이오드(212)와, 역류방지 다이오드(212)에 직렬로 연결되어 선로의 과전류 및 사고전류를 검출하는 변류기(미도시)로 구성된 스트링회로(단위 직렬회로임)(210)들을 포함한다. 또한, 접속반(200)은 스트링회로(210)들과 병렬로 연결된 출력단에 연결되는 차단기(213)를 포함한다.
인버터(300)는 접속반(200)들과 연결되어 접속반(200)들로부터 출력되는(공급되는) 직류전력을 교류전력으로 변환시키며, 인버터(300)에서 출력되는 교류전력은 변압기를 통해 계통전압으로 승압되어 전력회사에 연계되거나, 부하에 공급된다.
한편, 접속반(200)에는 스트링회로(210)들의 전압과 전류 상태를 계측하여 모니터링할 수 있는 스트링 모니터링장치(220)가 구비된다. 스트링 모니터링장치(220)는 각 스트링회로(210)의 전압과 전류를 계측하기 위한 계측 기기(221)(222)와, 그 계측 기기(221)(222)에서 계측된 전압과 전류를 표시하는 표시 기기(223)와, 계측 기기(221)(222)에서 계측된 전압 값과 전류 값을 외부로 전송하기 위한 통신모듈(224)을 포함한다. 또한, 접속반(200)의 통신모듈(224)에 상시 교류전력을 공급하기 위한 전력선(225)과 통신선(226)과 그리고 접지선(227)이 연결된다.
중앙관리부(전기실)(400)에는 각 접속반(200)에서 스트링회로(210)들을 계측하여 전송된 정보와, 인버터의 운전정보, 배전반의 전력감시설비에서의 정보를 취합, 연산, 기록하고 표시장치로 보여주게 되며, 이와 같은 모니터링 시스템으로 관리자는 중앙관리부(400)에서 태양광 발전시스템의 발전상태를 모니터링하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 종래 스트링 모니터링장치는 전력회로에 비해 상대적으로 낮은 전압과 적은 전류에서 동작하는 기기로 구성되고, 접속반(200)의 설치환경이 열악하며, 접속반(200)에서 중앙관리부(400)로 장거리 송전을 해야하기 때문에 아래와 같은 문제점들이 있다.
첫째. 스트링 모니터링장치를 구성하는 기기가 전력선(225), 통신선(226), 접지선(227) 등을 통하여 외부에서 타고 들어오는 뇌서지, 개폐서지, 전자파 등 각종 전자기 외란에 취약하여 잘 소손될 뿐만 아니라 기기에서 발화 위험을 내포하고 있다.
둘째. 스트링 모니터링장치를 구성하는 기기는 동작 중에 발열을 수반하고 전자기적 노이즈를 발생시키게 될 뿐만 아니라 전자기적, 열적, 기계적, 환경적으로 취약하여 방호 및 방열 장치가 구비되어야 하므로 제작 비용이 상승하고 접속반의 설치 장소에 제한을 받게 되는 단점이 있다.
셋째. 스트링 모니터링장치의 작동을 위한 상시 교류전력을 공급받기 위하여 별도의 배선을 설치하여야 하므로 배선 구조가 복잡하고, 태양광 발전이 정지되는 밤에도 배선에 상시 교류전력이 가압되어 있는 단점이 있다.
넷째. 각 스트링회로(210)는 접속반(200) 내에서 플러스와 마이너스 각 극의 공통단자에 연결되기 때문에 단자전압은 동일하여 스트링회로(210)의 전압계측은 의미가 없고 스트링회로(210)의 전류 계측만이 유효하나 전류 계측 값도 기상 변화에 따라 수시로 변하기 때문에 신뢰성이 떨어져 발전 여부만을 확인할 수 있어 고장의 원인을 파악하는데 한계가 있다.
