KR101257665B1

KR101257665B1 - 일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템

Info

Publication number: KR101257665B1
Application number: KR1020130000849A
Authority: KR
Inventors: 장창익
Original assignee: (주)우진기전
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2013-04-30

Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템에 있어서, 태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이에 포함된 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대응하여 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되는 지그비 모듈-상기 지그비 모듈은 상기 태양광 모듈의 출력 전압값을 센싱함-; 상기 태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되고 상기 지그비 모듈로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하고, 상기 수신된 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 사용하여, 상기 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대한 진단을 수행하는 중앙 관리부를 포함한다.

Description

일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템{SOLAR PHOTOVOLTAIC POWER GENERATOR}

본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는, 일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.

태양광 발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전 시스템은 에너지원이 청정하고 무제한인 점, 필요한 장소에서 필요한 양만 발전이 가능하다는 점, 유지 보수가 용이하고 무인화가 가능하다는 점, 20년 이상의 장수명이 가능하다는 점, 건설기간이 짧아 수요 증가에 신속한 대응이 가능하다 점에서, 태양광 발전 시스템은 전체 발전량에서 그 비중이 점점 증가하고 있는 추세이다.

이러한 태양광 발전의 핵심은 일반적으로 pn 접합 구조를 가진 태양 전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자와 정공의 쌍이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pm 접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n 형 반도체로 이동하고, 정공은 p 형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.

태양전지의 최소 단위를 셀이라고 한다. 실제로 태양전지 셀을 그대로 사용하는 일은 거의 없다. 그 이유는 2 가지로, 하나는 셀 1 개로부터 나오는 전압은 약 0.5V로서 매우 작고 실제로 사용할 전압은 수 V에서 수십 혹은 수백 V 이상이 되고, 따라서, 셀을 몇 개나 몇십개 직렬로 연결하여 사용하지 않으면 안된다. 또 하나의 이유는 야외에서 사용할 경우, 여러 가지 혹독한 환경에 처해지기 때문에 접속된 다수의 셀을 혹독한 환경에서 보호할 필요가 있다. 이와 같은 이유에서 복수의 셀을 패키지로 한 것을 태양광 모듈이라고 말하고 있다. 또, 이 모듈을 복수개로 이어서 용도에 맞게 한 것을 태양광 어레이라 칭하고 있다.

대규모 태양광 발전의 경우, 적게는 수십개 많게는 수백개 이상의 태양광 어레이가 설치된다. 이러한 대규모 태양광 발전을 운용하다 보면, 특정 태양광 어레이의 전압이 저하되거나(달리 표현하면, 특정 어레이의 효율이 저하되거나), 특정 태양광 모듈의 전압이 저하(달리 표현하면, 특정 모듈의 효율이 저하)될 수 있다.

이와 같은 효율 저하는 그늘, 오염, 고장에 의해 발생할 수 있다. 일반적으로 태양광 발전 시스템은 태양광이 충분하고, 공간이 충분한 장소에 설치된다. 따라서, 효율 저하의 원인 중 그늘은 구름에 의해 발생한다고 볼 수 있고, 오염은 장시간 태양광 어레이 전면에 누적되는 먼지에 의해 발생한다고 볼 수 있고, 고장은 셀의 열화에 의해 발생한다고 볼 수 있다.

태양광 어레이의 효율 저하가 임계치를 초과하면, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 해당 태양광 어레이를 계통에서 분리시킬 필요가 있다.

또한, 효율 저하의 원인을 운영자가 즉각 인지하여 효율 저하가 발생한 특정 모듈에 대하여 수리, 교체, 청소 등의 조치를 취할 수 있도록 할 필요가 있다.

다만, 종래에는 그 효율 저하의 원인을 그늘, 오염, 고장으로 나누어 모니터링 할 수 있는 태양광 발전 시스템이 없었다.

그리고, 효율 저하가 임계치를 초과하는 태양광 어레이를 계통에서 분리할 수 있는 태양광 발전 시스템이 없었다.

또한, 기존의 태양광 발전 모니터링 시스템은 태양광 어레이와 별개로 중계기가 설치되어 중계기의 설치 과정이 복잡하고, 태양광 어레이와 중앙 관리 장치를 연결하는 중계기가 고장난 경우 모니터링 기능이 마비될 수 있다는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 태양광 발전 시스템은 중계기가 복수의 태양광 어레이로부터 패킷을 수신하게 되고, 중계기의 부하가 가중된다는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명은 태양광 어레이의 효율 저하가 임계치를 초과하면, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 해당 태양광 어레이를 계통에서 분리시킬 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

그리고, 본 발명은 태양광 모듈의 효율 저하의 원인을 운영자가 즉각 인지하여 효율 저하가 발생한 특정 모듈에 대하여 수리, 교체, 청소 등의 조치를 취할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 그 효율 저하의 원인을 그늘, 오염, 고장으로 나누어 모니터링 할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 태양광 어레이와 중계기를 별개로 설치할 필요가 없고, 일부 중계기가 고장난 경우라도 모니터링 기능이 마비되지 않을 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 중계기의 부하를 최소화할 수 있는 태양광 발전 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템은 일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템에 있어서, 태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이에 포함된 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대응하여 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되는 지그비 모듈-상기 지그비 모듈은 상기 태양광 모듈의 출력 전압값을 센싱함-; 상기 태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되고 상기 지그비 모듈로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하는 중계기; 및 상기 중계기로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하고, 상기 수신된 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 사용하여, 상기 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대한 진단을 수행하는 중앙 관리부를 포함한다.

