KR101942806B1 - 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 발전설비의 각 계통별로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 센서장비; 상기 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 발전측정장비; 상기 센서장비로부터 계측된 기상환경데이터와 상기 발전측정장비로부터 계측된 발전데이터를 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집 및 수집데이터를 디지털 값으로 변환한 후 고장예상진단유닛 측으로 다시 전송하기 위한 현장데이터수집유닛; 상기 현장데이터수집유닛 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상하고 태양광 발전설비의 고장을 예상 및 각 계통별 이상 유무 등 고장을 진단하기 위한 고장예상진단유닛;을 포함하는 현장 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템 및 진단방법을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 현장에서 이동 가능한 이동형 구성으로 종래 원격지에서의 단순 모니터링이 아닌 태양광 발전설비가 설치된 현장에서 고장을 예상 및 진단하여 바로 대처할 수 있고, 태양광 발전설비의 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 현장에서 이동 가능한 이동형 구성으로 종래 원격지에서의 단순 모니터링이 아닌 태양광 발전설비가 설치된 현장에서 고장을 예상 및 진단하여 바로 대처할 수 있고, 태양광 발전설비의 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 관한 기술로서, 더욱 상세하게는 이동형 구성 및 센서 네트워크방식을 접목하여 현장에서의 고장을 진단할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전시스템은 태양광 에너지를 직류 전기로 바꾸어 전력을 생산하기 위한 것으로서, 다수의 태양전지들이 스트링 결선에 의해 어레이(array)된 태양광모듈을 이용하여 전기를 대규모로 생산하는 발전설비이다.
이러한 태양광 발전시스템은 태양광을 받아 직류전기를 발생시키는 태양광모듈 어레이와, 상기 태양광모듈 어레이에서 발생된 직류 전기를 단위 스트링별로 모을 수 있도록 연결되는 접속반과, 상기 접속반에 모인 전체 직류 전기를 교류 전기로 변환시키는 인버터와, 상기 인버터를 통해 변환된 교류 전기를 한전계통에 보내는 분전반 등을 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기 각 태양광모듈 어레이는 대부분이 다수의 태양광모듈을 직렬로 연결하고, 이러한 각 어레이를 다시 접속반에서 병렬 연결하는 형태로 구성하고 있다.
이때, 상기 다수의 태양광모듈이 직렬 연결되는 각 어레이에서 발전을 시작하면, 각각의 단위 스트링을 통해 전류가 흐르게 되고 이와 동시에 접속반에서는 각각의 단위 스트링별로 전류를 수집하여 전송하게 되며, 통상 접속반을 통하여 각 어레이별 전류와 전압 및 전력 등을 모니터링하고 있다.
하지만, 종래 태양광 발전설비는 기 구축된 태양광 발전설비에 있어 설치에 따른 시간경과로 인해 노후화가 많이 이루어지고 있는데, 설비의 상태에 대한 단순 모니터링과 설비의 고장시 단순 유지보수만을 수행하고 있으며, 보다 구체적인 유지보수 및 관리 등에 실증이 부재하는 등 실질적인 해결이 되지 못하고 있는 실정에 있다.
또한, 각 태양광모듈에 있어 태양광에 의한 자외선 노출로 인해 자연적인 효율 감소가 이루어지고 있고, 태양전지 셀의 열화 등 여러 가지 고장 원인으로 인해 태양광모듈별 발전효율이 떨어져 생산 전력이 감소하고 있다.
부연하여, 최근 대규모 태양광 발전설비들은 경년 열화로 인한 태양광모듈 측 셀의 이상으로 태양광모듈의 열화를 가속시키고 있고, 이에 출력이 감소하는 PID(Potential Induced Degradation) 현상으로 인하여 태양광모듈의 성능에 악영향을 미치는 사례가 발생하고 있으며, 기 구축된 태양광 발전설비에 대한 여러 가지 문제점이 도출되고 있다.