다섯째. 태양광 발전시스템의 대용량화로 인하여 한 개의 스트링회로(210)의 전력은 태양광발전 시스템 전체로는 아주 적은 양이고 개별 스트링회로(210)의 양부가 전체 발전량에 미치는 영향이 미미하다. 그래서 스트링 모니터링이 생략되는 경우가 많은데, 인버터(300)의 대용량화로 인하여 한 대의 인버터(300)에 접속되는 스트링회로 수가 100 ~ 300 회로에 해당되어 인버터(300)의 입.출력 값만으로 발전 상태의 양부를 판단하는데 한계가 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 태양전지스트링들에 대한 모니터링 신뢰성을 높이고 구성이 간단한 태양전지 모니터링장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 설치 장소가 자유롭고 제작 비용이 저렴한 태양전지 모니터링장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 인버터; 다수 개의 스트링회로들을 각각 포함하는 접속반들; 상기 인버터의 입력 측에 구비되며, 상기 접속반들에 각각 연결되어 직류전력을 상기 인버터로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들을 포함하는 단자대; 상기 분기단자들측에 각각 구비되는 검출소자들; 상기 검출소자들에서 각각 검출되는 배선들의 각 전류를 계측하는 계측유닛;을 포함하는 태양전지 모니터링장치가 제공된다.
상기 검출소자들은 각각 전압을 더 검출하며, 상기 계측유닛은 상기 검출소자들에서 각각 검출되는 전압을 더 계측하는 것이 바람직하다.
상기 계측유닛에 연결되어 상기 배선들의 각 전압 값과 전류 값을 표시하는 메인디스플레이유닛을 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 단자대는 프레임에 고정되는 베이스판과, 상기 베이스판의 일측에 각각 연장 돌출되어 상기 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들을 포함하며, 상기 검출소자들은 각각 사각링 형상으로 형성되어 한 개의 검출소자에 한 개의 분기단자가 관통되도록 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 단자대는 프레임에 고정되며 내부에 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들이 구비된 베이스판을 포함하며, 상기 검출소자들은 각각 원형링 형상으로 형성되어 한 개의 검출소자가 분기단자에 인접하도록 한 개의 배선이 관통되도록 위치할 수도 있다.
상기 검출소자들은 지지부재에 장착되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 단자대는 프레임에 고정되며 내부에 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들이 구비된 베이스판을 포함하며, 상기 검출소자들은 각각 환봉 형상의 몸체부와 상기 몸체부의 양측에 각각 구비되는 단자부들을 포함하며, 상기 검출소자들은 지지부재에 장착되며, 상기 배선들은 각각 검출소자들의 한쪽 단자부에 연결되고 상기 검출소자들의 다른 한쪽 단자부들과 상기 베이스판의 분기단자들에 각각 보조 배선들이 연결될 수도 있다.
상기 접속반에 점검유닛을 구비되며, 상기 점검유닛은 접속반의 스트링회로들에 각각 연결되어 전류를 검출하는 전류검출소자들과, 상기 스트링회로들에 각각 구비되는 스위치들과, 상기 전류검출소자들과 각각 연결되어 스트링회로들의 각 전류 값을 디스플레이하는 보조디스플레이유닛을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명은 인버터의 입력 측으로 각각 입력되는 접속반들의 각 직류전력을 계측하여 접속반 단위로 모니터링하게 되므로 각 접속반들에서 출력되는 직류전력을 정확하게 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 접속반들에서 고장이 발생될 경우 정확하고 빠르게 고장난 접속반을 파악하고 점검할 수 있어 모니터링의 신뢰성을 높이고 고장 발생시 신속하게 처리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 접속반의 각 스트링회로들을 모니터링하는 종래 구성을 배제하게 되므로 각 스트링회로들을 모니터링하여 중앙관리부로 전송하는 통신모듈과 통신선의 사용을 배제하게 되어 접속반의 고장과 화재의 위험을 최소화하게 된다. 아울러, 중앙관리부와 접속반의 통신을 위하여 상시전원을 공급하기 위한 전력선과 통신선이 배제되므로 이와 같은 배선들을 통하여 외부에서 타고 들어오는 전자파 등 각종 전자기 외란의 경로가 없어지게 되어 인버터와 타기기에 미치는 영향을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 접속반의 각 스트링회로들을 모니터링하는 종래 구성을 배제하게 되므로 구성이 간단하여 태양광 발전시스템의 설치 비용을 감소시키고 태양광 발전시스템의 유지보수가 편리하게 된다.