여기서, 상기 중계기는, 메쉬 토폴리지를 형성할 수 있다.

그리고, 상기 중계기는, 복수의 지그비 모듈로부터 수신된 출력 전압값을 상기 복수의 지그비 모듈 각각의 식별 번호와 상기 복수의 지그비 모듈 각각으로부터 수신한 전압값을 매칭하여 적어도 하나의 패킷으로 전송할 수 있다.

또한, 상기 지그비 모듈은, 무선으로 외부로부터 수신되는 제어 신호에 따라, 상기 식별 번호를 세팅하고, 상기 세팅된 식별 번호를 상기 지그비 모듈이 센싱한 전압값과 함께 상기 중계기로 전송할 수 있다.

또한, 상기 중앙 관리부는, 상기 태양광 어레이에 포함된 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 제 1 기준값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 제 1 기준값 이하인 것으로 판단되면, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값 이하인 것으로 판단되면 상기 진단 대상 태양광 모듈에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단 대상 태양광 모듈이 정상인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 진단 대상 모듈이 포함된 태양광 어레이의 전체 평균값 이하이고, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 모두의 전압값이 상기 제 1 기준값을 초과하는 경우, 상기 진단 대상 태양광 모듈이 고장인 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 전압값이 상기 제 1 기준값 이하이고, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 제 2 기준값 이하인 경우, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 상기 제 2 기준값을 초과하는 경우, 상기 진단 대상 태양광 모듈에 그늘이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단되고, 상기 태양광 어레이 전체 평균값의 감소율이 제 3 기준값 이하인 경우, 상기 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 상기 진단부는, 상기 태양광 어레이 전체 평균값의 감소율이 상기 제 3 기준값을 초과하는 경우, 상기 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 그늘이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 태양광 어레이의 효율 저하가 임계치를 초과하면, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 해당 태양광 어레이를 계통에서 분리시킬 수 있다.

그리고, 본 발명은 태양광 모듈의 효율 저하의 원인을 고장, 그늘, 오염으로 구분하여 운영자에게 알리는 것에 의해 운영자가 즉각 효율 저하가 발생한 특정 모듈에 대하여 수리, 교체, 청소 등의 조치를 취하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명은 태양광 어레이와 지그비 모듈 및 중계기를 일체로 하는 것에 의해 지그비 모듈 및 중계기의 별도 설치에 의한 번거로움을 방지할 수 있다. 태양광 어레이와 지그비 모듈 및 중계기를 일체로 형성하면 태양광 어레이의 설치 위치 또는 태양광 모듈의 배치 위치에 따라 그 위치 또는 태양광 어레이에 대응하는 지그비 모듈 및 중계기의 식별 번호는 가변될 수 있다. 따라서, 태양광 어레이의 설치 후 지그비 모듈과 중계기의 식별 번호를 부여할 필요가 있다. 본 발명은 태양광 어레이와 지그비 모듈 및 중계기를 일체로 생산하더라도 무선으로 지그비 모듈과 중계기를 설정할 수 있도록 하는 것에 의해 태양광 어레이 배면에 위치한 지그비 모듈 및 중계기의 설정에 따른 번거로움을 피할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 중계기를 메쉬 토폴로지로 구현하는 것에 의해, 일부 중계기가 고장난 경우라도 모니터링 기능이 마비되지 않을 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 지그비 모듈로부터 수신한 패킷을 하나의 패킷으로 취합하여 중앙 관리부로 전송하는 것에 의해, 패킷 송수신에 따른 중계기와 중앙 관리부의 부하를 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 태양광 어레이의 배면도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 지그비 모듈의 기능 블록도를 나타낸다.
도 4는 도 2의 지그비 모듈에서 중계기로 전송되는 패킷의 일부를 나타낸다.
도 5는 중계기 토폴로지를 나타낸다.
도 6은 도 2의 중계기의 기능 블록도를 나타낸다.
도 7은 중계기가 중앙 관리부로 전송하는 패킷을 나타낸다.
도 8은 중앙 관리부의 기능 블록도를 나타낸다.
도 9는 도 8의 데이터 베이스에 저장되는 데이터 구조를 나타낸다.
도 10은 도 8의 어레이 관리부의 동작 순서도를 나타낸다.
도 11은 도 8의 진단부의 동작 순서도를 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템의 개략도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 태양광 발전 시스템은 태양광 어레이(1000a, 1000b, 1000c), DC 접속반(2000), 인버터(3000), 중앙 관리부(4000), 통신망(5000), 스위칭부(6000a, 6000b, 6000c)를 포함할 수 있다.

태양광 어레이(1000a, 1000b, 1000c, 이하 “1000”이라 통칭함)는 적어도 하나의 태양광 모듈(1100)을 포함할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위해 태양광 어레이(1000)는 각각 총 12 개(3 by 4)의 태양광 모듈을 포함하는 것으로 가정한다. 태양광 어레이(1000)에 포함되는 태양광 모듈의 수는 설계자의 필요에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 태양광 모듈(1100)은 직렬로 연결된 복수의 셀로 구성되어 태양광을 전기에너지로 변환하는 것에 의해 전압을 출력할 수 있다. 태양광 어레이(1000)는 직렬로 연결된 복수의 태양광 모듈(1100) 각각의 전압의 합에 해당하는 전압을 출력할 수 있다. 이하, 정상상태(그늘, 오염, 고장이 없는 상태)에서의 태양광 어레이(1000)의 출력 전압은 정상상태 출력 전압이라고 칭한다.