이에 따라, 태양광 발전설비의 고장 및 이상 유무를 정확히 진단하고 예상할 수 있으며, 기존은 물론 신규 태양광 발전설비에 대해서도 운용효율을 높일 수 있도록 하면서 유지보수 및 관리에 따른 효율성까지 향상시킬 수 있도록 하는 대책들이 요구되고 있는 실정에 있다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점 등을 해소 및 이를 감안하여 안출된 것으로서, 이동형 구성과 센서 네트워크방식을 접목하여 현장에서의 고장을 진단하여 유지보수 및 관리할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 이동형 본체 및 네트워크기술을 접목함으로써 현장에서 데이터를 수집 및 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 구축할 수 있도록 하면서 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장에서의 고장을 예상 및 진단할 수 있도록 하며, 저전력 및 저비용으로 현장에서 고장을 진단할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 현장에서의 간단한 설치를 통하여 태양광 발전설비의 이상 유무를 진단 및 유지보수에 대한 필요 여부를 판별할 수 있도록 하고, 기존 또는 신규 태양광 발전설비의 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있도록 한 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은, 태양광 발전설비의 각 계통별로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 센서장비; 상기 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 발전측정장비; 상기 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이며, 상기 센서장비로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 고장예상진단유닛 측으로 다시 전송하기 위한 현장데이터수집유닛; 상기 현장데이터수집유닛 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 고장을 예상 및 각 계통별 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 이동형 고장예상진단유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 현장데이터수집유닛은, 상기 센서장비 및 발전측정장비와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈; 상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되, A/D컨버터를 통해 디지털데이터로 저장하는 저장모듈; 상기 저장모듈에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 LoRa 기반 데이터송신모듈;을 포함하되, 상기 데이터송신모듈에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터를 적용하여 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 고장예상진단유닛은, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛과의 데이터통신을 가능하게 하는 LoRa 기반 게이트웨이; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하는 프로그램을 갖는 고장예상엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하는 프로그램을 갖는 고장진단엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 고장예상엔진 및 고장진단엔진에서 도출되는 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신모듈; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 배터리 측 충전 및 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고, 고장예상진단유닛의 각 구성요소에 필요한 전원공급을 제어하는 장비충전 컨트롤러;를 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
여기에서, 상기 고장예상진단유닛은, 상기 고장예상엔진을 통해 출력되는 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하기 위한 디스플레이부; 상기 고장진단엔진에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하는 경보발생부;를 포함하되, 상기 고장진단엔진에서의 이상 진단 출력에 의한 경보 발생시, 상기 디스플레이부에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성할 수 있다.
여기에서, 상기 센서장비는 상기 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서; 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈; 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 상기 현장데이터수집유닛 측으로 전송하기 위한 전송모듈;을 포함하며, 상기 발전측정장비는 상기 태양광 발전설비의 각 계통에 접속되는 전압계 및 전류계; 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈; 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛 측에 전송하기 위한 전송모듈;을 포함하는 구성을 갖게 할 수 있다.
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본 발명에 따르면, 현장에서 이동 가능한 이동형 구성을 통해 종래 원격지에서의 단순 모니터링이 아닌 태양광 발전설비가 설치된 현장에서 고장을 예상 및 진단할 수 있으며, 기존 또는 신규 태양광 발전설비에 대한 효율적인 운용과 유지보수 및 관리를 수행할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.
본 발명은 현장에서의 고장 진단을 위해 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 이동형 본체를 구비하고 센서 네트워크방식을 접목하는 구성을 갖게 함으로써 현장에서 데이터를 바로 수집 및 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 활용할 수 있고, 이를 통해 보다 효율적인 유지보수 및 관리를 수행할 수 있을 뿐만 아니라 현장에서의 데이터 수집과 함께 바로 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장에서 고장을 예상 및 진단할 수 있는 유용함을 달성할 수 있다.
본 발명은 저전력 및 저비용으로 현장에서 바로 고장을 진단할 수 있는 시스템을 제공할 수 있으며, 현장에서의 간단한 설치를 통하여 태양광 발전설비의 이상 유무를 진단 및 유지보수에 대한 필요 여부를 간단하게 판별하여 대처할 수 있고 더욱 개선된 신규 태양광 발전설비의 구축에 수집데이터를 활용할 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 요부 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 있어 이동형 고장예상진단유닛을 나타낸 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명에 있어 이동형 본체의 일 유형을 나타낸 샘플 제작 사진이다.
도 6은 본 발명에 있어 이동형 고장예상진단유닛의 구성요소인 LoRa 기반 게이트웨이와 장비충전 컨트롤러를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 요부 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 있어 이동형 고장예상진단유닛을 나타낸 상세 구성도이다.
도 5는 본 발명에 있어 이동형 본체의 일 유형을 나타낸 샘플 제작 사진이다.
