KR101283649B1 - 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법은, 접속반의 제어기에 오류율과 지속시간을 설정하며, 상기 제어기가 전류센서를 통하여 1초마다 취득한 각 태양전지들의 스트링의 전류값에서 최대값을 기준값으로 설정하는 제1단계와, 상기 제어기에 기준값이 설정되면, 스트링 오류를 판단하기 위해 상기 각 스트링의 전류값을, 상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값과 비교분석하는 제2단계와, 상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값보다 작게 유지되는 스트링이 있는 경우, 상기 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과하는지를 비교분석하는 제3단계 및, 상기 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과할 경우, 상기 스트링이 오류인 것으로 검지하여 수집서버로 정보를 전송하는 제4단계를 포함한다.
Description
본 발명은 태양광 발전시스템에 관한 것으로, 특히 태양광 발전소에 설치되는 접속반의 기능 중, 전류센서를 통하여 검지 된 각 채널의 전류값과 설정된 지속시간의 조합으로 스트링의 오류를 검지할 수 있는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법에 관한 것이다.
일반적으로 계통연계형 태양광 발전시스템은, 태양전지와 접속반 그리고 전력변환장치(PCS: Power Conditioning System)로 구성된다.
이러한 태양광 발전장치는, 태양의 빛이 가지고 있는 에너지에 의해 태양전지에 발생된 정공(hole)과 전자(electron)를 각각 P형 반도체와 N형 반도체로 유도하여 전위차를 통해 전류를 발생시키는 것이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 태양광 발전장치는 각 태양전지(10)가 태양의 빛을 받아 직류전기를 발생시키고, 발생 된 직류전기는 스트링별로 접속반(20)에 모인다. 이때, 접속반(20)에 모인 전체 직류전기는 전력변환장치(30)에서 교류전기로 변환된다.
여기서, 태양전지(10)는 일정 용량 급으로 직렬 결선 되어 하나의 스트링을 구성하는데, 보통 3kW급을 기본으로 한다. 접속반(20)에서는 3kW급 기본 스트링의 전류 감시를 위하여 하나의 채널을 할당하며, 12.5kW급에서는 4채널, 50kW급에서는 16채널을 할당하고 있다.
이와 같은 태양광 발전장치에서 전력변환장치(30)가 발전동작을 개시하면, 각 스트링에서 전류가 흐르게 됨과 동시에, 접속반(20)의 제어기는 각 스트링별로 전류를 감시하여 상위장치인 수집서버로 전송한다. 그리고 사용자는 수집서버를 통하여 전송된 접속반(20)의 각 스트링별 전류, 전체 전류 및 오류가 발생 된 스트링을 웹 모니터링을 통하여 확인할 수 있다.
그러나 태양전지(10)를 스트링군으로 연결하는 경우, 작업자의 실수나 접속 단자의 불량으로 인하여 결선오류가 발생할 수 있고, 생산공정에서 추출하지 못한 불량의 태양전지(10)로 인하여 스트링의 전류값이 다른 스트링보다 적을 수 있으며, 태양전지(10)의 노후화가 발생하는 경우 그 스트링의 전류값도 또한 저하될 수 있다.
또한, 통신채널을 보유하지 못한 접속반(20)의 경우에는, 사용자가 상기한 문제점으로 인한 전력변환장치(30)의 발전전력의 저하요인을 쉽게 인지하지 못하는 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 접속반에 연결된 각 스트링의 전류를 감시하고, 감시된 전류값에 대하여 스트링 오류 검출 알고리즘을 적용하여 그 정보를 사용자에게 제공함으로써, 효율적으로 태양광 발전소를 운영할 수 있는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명은, 접속반의 제어기에 오류율과 지속시간을 설정하며, 상기 제어기가 전류센서를 통하여 1초마다 취득한 각 태양전지들의 스트링의 전류값에서 최대값을 기준값으로 설정하는 제1단계와, 상기 제어기에 기준값이 설정되면, 스트링 오류를 판단하기 위해 상기 각 스트링의 전류값을, 상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값과 비교분석하는 제2단계와, 상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값보다 작게 유지되는 스트링이 있는 경우, 상기 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과하는지를 비교분석하는 제3단계 및, 상기 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과할 경우, 상기 스트링이 오류인 것으로 검지하여 수집서버로 정보를 전송하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계에서, 상기 오류율은 1% 단위로 1%에서 95%까지 가변이 가능하며, 상기 지속시간은 10분 단위로 120분까지 가변이 가능한 것이 바람직하다.