태양광 어레이(1000)의 출력 전압(DC 전압)은 DC 접속반(2000)으로 공급되며, DC 접속반에 공급된 DC 전압은 인버터(3000)에서 3 상 AC로 변환되어 전력망으로 공급될 수 있다.

태양광 어레이(1000)의 출력 전압을 DC 접속반(2000)에 공급하는 라인(L) 상에는 스위칭부(6000a, 6000b, 6000c, 이하, “6000”이라 통칭함)가 구비될 수 있다. 스위칭부(6000)는 중앙 관리부(4000)의 제어에 따라 온/오프 동작을 수행하는 것에의해, 태양광 어레이(1000)로부터 DC 접속반(2000)으로의 전압의 공급을 허용/차단할 수 있다. 또한, 태양광 어레이(1000)의 출력 전압을 DC 접속반(2000)에 공급하는 라인(L) 상에는 역류를 방지하기 위한 다이오드가 구비될 수 있다.

중앙 관리부(4000)는 통신망(5000)을 통해, 태양광 어레이(1000) 상의 모듈(1100)을 진단할 수 있다. 중앙 관리부(4000)는 태양광 모듈(1100)의 출력 전압 저하의 원인을 그늘, 오염, 고장으로 구분하여 진단할 수 있다. 또한, 중앙 관리부(4000)는 태양광 어레이(1000)의 출력 전압을 모니터링하고, 출력 전압이 기 설정치 이하인 경우, 출력 전압이 기 설정치 이하인 태양광 어레이(1000)의 전압 공급을 중단시킬 수 있다. 중앙 관리부(4000)의 구체적인 동작은 후술한다. 여기서, 통신망(5000)을 구성하는 프로토콜은 제한이 없을 수 있고, 이종의 통신망이 융합되어 통신망(5000)을 구성할 수도 있다. 통신망(5000)은 유선 및 무선 통신 방식 중 적어도 하나를 채택할 수 있다.

도 2는 도 1의 태양광 어레이의 배면도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 태양광 어레이(1000) 배면에는 태양광 모듈(1100) 각각에 대응하여 지그비 모듈(1110-1 ~ 1110-12, 이하, “1110”으로 통칭함)이 일체형으로 설치될 수 있다. 그리고, 태양광 어레이(1000) 배면 일측에 중계기(1120)가 일체형으로 설치될 수 있다. 태양광 어레이(1000)를 제조하는 단계에서 태양광 어레이(1000)에 지그비 모듈(1110) 및 중계기(1120)가 일체형으로 설치되므로, 지그비 모듈(1110) 및 중계기(1120)를 별도로 설치해야 하는 번거로움이 없을 수 있다. 다만, 이와 같이 지그비 모듈(1110) 및 중계기(1120)를 태양광 어레이(1000)를 제조하는 단계에서 일체형으로 설치하게 되면, 태양광 어레이(1000)를 특정 장소에 설치한 후, 지그비 모듈(1110) 및 중계기(1120)를 설정하는 작업이 곤란할 수 있다. 이에, 본 발명은 지그비 모듈(1110) 및 중계기(1120)를 무선으로 간이하게 설정할 수 있도록 한다. 이에 대한 구체적인 사항은 후술한다.

도 3은 도 2의 지그비 모듈의 기능 블록도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 지그비 모듈(1110)은 통신부(1111), 전압 측정부(1112), 전압값 제공부(1113), 설정부(1114), 저장부(1115)를 포함할 수 있다.

통신부(1111)는 Zigbee(IEEE 802.15.4)가 탑재되고 Zigbee 방식으로 중계기(1120)와 통신을 수행할 수 있다.

전압 측정부(1112)는 기 설정된 방식으로 지그비 모듈(1110)에 대응하는 태양광 모듈(1100)의 출력 전압을 측정할 수 있다. 전압 측정부(1112)에 의해, 태양광 모듈(1100) 각각의 출력 전압이 측정될 수 있다.

전압값 제공부(1113)는 전압 측정부(1112)에 의해 측정된 전압값을 통신부(1111)를 통해, 중계기(1120)로 제공할 수 있다.