또한, 접속반에 점검유닛을 설치하게 될 경우 중앙관리부와 통신할 필요가 없게 되므로 전자기적, 열적, 기계적, 환경적으로 내성이 큰 기기를 선택하여 적용할 수 있어 접속반의 제작사양과 설치환경의 제약이 작아 다양한 환경에서도 태양광 발전시스템을 설치할 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 일예를 도시한 계통도,
도 2는 일반적인 태양광 발전시스템을 구성하는 접속반을 도시한 회로도,
도 3는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예가 구비된 태양광 발전시스템의 계통도,
도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예가 구비된 접속반과 태양전지어레이부를 도시한 회로도,
도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 도시한 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 구성하는 인버터의 입력측 단자대의 제1 실시예를 도시한 정면도,
도 7은 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 구성하는 인버터의 입력측 단자대의 제2 실시예를 도시한 정면도,
도 8은 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 구성하는 인버터의 입력측 단자대의 제3 실시예를 도시한 정면도,
도 9는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 구성하는 점검유닛을 도시한 회로도.
이하, 본 발명에 따른 태양전지 모니터링 장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도 3는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예가 구비된 태양광 발전시스템의 계통도이다. 도 4는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예가 구비된 접속반과 태양전지어레이부를 도시한 회로도이다. 도 5는 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 일실시예를 도시한 회로도이다.
먼저, 본 발명에 따른 태양전지 모니터링 장치의 일실시예가 구비된 태양광 발전시스템은, 도 3에 도시한 바와 같이, 태양전지어레이부(100), 접속반(200')들, 단자대(500), 검출소자(600)들, 계측유닛(700), 인버터(800)를 포함한다.
태양전지어레이부(100)는 다수 개의 태양전지스트링(110)들을 포함한다. 태양전지스트링(110)들은 각각 직렬로 연결된 다수 개의 태양전지모듈(111)들을 포함하며, 태양전지모듈(111)은 태양전지의 최소 단위인 솔라셀들이 직렬로 연결된다. 태양전지스트링(110)은 인버터의 입력전압에 맞게 태양전지모듈(111)들을 직렬로 연결된다.
접속반(200')들은 각각 다수 개의 태양전지스트링(110)들로부터 출력되는 직류전력을 병합하는 스트링회로(230)들을 포함한다. 접속반(200')의 스트링회로(230)들은 각각 태양전지스트링(110)을 구성하는 태양전지모듈(111)들의 플러스단자들을 직렬(또는 병렬)로 연결하는 플러스측 회로선(231)과, 그 태양전지모듈(111)들의 마이너스단자들을 직렬(또는 병렬)로 연결하는 마이너스측 회로선(232)을 포함한다. 또한, 스트링회로(230)는 태양전지스트링(110)의 출력단에 직렬로 연결되는 퓨즈(233)와, 퓨즈(233)에 직렬로 연결되어 역류를 방지하는 역류방지 다이오드(234)와, 역류방지 다이오드(234)에 직렬로 연결되어 선로의 과전류 및 사고전류를 검출하는 변류기(미도시)를 포함한다. 그리고 접속반(200')의 스트링회로(230)들의 각 플러스측 회로선(231)은 한 개의 플러스측 배선(케이블)(241)으로 연결되고, 접속반(200')의 스트링회로(230)들의 각 마이너스측 회로선(232)은 한 개의 마이너스측 배선(케이블)(242)으로 연결된다.
인버터(800)는 접속반(200')들과 연결되어 접속반(200')들로부터 출력되는(공급되는) 직류전력을 교류전력으로 변환시킨다. 인버터(800)에서 출력되는 교류전력은 변압기를 통해 계통전압으로 승압되어 전력회사에 연계되거나, 부하에 공급된다.
인버터(800)의 입력 측에 단자대(500)가 구비된다. 입력측 단자대(500)는 접속반(200')들에 각각 구비되어 직류전력을 인버터(800)로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들을 포함한다. 입력측 단자대의 분기단자들에는 접속반들의 각 플러스측 배선들이 연결된다.