그리고 상기 제1단계는, 상기 오류율은 최대값의 50%, 상기 지속시간은 1시간 또는 2시간으로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 제2단계는, 상기 최대값이 1A 이하일 때에는 일사량이 저조한 시간대로 판단하여, 상기 스트링의 오류 검지 실행을 중지시키는 것이 바람직하다.
상기 제5단계는, 오류 상태를 포함한 각 스트링의 상태정보 및 취득된 전류값을 직렬통신채널을 통하여 상위의 상기 수집서버로 전송하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 스트링 오류 검지를 실시하는 경우, 태양광 발전소를 운영하는 사용자 입장에서는 오류가 검지 된 스트링의 태양전지 간 결선을 확인함으로써, 유지보수에 따른 비용을 절감의 효과를 얻을 수 있으며, 태양전지 제작업체의 입장에서는 태양전지의 효율을 측정하는데 많은 도움을 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 태양광 발전시스템의 스트링 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 단계를 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 오류 검출방법을 순차적으로 도시한 플로우 챠트.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 50kW급 접속반을 도시한 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 전류 감시용 전류센서 보드를 도시한 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 3kW급으로 구성된 한 개의 스트링이 16채널을 형성한 것을 도시한 이미지.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 단계를 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 오류 검출방법을 순차적으로 도시한 플로우 챠트.
도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 50kW급 접속반을 도시한 이미지.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 전류 감시용 전류센서 보드를 도시한 이미지.
도 6은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 3kW급으로 구성된 한 개의 스트링이 16채널을 형성한 것을 도시한 이미지.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 단계를 도시한 순서도, 도 3은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 오류 검출방법을 순차적으로 도시한 플로우 챠트, 도 4는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 50kW급 접속반을 도시한 이미지, 도 5는 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 전류 감시용 전류센서 보드를 도시한 이미지, 도 6은 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 3kW급으로 구성된 한 개의 스트링이 16채널을 형성한 것을 도시한 이미지이다.
본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법은, 접속반 설계시 통신채널을 확보하여 감시된 전류값 및 오류 스트링에 대한 정보를 수집서버를 통하여 웹모니터링 시스템으로 전송함으로써, 사용자에게 전력변환장치의 발전성능에 관한 정보와 더불어 태양전지에 관한 상세 정보를 제공하고자 한다.
도 1과 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법의 제1단계(S100)는, 접속반의 제어기에 오류율과 지속시간을 설정한다. 즉, 접속반이 초기에 설치될 때 오류율과 지속시간을 미리 설정할 수 있다.
그리고 제어기가 전류센서를 통하여 1초마다 취득한 각 태양전지들의 스트링의 전류값에서 최대값을 기준값으로 설정한다.
여기서, 제1단계에서 미리 설정되는 오류율은 1% 단위로 설정되는데, 1%에서 95%까지 가변이 가능하며, 설정되는 지속시간은 10분 단위로 120분까지 가변 되는 것이 바람직하다. 물론, 상기 오류율의 범위와 지속시간은 필요에 따라 달라질 수도 있음을 밝혀둔다.
아울러, 상기 제1단계(S100)에서는 상기 오류율은 최대값의 50%, 상기 지속시간은 1시간 또는 2시간으로 설정할 수 있다.