설정부(1114)는 운영자가 휴대하는 무선 단말(미도시)로부터의 제어 신호를 무선으로 수신하여 지그비 모듈(1110)을 설정할 수 있다. 운영자는 지그비 모듈(1110)을 설정하기 위해, 각각의 지그비 모듈(1110)의 고유번호(예를 들어, 시리얼 넘버)에 대응하는 번호를 설정부(1114)로 무선 통신 방식을 통해 전송할 수 있다. 그 번호를 수신한 설정부(1114)는 지그비 모듈(1110)의 식별정보로써 그 번호를 저장할 수 있다. 번호는 지그비 모듈(1110)의 설치 위치에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 지그비 모듈(1110)이 12 개(3행 4열로 배치됨)의 태양광 모듈(1100) 각각에 대응하여 설치된 경우, 1행 1열의 태양광 모듈에 대응하는 지그비 모듈은 그 식별 번호로서 “1 또는 “11”이 설정될 수 있고, 2행 3열의 태양광 모듈에 대응하는 지그비 모듈은 그 식별 번호로서 “7” 또는 “23”이 설정될 수 있다. 위와 같이, 행 번호와 열 번호가 병기된 번호를 사용할 수 있고, 1행부터 마지막행까지 열번호가 추가됨에 따라 번호를 오름차순으로 할 수도 있다. 이와 같이, 지그비 모듈(1110) 또는 태양광 모듈(1100)의 설치 위치에 대응하여 지그비 모듈의 식별 번호가 넘버링되는 것에 의해 지그비 모듈 및 태양광 모듈의 관리가 용이할 수 있다. 식별 번호 설정시, 태양광 어레이 번호가 매칭되어 설정될 수 있다. 예를 들어, 복수의 태양광 어레이가 설치된 경우, 특정 지점을 기준으로 세번째에 위치한 태양광 어레이 상의 2행 3열에 배치된 태양광 모듈에 대응하는 지그비 모듈의 식별 번호를 설정하는 경우, “37” 또는 “323”이 설정될 수 있다. 태양광 어레이, 태양광 모듈 및 지그비 모듈 중 적어도 하나의 위치에 따라 설정된 식별번호를 사용하는 것에 의해, 운영자는 효율이 저하된 태양광 모듈의 위치를 용이하게 파악할 수 있다. 태양광 어레이의 설치가 완료된 후 운영자는 태양광 어레이의 설치 위치 및 해당 태양광 어레이 상에서의 태양광 모듈의 설치 위치를 감안하여 지그비 모듈의 식별 번호를 무선으로 설정할 수 있다. 지그비 모듈의 식별 번호는 중계기(1120)로 전송되는 패킷 상에 포함될 수 있다.

저장부(1115)는 지그비 모듈(1110)이 동작하는데 필요한 정보, 앞서 본 설정정보로서의 식별 번호 및 해당 지그비 모듈(1110)에 대응하는 태양광 모듈(1100)의 전압값이 저장될 수 있다.

도 4는 도 2의 지그비 모듈에서 중계기로 전송되는 패킷의 일부를 나타낸다.

전압값 제공부(1113)가 중계기(1120)로 지그비 통신에 따라 전송하는 패킷은 Send ID field, Receive ID field, Module Number field, Voltage field를 포함할 수 있다. 여기서, Send ID은 지그비 프로토콜에 의한 지그비 모듈의 식별 정보이고, Receive ID는 지그비 프로토콜에 의한 중계기의 식별 정보일 수 있다. 그리고, Module Number는 앞서 본 태양광 어레이(1000), 지그비 모듈(1110) 및 태양광 모듈(1100) 중 적어도 하나의 식별 번호일 수 있고, Voltage는 해당 지그비 모듈(1110)이 측정한 태양광 모듈의 전압일 수 있다. Module Number field, Voltage field는 지그비 패킷 상의 페이로드 필드(payload field) 또는 유보 필드(reserved field) 상에 작성될 수 있다. 앞서 본 바와 같이, 지그비 모듈의 식별 번호로서 태양광 어레이 번호 및 태양광 모듈 번호가 모두 설정되는 경우, 중계기(1120)로 전송되는 패킷은 태양광 어레이 번호를 포함할 수도 있다. 또한, 패킷에는 전압값을 센싱한 시간 정보가 포함될 수도 있다. 이를 위해, 지그비 모듈 간 동기화된 타이머가 지그비 모듈에 구비될 수도 있다.

도 5는 중계기 토폴로지를 나타낸다. 중계기(1120)는 태양광 어레이(1000) 각각에 설치될 수 있다. 복수의 중계기(1120)는 도 5에서와 같이 매쉬 토폴리지(Mesh Topology)를 형성할 수 있다. 이에 의해, 어느 하나의 중계기가 고장 난 경우라도, 다른 경로를 사용하여 데이터를 중앙 관리부(4000로 전송할 수 있다. 즉, 복수의 중계기(1120)가 도 5에서와 같이 매쉬 토폴리지(Mesh Topology)를 형성하는 것에 의해, 모니터링 기능의 신뢰성이 향상될 수 있다. 여기서, 매쉬 토폴로지는 지그비 프로토콜에 의할 수 있다.

도 6은 도 2의 중계기의 기능 블록도를 나타낸다.

중계기(1120)는 통신부(1121), 패킷 가공부(1122), 패킷 제공부(1123), 설정부(1124), 저장부(1124)를 포함할 수 있다.

통신부(1121)는 지그비 모듈(1110)과의 통신을 위해 지그비 모듈이 내장될 수 있다. 그리고, 통신부(1121)는 중앙 관리부(4000)와의 통신을 위한 프로토콜을 내장할 수 있다. 중앙 관리부(4000)와의 통신이 지그비 방식에 의하는 경우, 통신부(1121)는 지그비 프로토콜 만을 내장할 수 있다. 이와 달리, 중앙 관리부(4000)와 지그비 방식 외 예를 들어, TCP/IP에 의하는 경우, 통신부(1121)는 TCP/IP를 내장할 수 있다. 이 경우, 중계기(1120)는 지그비 패킷을 TCP/IP로 변환시켜 전송하는 기능을 가질 수 있다. 이는 주지된 사항이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