검출소자(600)들은 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들측에 각각 구비된다.
계측유닛(700)은 검출소자(600)들에서 각각 검출되는 배선(241)들의 각 전류를 계측한다. 계측유닛(700)은 검출소자(600)들에서 각각 검출되는 배선(241)들의 각 전류와 전압을 계측할 수도 있다.
인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 제1 실시예로, 도 6에 도시한 바와 같이, 입력측 단자대(500)는 프레임(10)에 고정되는 베이스판(520)과, 베이스판(520)의 일측에 각각 연장 돌출되는 다수 개의 분기단자(510)들을 포함한다. 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들에 각각 접속반(200')들의 각 플러스측 배선(241)들이 연결된다.
검출소자(600)들은 각각 사각링 형상으로 형성되며, 한 개의 검출소자(600)에 입력측 단자대(500)의 한 개 분기단자(510)가 관통되도록 위치한다. 검출소자(600)들은 입력측 단자대(500)에 인접하게 위치하는 지지부재(30)에 각각 장착되는 것이 바람직하다. 검출소자(600)들은 지지부재(30)에 일렬로 배열되는 것이 바람직하며, 검출소자(600)들은 각각 계측유닛(700)에 연결된다.
프레임(10)에 마이너스 단자대(20)가 장착되며, 마이너스 단자대(20)에 접속반(200')들의 각 마이너스측 배선(242)들이 연결된다.
인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 제2 실시예로, 도 7에 도시한 바와 같이, 입력측 단자대(500)는 프레임(10)에 고정되며 내부에 다수 개의 분기단자(510)들이 구비된 베이스판(530)을 포함한다. 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들에 각각 접속반(200')들의 각 플러스측 배선(241)들이 연결된다.
검출소자(600)들은 각각 원형링 형상으로 형성되며, 한 개의 검출소자(600)가 분기단자(600)에 인접하도록 한 개의 배선(241)이 관통되도록 위치한다. 검출소자(600)들은 입력측 단자대(500)에 인접하게 위치하는 지지부재(30)에 각각 장착되는 것이 바람직하다. 검출소자(600)들은 지지부재(30)에 일렬로 배열되는 것이 바람직하며, 검출소자(600)들은 각각 계측유닛(700)에 연결된다.
인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 제3 실시예로, 도 8에 도시한 바와 같이, 입력측 단자대(500)는 프레임(10)에 고정되며 내부에 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자(510)들이 구비된 베이스판(530)을 포함한다. 검출소자(600)들은 각각 환봉 형상의 몸체부(610)와, 몸체부(610)의 양측에 각각 구비되는 단자부(620)들을 포함한다. 검출소자(600)의 몸체부(610)는 단자부(620)들과 연결되는 링 형상의 환형링과, 그 환형링을 감싸는 몰딩부재를 포함한다. 입력측 단자대(500)에 인접하게 지지부재(30)가 위치하고, 지지부재(30)에 검출소자(600)들이 일렬로 배열되는 것이 바람직하다. 검출소자(600)들의 각 한쪽 단자부(620)들과 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들에 각각 보조 배선(540)들이 연결되며, 검출소자(600)들의 각 다른 한쪽 단자부(620)들에 각각 접속반(200')들의 각 프러스측 배선(241)들이 연결된다. 검출소자(600)들은 각각 계측유닛(700)에 연결된다.
인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 제1,2,3 실시예에서, 접속반(200')들의 각 플러스측 배선(241)들을 통해 출력되는 직류전력이 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들을 통해 각각 인버터(800)로 입력되면 분기단자(510)들에 인접하게 위치하는 검출소자(600)들이 각각 전류(또는 전류와 전압)를 검출하게 되며 그 검출소자(600)에서 검출되는 전류는 계측유닛(700)을 통해 계측된다.
계측유닛(700)은 인버터(800)와 연결되는 계측유닛(700)이 될 수도 있다.
계측유닛(700)에 메인디스플레이유닛(710)이 연결됨이 바람직하다. 메인디스플레이유닛(710)은 계측유닛(700)에서 계측한 각 배선(241)들의 전류 값을 표시한다. 계측유닛(700)에서 전류 값과 전압 값을 계측하게 될 경우 메인디스플레이유닛(710)에 그 전류 값과 전압 값이 표시된다.