한편, 태양전지는 일정 용량 급으로 직렬 결선되어 하나의 스트링을 구성하는데, 보통 3kW급을 기본으로 할 수 있다. 또한, 접속반에서는 3kW급 기본 스트링의 전류 감시를 위하여 하나의 채널을 할당하며, 12.5kW급에서는 4채널, 50kW급에서는 16채널을 할당할 수도 있다.
이와 더불어, 제1단계(S100)는 설정된 최대값이 1A 이하일 때에는 일사량이 저조한 시간대로 판단하여, 스트링의 오류 검지 실행을 중지시키는 기능이 포함된다.
다음으로, 제2단계(S200)는 제어기에 기준값이 설정되면, 스트링 오류를 판단하기 위해 각 스트링의 전류값과, 제어기에 설정된 기준값 및 오류율을 곱한 값과 비교분석한다.
이와 같은 제2단계(S200)는, 제어기에 설정된 기준값과 오류율을 곱한 값보다 작은 전류값이 유지되는 스트링을 찾기 위함이다.
다음으로, 제3단계(S300)는 제어기에 설정된 기준값과 오류율을 곱한 값보다 작게 유지되는 스트링이 있는 경우, 이 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과하는지를 여부를 비교분석한다.
다음으로, 제4단계(S400)는 상기 스트링의 전류값이 기준값과 상기 오류율을 곱한 값보다 작게 유지되는 시간이 제어기에 설정된 시간을 초과하는 경우, 스트링이 오류인 것으로 검지하여 수집서버로 정보를 전송한다. 여기서, 제4단계는 오류 상태를 포함한 각 스트링의 상태정보 및 취득된 전류값을 직렬통신채널을 통하여 상위 수집서버로 전송하는 것이 바람직하다.
최종적으로, 사용자는 전송된 정보를 통하여 오류가 발생된 스트링의 점검을 할 수 있다.
결과적으로, 본 발명은 스트링 오류 검지를 실시하는 경우, 태양광 발전소를 운영하는 사용자 입장에서는 오류가 검지 된 스트링의 태양전지 간 결선을 확인함으로써, 유지보수에 따른 비용을 절감의 효과를 얻을 수 있으며, 태양전지 제작업체의 입장에서는 태양전지의 효율을 측정하는데 많은 도움을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 따른 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.
Claims (5)
- 접속반의 제어기에 오류율과 지속시간을 설정하며, 상기 제어기가 전류센서를 통하여 1초마다 취득한 각 태양전지들의 스트링의 전류값에서 최대값을 기준값으로 설정하는 제1단계(S100);
상기 제어기에 기준값이 설정되면, 스트링 오류를 판단하기 위해 각 스트링의 전류값을, 상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값과 비교분석하는 제2단계(S200);
상기 기준값과 상기 오류율을 곱한 값보다 작게 유지되는 스트링이 있는 경우, 상기 스트링이 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과하는지를 비교분석하는 제3단계(S300); 및
상기 스트링이 작게 유지되는 시간이 설정된 시간을 초과할 경우, 상기 스트링이 오류인 것으로 검지하여 수집서버로 정보를 전송하는 제4단계(S400); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계(S100)에서, 상기 오류율은 1% 단위로 1%에서 95%까지 가변이 가능하며, 상기 지속시간은 10분 단위로 120분까지 가변이 가능한 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계(S100)는, 상기 오류율은 최대값의 50%, 상기 지속시간은 1시간 또는 2시간으로 설정하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1단계(S100)는, 상기 최대값이 1A 이하일 때에는 일사량이 저조한 시간대로 판단하여, 상기 스트링의 오류 검지 실행을 중지시키는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법. - 제1항에 있어서,
상기 제4단계는, 오류 상태를 포함한 각 스트링의 상태정보 및 취득된 전류값을 직렬통신채널을 통하여 상위의 상기 수집서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 접속반의 스트링 오류 검출방법.
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