패킷 가공부(1122)는 지그비 모듈(1110)로부터 수신한 패킷을 가공할 수 있다. 도 7은 중계기가 중앙 관리부로 전송하는 패킷을 나타낸다. 도 7을 참조하면, 중계기(1120)가 중앙 관리부(4000)로 전송하는 패킷은 Send ID field, Receive ID field 및 Array Number field와 적어도 하나의 Module Number field 및 Voltage field를 포함할 수 있다. 여기서, Send ID field는 중계기 식별 정보이고, Receive ID field는 중앙 관리부(4000)의 식별 정보일 수 있다. 중계기(1120)가 지그비 모듈(1110)로부터 수신한 패킷을 그대로 중앙 관리부(4000)로 전송하는 경우, 중계기(1120)와 중앙 관리부(4000) 간에 수신되는 패킷이 매우 방대하여 중계기(1120)와 중앙 관리부(4000)의 과부하가 발생할 수 있다. 따라서, 패킷 가공부(1122)는 지그비 모듈(1110)로부터 수신한 패킷에서 태양광 모듈 번호와 그에 매칭된 전압값을 추출하고, 그 추출된 태양광 모듈 번호와 전압값을 태양광 모듈 번호 순으로 배열한 정보를 하나의 패킷에 작성할 수 있다. 이때, 태양광 어레이가 복수인 경우, 중계기(1120)가 설치된 태양광 어레이(1000)의 번호가 추가될 수 있다. 하나의 어레이에 설치된 태양광 모듈의 수가 많아 하나의 패킷으로 하나의 어레이에 포함된 전체 모듈의 전압값을 전송할 수 없는 경우, 분할하여 전송할 수도 있다. 경우에 따라, Module Number field가 생략되고, 태양광 모듈 식별 번호 순으로 전?값을 배열하고, 전?값 사이에 이웃하는 전압값을 구분하여 주는 비트값이 추가될 수도 있다. 또한, 패킷에는 전압값을 지그비 모듈(1110)이 센싱한 시간 또는 중계기(1120)가 패킷을 수신한 시간 정보가 포함될 수도 있다. 이를 위해, 중계기(1120)에는 중계기 간 동기화된 타이머가 구비될 수도 있다.

계속하여 도 6을 참조하면, 패킷 제공부(1123)는 패킷 가공부(1122)가 가공한 도 7과 같은 패킷을 통신부(1121)를 통해 중앙 관리부(4000)로 전송할 수 있다. 이때, 패킷을 전송하는 중계기(1120)와 중앙 관리부(4000) 간의 거리에 따라, 패킷 전송시 적어도 하나의 다른 중계기를 경유할 수 있다.

설정부(1124)는 중계기(1120) 동작에 필요한 전반적인 설정을 수행할 수 있다. 설정부(1124)는 운영자가 사용하는 무선 단말기(미도시)로부터의 제어 신호에 따라 설정을 수행할 수 있고, 운영자에 의해 입력된 식별 번호를 세팅할 수 있다. 운영자는 무선 통신으로 태양광 어레이에 대응하는 식별 번호로 중계기(1120)의 식별 번호를 세팅할 수 있다. 그리고, 그 식별 번호는 도 7의 패킷 전송시 Array Number field에 작성될 수 있다.

저장부(1125)는 중계기(1120) 동작에 필요한 전반적인 설정 정보와 지그비 모듈(1110)로부터 수신한 지그비 모듈 또는 태양광 모듈의 식별 정보 및 그에 매칭되는 전압값을 저장할 수 있다.

도 8은 중앙 관리부의 기능 블록도를 나타낸다. 중앙 관리부(4000)는 통신부(4100), 데이터베이스 관리부(4200), 어레이 관리부(4300), 진단부(4400), 인터페이스부(4500), 데이터베이스부(4600)를 포함할 수 있다.

통신부(4100)는 설정된 프로토콜에 따라 중계기(1120) 또는 스위칭부(5000)와 통신을 수행할 수 있다.

데이터베이스관리부(4200)는 데이터베이스부(4600)를 관리할 수 있다. 도 9는 도 8의 데이터 베이스부에 저장되는 데이터 구조를 나타낸다. 도 9와 같이 데이터베이스관리부(4200)는 중계기로부터 수신한 패킷 중 태양광 어레이 번호, 그 태양광 어레이 번호에 매칭된 태양광 모듈 번호, 그 태양광 모듈 번호에 매칭된 전압값을 도 9와 같은 형태로 저장할 수 있다. 이때, 시간 정보가 어레이 번호에 매칭되어 저장될 수 있다. 여기서, 시간 정보는 지그비 모듈(1110)이 전압값을 센싱한 시간, 중계기(1120)가 지그비 모듈(1110)로부터 전압값을 수신한 시간 또는, 중앙 관리부(4000)가 중계기로부터 패킷을 수신한 시간일 수 있다.

어레이 관리부(4300)는 태양광 어레이(1000)로부터 DC 접속반(2000)으로의 전압 공급의 허용/차단을 제어할 수 있다. 어레이 관리부(4300)는 태양광 어레이(1000)의 출력 전압이 기 설정치 이하인 경우, 출력 전압이 기 설정치 이하인 태양광 어레이와 DC 접속반(2000) 사이에 위치한 스위칭부(5000)를 오프시키는 것에 의해 해당 태양광 어레이(1000)의 전압 공급을 차단할 수 있다.

이하, 도 10을 참조하여, 어레이 관리부(4300)의 구체적인 동작을 설명한다. 도 10은 도 8의 어레이 관리부의 동작 순서도를 나타낸다.