계측유닛(700)과 메인디스플레이유닛(710)은 중앙관리부(전기실)에 설치된다.
접속반(200')에 점검유닛(900)을 구비될 수도 있다. 점검유닛(900)은 관리자가 접속반(200')을 구성하는 스트링회로(230)들의 점검을 쉽게 할 뿐만 아니라 스트링회로(230)들 중 이상이 발생된 스트링회로(230)를 쉽게 찾을 수 있다. 점검유닛(900)의 일예로, 도 9에 도시한 바와 같이, 점검유닛(900)은 접속반(200')의 스트링회로(230)들에 각각 연결되어 전류를 검출하는 전류검출소자(910)들과, 전류검출소자(910)들과 각각 연결되어 스트링회로(230)들의 각 전류 값을 디스플레이하는 보조디스플레이유닛(920)과, 스트링회로(230)들에 각각 구비되는 스위치(930)들을 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 태양전지 모니터링장치의 작용과 효과를 설명한다.
태양의 빛에너지에 의해 태양전지모듈(111)들에서 직류전력을 발생시킨다. 태양전지모듈(111)들에서 발생되는 직류전력은 접속반(200')들의 각 스트링회로(230)들에 연결된 태양전지스트링 단위로 출력되며, 태양전지스트링 단위로 출력되는 직류전력은 접속반(200')의 스트링회로(230)들을 통해 통합되어 접속반(200') 단위의 배선으로 출력된다. 접속반(200')들의 각 플러스측 배선(241)을 통해 출력되는 직류전력은 인버터(800)의 입력 측인 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들을 통해 각각 인버터(800)에 입력된다.
인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들측에 각각 구비된 검출소자(600)들이 접속반(200')들의 각 배선(241)을 통해 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들로 입력되는 직류전력을 검출하여 각 검출소자(600)들에서 검출되는 전류(또는 전류와 전압)를 계측유닛(700)에서 계측하여 인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 각 분기단자(510)들로 입력되는 전류 값을 계측하게 된다. 계측유닛(700)에 메인디스플레이유닛(710)이 연결된 경우 메인디스플레이유닛(710)에 입력측 단자대(500)의 각 분기단자(510)들로 입력되는 전류 값(또는 전류 값과 전압 값)이 표시된다.
관리자가 중앙관리부(400)에서 계측유닛(700) 또는 계측유닛(700)과 메인디스플레이유닛(710)을 통해 모니터링하면서 인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 각 분기단자(510)들을 통해 입력되는 직류전력이 설정된 양으로 입력되는지를 판단하여 각 접속반(200') 단위로 점검하게 된다. 만일, 인버터(800)의 입력측 단자대(500)의 분기단자(510)들을 10개이고 다섯 번째 분기단자에서 검출되는 전류 값(또는 전류 값과 전압 값)이 설정된 값(양) 이하일 경우 다섯 번째 분기단자와 연결된 접속반(200')에서 고장이 발생된 것임을 알 수 있게 된다. 따라서 관리자는 그 고장난 접속반(200')의 스트링회로(230)들과 연결된 태양전지스트링(110)들을 점검하여 고장을 해결할 수 있다. 한편, 고장난 접속반(200')을 점검할 때 점검유닛(900)을 이용하여 점검할 수 있다. 즉, 점검유닛(900)의 보조디스플레이유닛(920)을 체크하여 접속반(200')의 스트링회로(230)들과 각각 연결된 태양전지스트링(230)들 중 고장난 태양전지스트링(230)을 찾아 고장을 해결할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명은 인버터(800)의 입력 측으로 각각 입력되는 접속반(200')들의 각 직류전력을 계측하여 접속반(200') 단위로 모니터링하게 되므로 각 접속반(200')들에서 출력되는 직류전력을 정확하게 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라 접속반(200')들에서 고장이 발생될 경우 정확하고 빠르게 고장난 접속반(200')을 파악하고 점검할 수 있게 되어 모니터링의 신뢰성을 높이고 고장 발생시 신속하게 처리할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 접속반(200')의 각 스트링회로(230)들을 모니터링하는 종래 구성을 배제하게 되므로 각 스트링회로(230)들을 모니터링하여 중앙관리부(400)로 전송하는 통신모듈(224)과 통신선(226)의 사용을 배제하게 되어 접속반(200')의 고장과 화재의 위험을 최소화하게 된다. 아울러, 중앙관리부(400)와 접속반(200')의 통신을 위하여 상시전원을 공급하기 위한 전력선(225)과 통신선(226)이 배제되므로 이와 같은 배선들을 통하여 외부에서 타고 들어오는 전자파 등 각종 전자기 외란의 경로가 없어지게 되어 인버터(800)와 타기기에 미치는 영향을 방지하게 된다.