도 6은 본 발명에 있어 이동형 고장예상진단유닛의 구성요소인 LoRa 기반 게이트웨이와 장비충전 컨트롤러를 나타낸 사진이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명에 대해 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 태양광 발전을 시작하는 태양광모듈들이 직렬 연결된 태양광모듈 어레이(10)와, 상기 태양광모듈 어레이(10)들을 병렬 연결 및 발전된 전기를 집결시키는 접속반(20)과, 상기 접속반(20)에 집결된 전기를 변환 처리하는 인버터(30)를 포함하는 태양광 발전설비에 대해 현장에서 각 계통별로 이동해가면서 고장을 진단할 수 있도록 하고, 이를 통해 태양광 발전설비의 관리 및 유지보수에 따른 효율성을 높일 수 있도록 하는 시스템을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템은 센서장비(110)와 발전측정장비(120), 현장데이터수집유닛(130), 이동형 고장예상진단유닛(140)을 포함하여 이루어진다.
상기 센서장비(110)는 태양광 발전설비의 각 계통별(태양광모듈 어레이, 인버터, 접속반, 분전반)로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 구성요소이다.
이때, 상기 센서장비(110)는 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서(111)와, 상기 다수의 센서(111) 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈(112)과, 상기 다수의 센서(111) 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 상기 현장데이터수집유닛(130) 측으로 전송하기 위한 전송모듈(113)을 포함하도록 구성한다.
상기 다수의 센서(111)는 온도센서, 습도센서, 일사량센서, 풍속센서 등이 사용된다.
상기 전송모듈(113)은 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 적용될 수 있다.
여기에서, 상기 전송모듈(113)은 페어링 연결이 필요없고 저전력 통신이 가능한 비콘 방식을 적용하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.
상기 다수의 센서(111)를 포함하는 센서장비(110)는 현장에서의 위치를 달리하여 이동 설치가 가능하고, 무선형태의 전송모듈이 아닌 유선형태의 전송방식을 적용할 수도 있다 할 것이다.
상기 발전측정장비(120)는 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 구성요소로서, 상기 태양광 발전설비의 태양광모듈 어레이(10)와 인버터(30)를 연결하는 선로 상을 비롯하여 각 계통에 접속되는 전압계(121) 및 전류계(122)와, 상기 전압계(121) 및 전류계(122)를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈(123)과, 상기 전압계(121) 및 전류계(122)를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛(130) 측에 전송하기 위한 전송모듈(124)을 포함하도록 구성한다.
상기 전송모듈(124)은 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 적용될 수 있다.
여기에서, 상기 전송모듈(124)은 페어링 연결이 필요없고 저전력 통신이 가능한 비콘 방식을 적용하는 것이 보다 바람직하다 할 수 있다.
상기 현장데이터수집유닛(130)은 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이라 할 수 있으며, 센서 네트워크방식을 활용하여 확장성 있게 데이터를 수집하기 위한 구성요소이다,
상기 현장데이터수집유닛(130)은 상기 센서장비(110)로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비(120)로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 이동형 고장예상진단유닛(140) 측으로 다시 전송하기 위한 구성이다.
상기 현장데이터수집유닛(130)은 상기 다수의 센서(110) 및 발전측정장비(120)와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈(131)과, 상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되 A/D컨버터(132)를 통해 디지털데이터로 변환하여 저장하는 저장모듈(133)과, 상기 저장모듈(133)에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛(140) 측으로 전송하기 위한 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)을 포함한다.
이때, 상기 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터(Band-Pass Filter)를 적용하여 구성하는 것이 바람직하다.
상기 LoRa 기반 데이터송신모듈(134)은 LoRa 무선통신방식을 기반으로 하는 것으로서, 통신 기지국망이 필요없고 저전력 무선통신을 가능하게 하며 데이터 전송의 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다.
상기 이동형 고장예상진단유닛(140)은 상기 현장데이터수집유닛(130) 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 이용하여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 각 계통별로 고장을 예상하고 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 구성요소이다.
상기 이동형 고장예상진단유닛(140)은 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체(141)를 갖는다.
이때, 상기 이동형 본체(141) 상에 탑재되어 구비되는 구성이 있는데, LoRa 기반 게이트웨이(142)와, 고장예상엔진(143), 고장진단엔진(144), 무선통신모듈(145), 장비충전 컨트롤러(146), 디스플레이부(147), 및 경보발생부(148)를 포함한다.