도 10을 참조하면, 어레이 관리부(4300)는 태양광 어레이 출력 전압이 기 설정된 제 1 기준값 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S101). 태양광 어레이 출력 전압은 하나의 태양광 어레이에 포함된 전체 태양광 모듈의 출력 전압값을 합하는 것에 의해, 산출될 수 있다. 이때, 태양광 모듈의 출력 전압값으로서, 앞서 본 도 4의 패킷 상에 작성된 전압값이 사용될 수 있다. 이와 달리, 태양광 어레이 출력단에 별도의 전압 측정 요소를 추가하고, 그 전압 측정 요소로부터 수신되는 전압값을 사용하여 태양광 어레이의 전압값을 취득할 수도 있다. 다만, 설치 비용의 절감 및 모니터링을 위해 사용되는 패킷의 최소화를 위해 전자의 방법으로 태양광 어레이의 출력 전압을 산출하는 것이 바람직하다. S101에서의 판단 결과, 제 1 기준값 이하이면, 어레이 관리부(4300)는 스위칭부(5000)로 제어 신호를 출력하는 것에 의해, 해당 태양광 어레이의 전압 공급을 차단할 수 있다(S102). S102에서 태양광 어레이를 DC 접속반(2000)에서 분리시킨 후 다음 번의 진단시 태양광 어레이 출력 전압이 제 1 기준값 이하이면 어레이 관리부(4300)는 태양광 어레이의 분리 상태를 유지시킬 수 있고, 이와 달리, 태양광 어레이 출력 전압이 제 1 기준값 초과이면 태양광 어레이를 다시 DC 접속반(2000)과 연결시키는 것에 의해, 해당 태양광 어레이가 다시 DC 접속반(2000)으로 전압을 공급하도록 할 수 있다(S103, S104). 물론, S101에서의 판단 결과, 태양광 어레이 출력 전압이 제 1 기준값을 초과하면, 어레이 관리부(4300)는 태양광 어레이가 계속하여 DC 접속반(2000)에 연결되도록 할 수 있다. 이에 의해, 제 1 기준값 이하인 태양광 어레이의 출력 전압이 전력망에 공급되는 것을 방지할 수 있다. 어레이 관리부(4300)는 제 1 기준값 이하인 태양광 어레이를 인터페이스부(4500)를 통하여 외부에 알릴 수 있다.

계속하여 도 8을 참조하면, 진단부(4400)는 중계기(1120)로부터 수신한 태양광 모듈 별 전압을 사용하여, 태양광 어레이 및/또는 태양광 모듈 각각을 진단할 수 있다. 진단부(4400)는 기 설정된 순서로 순차적으로, 태양광 어레이 및/또는 태양광 모듈 각각을 진단할 수 있다. 진단부(4400)는 진단시 데이터베이스부(4600)에 저장된 도 9와 같은 정보를 사용할 수 있다.

이하, 도 11을 참조하여 진단부(4400)의 구체적인 동작을 설명한다. 도 11은 도 8의 진단부의 동작 순서도를 나타낸다.

도 11을 참조하면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 기 설정된 제 1 기준값 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1101). S1101에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 제 1 기준값을 초과하는 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이의 진단이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다(S1106). S1106에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이 진단이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈을 변경하고(S1009), 변경된 진단 대상 태양광 모듈에 대하여 S1101을 수행할 수 있다. S1106에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이 진단이 완료된 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 모든 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되었는지 여부를 판단할 수 있다(S1107). S1107에서의 판단 결과, 모든 태양광 어레이에 대한 진단이 완료된 것으로 판단되면 진단부(4400)는 다음 진단시까지 대기할 수 있다(S1108). 이와 달리, S1107에서의 판단 결과, 모든 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되지 않은 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 어레이를 변경할 수 있다(S1110). 그리고, 변경된 진단 대상 태양광 어레이에 포함된 태양광 모듈에 대하여, 진단부(4400)는 S1101 단계를 수행할 수 있다.