또한, 본 발명은 접속반(200')의 각 스트링회로(230)들을 모니터링하는 종래 구성을 배제하게 되므로 구성이 간단하여 태양광 발전시스템의 설치 비용을 감소시키고 태양광 발전시스템의 유지보수가 편리하게 된다.
또한, 접속반(200')에 점검유닛(900)을 설치하게 될 경우 중앙관리부(400)와 통신할 필요가 없게 되므로 전자기적, 열적, 기계적, 환경적으로 내성이 큰 기기를 선택하여 적용할 수 있어 접속반(200')의 제작사양과 설치환경의 제약이 작아 다양한 환경에서도 태양광 발전시스템을 설치할 수 있게 된다.

Claims (5)

  1. 인버터;
    다수 개의 스트링회로들을 각각 포함하는 접속반들;
    상기 인버터의 입력 측에 구비되며, 상기 접속반들에 각각 연결되어 직류전력을 상기 인버터로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들이 구비된 단자대;
    상기 분기단자들에 각각 연결되는 배선들에 흐르는 전류를 검출하는 검출소자들; 및
    상기 검출소자들에서 각각 검출되는 배선들의 각 전류를 계측하는 계측유닛;을 포함하며,
    상기 검출소자들은 각각 사각형 링 형상으로 형성되어 한 개의 검출소자에 한 개의 분기단자가 관통되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모니터링장치.
  2. 인버터;
    다수 개의 스트링회로들을 각각 포함하는 접속반들;
    상기 인버터의 입력 측에 구비되며, 상기 접속반들에 각각 연결되어 직류전력을 상기 인버터로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들이 구비된 단자대;
    상기 분기단자들에 각각 연결되는 배선들에 흐르는 전류를 검출하는 검출소자들; 및
    상기 검출소자들에서 각각 검출되는 배선들의 각 전류를 계측하는 계측유닛;을 포함하며,
    상기 검출소자들은 각각 원형 링 형상으로 형성되어 한 개의 검출소자에 한 개의 배선이 관통되도록 위치하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모니터링장치.
  3. 인버터;
    다수 개의 스트링회로들을 각각 포함하는 접속반들;
    상기 인버터의 입력 측에 구비되며, 상기 접속반들에 각각 연결되어 직류전력을 상기 인버터로 공급하는 배선들이 각각 연결되는 다수 개의 분기단자들이 구비된 단자대;
    상기 분기단자들에 각각 연결되는 배선들에 흐르는 전류를 검출하는 검출소자들; 및
    상기 검출소자들에서 각각 검출되는 배선들의 각 전류를 계측하는 계측유닛;을 포함하며,
    상기 검출소자들은 각각 환봉 형상의 몸체부와 상기 몸체부의 양측에 각각 구비되는 단자부들을 포함하며,
    상기 접속반들에 연결된 배선들은 각각 상기 검출소자들의 각 한쪽 단자부에 연결되고, 상기 검출소자들의 다른 한쪽 단자부들과 상기 단자대의 분기단자들이 연결되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모니터링장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출소자들은 각각 전압을 더 검출하며, 상기 계측유닛은 상기 검출소자들에서 각각 검출되는 전압을 더 계측하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모니터링장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 계측유닛에 연결되어 상기 배선들의 각 전압 값과 전류 값을 표시하는 메인디스플레이유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모니터링장치.
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