또한, 고장 예상이나 고장 진단에 비교데이터로서 사용할 DB데이터가 기 저장되어있는 메모리 등의 저장모듈(149)을 포함하며, 이들의 동작을 전체적으로 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit)를 포함한다.
상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)는 상기 현장데이터수집유닛(130)과의 데이터통신을 가능하게 하는 것으로서, 데이터 수집을 가능하게 하는 중계기능을 한다.
상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)는 LoRa 무선통신방식을 기반으로 하므로 통신 기지국망이 필요없고 저전력 무선통신을 가능하게 하며 데이터 전송의 신뢰성 및 확장성을 제공할 수 있다.
상기 고장예상엔진(143)은 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러들여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 발전량을 예상함과 더불어 그 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하도록 프로세스 처리하는 프로그램을 갖는 구성이다.
상기 고장진단엔진(144)은 상기 현장데이터수집유닛(130)을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러들여 비교 분석함으로써 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크하여 고장을 진단하도록 프로세스 처리하는 프로그램을 갖는 구성이다.
여기에서, 상기 DB데이터는 태양광 발전설비의 각 계통별 온도와 습도, 일사량, 풍속 등에 대한 평균 기상환경데이터와 전압, 전류, 발전량 등의 평균 발전데이터라 할 수 있고, 현장에서 수집된 데이터 업데이트에 의한 데이터 마이닝을 통해 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 더욱 유용하게 활용할 수 있는 빅데이터를 생성할 수 있으며, 빅데이터를 이용하여 더욱 개선된 태양광 발전설비를 구축하는데 활용할 수 있다.
여기에서, 상기 DB데이터는 태양광 발전설비가 설치된 지역 특성에 맞는 데이터이며, 시간대별 데이터의 기록이라 할 수 있다.
상기 무선통신모듈(145)은 상기 고장예상엔진(143) 및 고장진단엔진(144)에서 도출되는 고장예상데이터 및 고장진단데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 구성으로서, 즉 중앙관리서버 측에 데이터를 무선 전송하기 위한 구성이다.
이때, 상기 무선통신모듈(145)은 LTE(Long Term Evolution) 또는 와이파이(Wi-fi) 기반 무선통신방식을 적용할 수 있다.
상기 장비충전 컨트롤러(146)는 상기 이동형 본체(141) 상에 장착되는 태양광패널(P)을 통해 태양광을 이용하여 배터리(B)를 충전시킴은 물론 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고 전원 공급의 제어에 사용하기 위한 구성으로서, 상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)와 고장예상엔진(143), 고장진단엔진(144) 및 무선통신모듈(145) 등에 필요 전원공급을 제어하기 위한 구성이다.
상기 디스플레이부(147)는 상기 고장예상엔진(143)을 통해 출력되는 태양광 발전설비의 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진(144)을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이(142)를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 현장에서 직접 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하여주는 구성이다.
상기 경보발생부(148)는 상기 고장진단엔진(144)에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하여 알리기 위한 구성이다.
여기에서, 상기 고장진단엔진(144)에서의 이상 진단 출력에 의하여 상기 경보발생부(148) 측에서 경보 발생시, 상기 디스플레이부(147)에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성함이 바람직하다.
이와 같은 상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 따른 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템을 이용한 고장 진단방법을 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
태양광 발전설비가 구축된 현장의 각 계통별(태양광모듈 어레이, 인버터, 접속반, 분전반)로 현장의 기상환경을 계측하기 위해 설치되는 센서장비와 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위해 설치되는 발전측정장비에서 인터페이스되는 센서노드형 현장데이터수집유닛 측으로 상호 네트워킹을 통해 현장에서 계측되는 기상환경데이터 및 발전데이터를 실시간으로 전송한다(S1).
이때, 상기 센서장비는 온도센서, 습도센서, 일사량센서, 풍속센서 등 다수의 센서를 포함하며, 상기 발전측정장비는 전압계, 전류계 등이라 할 수 있으며, 이들로부터 태양광 발전설비의 각 계통별로 현장에서 발생되는 기상환경데이터 및 발전데이터를 수집할 수 있다.
여기서, 상기 센서장비 및 발전측정장비와 상기 현장데이터수집유닛 간에는 블루투스(Bluetooth), 비콘(Beacon), NFC(Near Field Communication)의 근거리무선통신방식 중에서 어느 하나의 방식이 사용될 수 있다.