S1101에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 제 1 기준값 이하인 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 그 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이 전체 평균값(예를 들어, 그 태양광 어레이에 12 개의 태양광 모듈이 포함되어 있다면, 그 12개 태양광 모듈 전압값의 평균값) 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1102). S1101에서의 판단 결과 제 1 기준값 이하인 경우라도, 진단 대상 태양광 모듈이 고장이라고 단정할 수 없다. 이는 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압의 감소가 그늘 또는 오염에 의할 수도 있기 때문이다. 따라서, 출력 전압 저하의 원인이, 고장, 그늘, 오염 중 어느 것인지 여부를 정밀하게 판단할 필요가 있다. S1102에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 그 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 전체 평균값의 감소율이 기 설정된 제 3 기준값 이하 인지 여부를 판단할 수 있다(S1111). 감소율은 현재 진단시 사용되는 도 9 상의 정보와 그 정보 수집 직전에 수집된 도 9와 같은 구조의 정보를 사용하여 산출될 수 있다. 감소율 산정에 기준이 되는 단위 시간은 설계자에 의해 용이하게 선택될 수 있다. S1111에서의 판단 결과, 제 3 기준값 초과인 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 그늘이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S1113). 이때, 진단부(4400)는 그 태양광 어레이에 그늘이 발생하였음을 인터페이스부(4500)를 통하여 외부에 알릴 수 있다. 이와 달리, S1111에서의 판단 결과, 제 3 기준값 이하인 것으로 판단되면, 진단 대상 모듈이 포함된 태양광 어레이에 오염이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S1112). 이때, 진단부(4400)는 그 태양광 어레이에 오염이 발생하였음을 인터페이스부(4500)를 통하여 외부에 알릴 수 있고, 이와 동시에 청소가 필요함을 외부에 알릴 수 있다. 그늘이 발생하는 것은 태양광이 구름에 가려지는 경우로, 그에 의한 태양광의 단위 시간 당 감소율은 매우 크다. 이와 달리, 오염이 발생하는 것은 태양광 어레이가 외부에 장기간 노출되는 것에 의해 태양광 어레이 표면에 누적되는 먼지 등과 같은 입자에 의한 것으로 그에 의한 태양광의 단위 시간 당 감소율은 매우 적다. 그리고, 태양광의 감소는 태양광 모듈 또는 태양광 어레이의 출력 전압의 감소를 야기할 수 있고 단위 시간당 출력 전압의 감소율은 오염 또는 그늘 여부에 따라 상이할 수 있다. 따라서, 태양광 어레이 평균값의 감소율을 사용하여 태양광 어레이에 오염 또는 그늘이 발생하였는지 여부를 구분할 수 있다. S1102, S1111, S1112, S1113을 통하여 태양광 어레이 단위의 진단이 가능할 수 있다. S1112 및 S1113에서 오염 또는 그늘로 판단되는 것에 의해, S1101에서 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되면, 진단부(4400)는 그 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 포함된 다른 태양광 모듈에 대한 진단을 진행하지 않고, 진단 대상 태양광 어레이를 변경하여 진단을 진행할 수 있다(S1107, S1110). 이때, 진단부(4400)는 모든 태양광 어레이에 대한 진단이 완료된 경우라면, 다음 진단시까지 대기할 수 있다. 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 그 모듈이 포함된 태양광 어레이의 전체 평균값을 초과하는 것은 그 태양광 어레이의 전체 평균값이 제 1 기준값 이하인 것을 의미한다. 일정 주기로 진단이 수행될 때, 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이의 전체 평균값이 제 1 기준값 이하라는 것은, 그 태양광 어레리에 포함된 태양광 모듈 자체의 문제보다는 그 태양광 어레이 전반에 걸친 그늘 및 오염일 확률이 높다. 따라서, 본 발명은 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 그 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이의 전체 평균값을 초과할 때, 다른 태양광 모듈에 대한 진단을 진행하지 않고, 태양광 어레이 단위로 진단을 수행하는 것에 의해, 다른 태양광 모듈에 대한 불필요한 진단을 진행하는 것을 방지할 수 있다.

S1102에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압값이 그 모듈이 포함된 태양광 어레이 전체 평균값 이하인 것으로 판단되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 전압값이 제 1 기준값 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1103). 여기서, 이웃한다는 의미는, 행과 열로 태양광 모듈의 위치를 표현할 때, 진단 대상 태양광 모듈의 위치를 표현하는 행과 열을 기준으로 행과 열의 차가 모두 “1” 이내인 위치에 있음을 의미할 수 있다. S1103에서의 판단 결과, 이웃하는 태양광 모듈의 출력 전압값이 모두 제 1 기준값을 초과하는 것으로 판단되면 진단 대상 태양광 모듈의 고장인 것으로 판단할 수 있다(S1114). 이는 이웃하는 태양광 모듈의 출력 전압값은 모두 정상 범위인데 진단 대상 태양광 모듈의 출력 전압값은 정상 범위 밖(제 1 기준값 이하)이므로, 진단 대상 태양광 모듈의 고장으로 확정할 수 있는 것이다.

S1103에서의 판단 결과, 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 태양광 모듈이 제 1 기준값 이하인 것으로 판단되면, 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 기 설정된 제 2 기준값 이하인지 여부를 판단할 수 있다(S1104). 이웃하는 2 개의 태양광 모듈이 동시에 고장이 날 확률은 매우 저조하다. 따라서, 이웃하는 2 개 이상의 태양광 모듈이 제 1 기준값 이하인 경우에는 진단 대상 태양광 모듈에 그늘 또는 오염이 발생하였는지를 판단하면 족하다. 앞서 본 바와 같이 그늘이 발생한 경우 전압 감소율은 크고, 오염이 발생한 경우는 전압 감소율이 작을 수 있다. 따라서, S1104에서의 판단 결과, 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 제 2 기준값 이하인 경우 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈이 오염인 것으로 판단할 수 있고(S1105), 이와 달리, S1104에서의 판단 결과 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 제 2 기준값 이하인 경우라면, 진단 대상 태양광 모듈에 그늘이 발생한 것으로 판단할 수 있다(S1115). 그리고, S1105, S1114, S1115에서 진단 대상 태양광 모듈에 대한 진단이 완료되면, 진단부(4400)는 그 진단 결과를 인터페이스부(4500)를 통하여 알릴 수 있다. 이때, 인터페이스부(4500)를 통해 진단부(4400)는, 진단 결과가 고장인 경우 수리를 요청할 수 있고, 진단 결과가 오염인 경우 청소를 요청할 수 있다. S1105, S1114, S1115에서 진단 대상 태양광 모듈에 대한 진단이 완료되면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되고 모든 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되지 않았다면 진단 대상 태양광 어레이를 변경하고, 그 변경된 태양광 어레이 상의 태양광 모듈에 대하여 S1101을 진행할 수 있다. 이와 달리, 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 대한 진단이 완료되지 않았다면, 진단부(4400)는 진단 대상 태양광 모듈을 변경하여 S1101을 진행할 수 있다.