센서노드형으로 각 계통에 설치되는 현장데이터수집유닛에서 각 계통별 위치에서 이동형 고장예상진단유닛 측과 인터페이스시 상호 네트워킹을 통해 실시간으로 수집되고 있는 기상환경데이터 및 발전데이터를 이동되는 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송한다(S2).
이때, 상기 현장데이터수집유닛 측에서는 실시간으로 수집되는 데이터를 상기 이동형 고장예상진단유닛 측으로 전송시 디지털 값으로 변환하여 전송한다.
여기서, 상기 현장데이터수집유닛과 이동형 고장예상진단유닛 간에는 통신 기지국망이 필요없어 저전력 저비용으로 통신할 수 있는 LoRa 기반 무선통신방식을 사용하여 데이터통신을 수행한다.
이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장예상엔진을 통해 비교 분석하여 예상발전량을 출력해내고, 이 예상발전량과 실측발전량을 다시 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장여부를 예상하는 데이터를 출력해낸다(S3).
이동형 고장예상진단유닛에서는 태양광 발전설비의 각 계통별 위치에서 센서노드형 현장데이터수집유닛으로부터 수신된 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 불러와서 고장진단엔진을 통해 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하여 데이터를 출력해낸다(S4).
이동형 고장예상진단유닛에서는 고장진단엔진에서의 비교 분석에 의해 이상 진단이 출력되는 경우 즉각 경보를 발생하여 알리고, 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 이동형 고장예상진단유닛이 갖는 화면상에 디스플레이한다(S5).
이동형 고장예상진단유닛에서는 비교 분석에 의해 출력된 고장예상데이터와 고장진단데이터를 비롯하여 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 중앙관리서버로 전송하고, 데이터 마이닝을 통해 빅데이터를 생성하여 태양광 발전설비의 유지보수 및 관리에 활용한다(S6).
이때, 상기 빅데이터는 지역별, 시간대별 등 분류된 기상환경데이터와 발전데이터이고, 계속적으로 수집되는 데이터의 업데이트에 의해 축적되는 데이터이며, 이동형 고장예상진단유닛에 업데이트하여 적용할 수 있다.
여기서, 상기 이동형 고장예상진단유닛과 중앙관리서버 간에는 LTE(Long Term Evolution) 또는 와이파이(Wi-fi) 기반 무선통신방식을 사용할 수 있다.
이에 따라, 이동형 고장예상진단유닛을 통해 태양광 발전설비 측 각 계통별 고장진단을 출력함으로써 이상 발생 등 고장이 검출될 시 태양광 발전설비가 구축된 현장에서 유지보수를 수행 및 바로 대처할 수 있으며, 기존에 비해 태양광 발전설비의 운용 및 관리효율을 높일 수 있다 할 것이다.
이상에서 설명한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 이러한 실시예에 극히 한정되지 않는다 할 것이며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 수정과 변형 또는 치환이 이루어질 수 있다 할 것이다.
110: 센서장비 120: 발전측정장비
130: 현장데이터수집유닛 131: 데이터수신모듈
132: A/D컨버터 133: 저장모듈
134: 데이터송신모듈 140: 이동형 고장예상진단유닛
141: 이동형 본체 142: LoRa 기반 게이트웨이
143: 고장예상엔진 144: 고장진단엔진
145: 무선통신모듈 146: 장비충전 컨트롤러
147: 디스플레이부 148: 경보발생부
149: 저장모듈
130: 현장데이터수집유닛 131: 데이터수신모듈
132: A/D컨버터 133: 저장모듈
134: 데이터송신모듈 140: 이동형 고장예상진단유닛
141: 이동형 본체 142: LoRa 기반 게이트웨이
143: 고장예상엔진 144: 고장진단엔진
145: 무선통신모듈 146: 장비충전 컨트롤러
147: 디스플레이부 148: 경보발생부
149: 저장모듈
Claims (6)
- 태양광 발전설비의 각 계통별로 기상환경을 계측하기 위해 현장에 설치되는 것으로서, 상기 태양광 발전설비 내 각 계통별로 온도와 습도, 일사량, 풍속의 기상환경인자를 각각 계측하기 위한 다수의 센서와, 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 저장하기 위한 저장모듈과, 상기 다수의 센서 각각으로부터 계측된 기상환경데이터를 현장데이터수집유닛 측으로 전송하기 위한 전송모듈이 구비되는 센서장비; 상기 태양광 발전설비 측 발전데이터를 계측하기 위한 것으로서, 상기 태양광 발전설비의 각 계통에 접속되는 전압계 및 전류계와, 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 저장하기 위한 저장모듈과, 상기 전압계 및 전류계를 통해 계측된 발전데이터를 현장데이터수집유닛 측에 전송하기 위한 전송모듈이 구비되는 발전측정장비;를 포함하는 현장 고장 진단이 가능한 태양광 발전설비 고장 진단시스템에 있어서,
상기 태양광 발전설비의 각 계통에 설치되는 센서노드형 유닛이며, 상기 센서장비로부터 계측된 각 계통별 기상환경데이터와 상기 발전측정장비로부터 계측된 발전데이터를 각각 전송받아 각 계통별 고장 진단평가에 사용할 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 디지털 값으로 변환한 후 고장예상진단유닛 측으로 다시 전송하기 위한 현장데이터수집유닛; 상기 현장데이터수집유닛 측과 데이터통신 가능하도록 구비되고, 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별로 이동 가능하도록 구비되며, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 태양광 발전설비의 고장을 예상 및 각 계통별 이상 유무를 비롯하여 고장을 진단하기 위한 이동형 고장예상진단유닛; 을 포함하여 이루어지며,
상기 현장데이터수집유닛은 상기 센서장비 및 발전측정장비와 근거리무선통신이 가능하도록 구비되는 데이터수신모듈; 상기 근거리무선통신을 통해 수집된 데이터를 저장하되, A/D컨버터를 통해 디지털데이터로 저장하는 저장모듈; 상기 저장모듈에 저장된 수집데이터를 LoRa 기반 무선통신방식을 이용하여 상기 고장예상진단유닛 측으로 전송하는 LoRa 기반 데이터송신모듈;을 포함하되, 상기 데이터송신모듈에는 수집된 기상환경데이터 및 발전데이터를 전송시 노이즈 제거를 위해 전송대역외 간섭신호를 제거할 수 있도록 전송대역통과필터를 적용하고,
상기 이동형 고장예상진단유닛은 상기 태양광 발전설비가 구축된 현장에서의 각 계통별 이동성을 고려하여 바퀴가 달린 수납박스형 몸체로 구비되는 이동형 본체; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛과의 데이터통신을 가능하게 하는 LoRa 기반 게이트웨이; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 발전량을 예상함과 더불어 예상발전량과 실측발전량을 비교 분석하여 태양광 발전설비의 고장을 예상하는 프로그램을 갖는 고장예상엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 현장데이터수집유닛을 통해 수집된 현장에서의 각 계통별 기상환경데이터 및 발전데이터와 DB데이터를 비교 분석하여 태양광 발전설비의 각 계통별 이상 유무를 체크 및 고장을 진단하는 프로그램을 갖는 고장진단엔진; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 상기 고장예상엔진 및 고장진단엔진에서 도출되는 데이터를 외부와 무선통신 가능하게 하는 LTE 또는 와이파이 기반 무선통신모듈; 상기 이동형 본체 상에 탑재되고, 배터리 측 충전 및 태양광 발전에 의한 충전을 제어하고, 고장예상진단유닛의 각 구성요소에 필요한 전원공급을 제어하는 장비충전 컨트롤러;를 포함하며,
상기 센서장비와 발전측정장비의 각 전송모듈은 페어링 연결이 필요없고 저전력 통신이 가능한 비콘방식 근거리무선통신을 적용하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템. - 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 고장예상진단유닛은,
상기 고장예상엔진을 통해 출력되는 예상발전량 및 고장예상데이터와, 상기 고장진단엔진을 통해 출력되는 고장진단데이터, 및 상기 LoRa 기반 게이트웨이를 통해 실시간으로 수집되는 데이터를 모니터링 가능하도록 화면상에 디스플레이하기 위한 디스플레이부;
상기 고장진단엔진에서 태양광 발전설비의 각 계통별 고장을 진단시, 이상 진단이 발생되는 경우 경보를 발생하는 경보발생부; 를 포함하되,
상기 고장진단엔진에서의 이상 진단 출력에 의한 경보 발생시, 상기 디스플레이부에 이상 진단이 발생된 해당 계통부위를 함께 디스플레이하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 현장 고장 진단이 가능한 이동형 태양광 발전설비 고장 진단시스템. - 삭제
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