위와 같이, 본 발명은 태양광 어레이 별 및/또는 태양광 모듈 별 진단을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 태양광 어레이 및/또는 태양광 모듈 별 진단 결과는 데이터베이스부(4500)에 저장될 수 있다. 도 11의 프로세스는 그 전체 또는 그 일부로서 수행될 수 있다. 예를 들어, S111, S1112, S1113이 생략된 형태로 수행될 수도 있다. S111, S1112, S1113이 생략되더라도 태양광 모듈 단위의 진단을 반복적으로 수행하는 것에 의해 태양광 어레이 전체에 대한 진단이 가능할 수 있다. 이 경우, S1102 단계에서 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단된 경우, 진단 대상 태양광 모듈이 정상인 것으로 판단할 수 있다. 또한, S1103, S1104, S1105, S1114, S1115가 생략된 형태로 수행될 수도 있다. 이 경우, S1102에서의 판단 결과, 전체 평균값 이하인 것으로 판단되면, 진단 대상 태양광 모듈이 이상이 있음을 알릴 수 있다. 이 경우, 자동으로 고장, 그늘, 오염 여부가 진단되는 것은 아니며, 운영자가 직접 해당 태양광 모듈을 검침하는 것에 의해 진단 대상 모듈의 출력값 저하의 원인을 파악하고 그에 따른 조치를 취할 수 있다.

위와 같이 본 발명은 태양광 어레이의 효율 저하가 임계치를 초과하면, 계통에 불량 전원이 공급되는 것을 방지하기 위해, 해당 태양광 어레이를 계통에서 분리시킬 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

1000a, 1000b, 1000c: 태양광 어레이
1100: 태양광 모듈
1110: 지그비 모듈
1111: 통신부
1112: 전압 측정부
1113: 전압값 제공부
1114: 설정부
1115: 저장부
1120: 중계기
1121: 통신부
1122: 패킷 가공부
1123: 패킷 제공부
1124: 설정부
1125: 저장부
2000: DC 접속반
3000: 인버터
4000: 중앙 관리부
4100: 통신부
4200: 데이터베이스 관리부
4300: 어레이 관리부
4400: 진단부
4500: 인터페이스부
4600: 데이터베이스부
5000: 통신망
6000a, 6000b, 6000c: 스위칭부

Claims

일체형 지그비 모듈 및 중계기에 기반하여 태양광 모듈 원격 모니터링이 가능한 태양광 발전 시스템에 있어서,
태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이에 포함된 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대응하여 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되는 지그비 모듈-상기 지그비 모듈은 상기 태양광 모듈의 출력 전압값을 센싱함-;
상기 태양광 어레이 일측에 상기 태양광 어레이와 일체형으로 설치되고 상기 지그비 모듈로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하는 중계기; 및
상기 중계기로부터 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 수신하고, 상기 수신된 적어도 하나의 태양광 모듈의 출력 전압값을 사용하여, 상기 적어도 하나의 태양광 모듈 각각에 대한 진단을 수행하는 중앙 관리부를 포함하고,
상기 중계기는,
복수의 지그비 모듈로부터 수신된 출력 전압값을 상기 복수의 지그비 모듈 각각의 식별 번호와 상기 복수의 지그비 모듈 각각으로부터 수신한 전압값을 매칭하여 적어도 하나의 패킷으로 전송하고,
상기 지그비 모듈은,
무선으로 외부로부터 수신되는 제어 신호에 따라, 상기 식별 번호를 세팅하고,
상기 세팅된 식별 번호를 상기 지그비 모듈이 센싱한 전압값과 함께 상기 중계기로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 중계기는,
메쉬 토폴리지를 형성하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
삭제
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 태양광 어레이에 포함된 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 제 1 기준값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 제 1 기준값 이하인 것으로 판단되면, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값 이하인지 여부를 판단하고, 상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값 이하인 것으로 판단되면 상기 진단 대상 태양광 모듈에 이상이 있는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단 대상 태양광 모듈이 정상인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 진단 대상 모듈이 포함된 태양광 어레이의 전체 평균값 이하이고,
상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 모두의 전압값이 상기 제 1 기준값을 초과하는 경우,
상기 진단 대상 태양광 모듈이 고장인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 7 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 진단 대상 태양광 모듈에 이웃하는 태양광 모듈 중 적어도 하나의 전압값이 상기 제 1 기준값 이하이고,
상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 제 2 기준값 이하인 경우,
상기 진단 대상 태양광 모듈에 오염이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 8 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압 감소율이 상기 제 2 기준값을 초과하는 경우,
상기 진단 대상 태양광 모듈에 그늘이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 5 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 진단 대상 태양광 모듈의 전압값이 상기 태양광 어레이 전체 평균값을 초과하는 것으로 판단되고,
상기 태양광 어레이 전체 평균값의 감소율이 제 3 기준값 이하인 경우,
상기 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 오염이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.
제 10 항에 있어서,
상기 중앙 관리부는,
상기 태양광 어레이 전체 평균값의 감소율이 상기 제 3 기준값을 초과하는 경우,
상기 진단 대상 태양광 모듈이 포함된 태양광 어레이에 그늘이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전 시스템.