KR102026853B1 - 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템 - Google Patents

태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템 Download PDF

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양주석
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Abstract

태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템이 개시된다. 본 발명의 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템은, 서로 간에 직렬로 연결되는 복수의 태양전지패널 사이의 단선을 감지하는 것으로서, 상기 복수의 태양전지패널 중 가장 일측에 위치한 태양전지패널의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지패널의 음극 단자 사이를 도선으로 연결하며, 상기 도선과 복수의 태양전지패널을 서로 연결하는 스트링으로 탐지전류를 인가하는 단선감지 전류인가유닛; 상기 탐지전류 인가를 통해 상기 스트링을 따라 흐르는 전류를 분석하고 주파수 변동구간 감지를 통해 복수의 태양전지패널 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 주파수 감지부를 구비하는 단선감지 확인유닛; 복수의 태양전지패널과 각각 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일; 및 상기 이동레일을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 단선감지 확인유닛이 탑재되는 무인 이동기기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 주파수 변동구간 감지 및/또는 자계 변화 감지를 이용한 비접촉 단선 감지구조가 적용되어 단선 구간을 신속하고 용이하게 확인할 수 있으므로 작업자의 노동 강도를 한층 절감시킬 수 있다.

Description

태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템{Unmanned disconnection detection system for solar power generation}
본 발명은, 태양전지패널 중 단선이 발생한 부분을 비접촉 방식을 통해 용이하게 검출할 수 있도록 단선 감지구조가 마련되어 있으며, 작업자의 수동 검출이 아닌 무인 이동기기를 이용하여 자동으로 단선 부위를 검출할 수 있는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 태양광 발전 시스템은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양 전지판(모듈)과 태양전지판에서 생산된 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어주는 인버터를 포함하여 구성된다.
태양광 발전 시스템의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 공급하는 태양 전지 패널과 이를 직렬로 연결한 태양 전지 어레이, 태양 전지 어레이와 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 태양광 접속반, 태양 전지 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 발전된 전력을 소비하는 부하로 구성된다.
태양광 접속반은 태양전지 어레이에서 고장이 발생할 경우 고장 범위를 최소로 축소시켜 사고를 방지하고, 고장점을 찾기 쉽도록 구성된다.
태양 전지 어레이를 구성하는 복수의 태양 전지 패널은 서로 간에 스트링을 통해 직렬로 연결되며, 이러한 연결 부위는 비, 눈, 바람, 기타 환경적인 요인 등에 의해 통전되지 못하고 단선되는 현상이 발생하기도 한다.
작업자는 이러한 단선 부위를 신속하게 발견해서 수리/교체 작업을 진행해야 전체 태양광 발전 시스템의 전력생산 효율성 하락을 최대한 방지할 수 있을 뿐만 아니라 전력 수요가 급격히 증가하는 때 전력공급에 차질이 발생하는 것 또한 방지할 수 있게 된다.
종래에는 단선 부위를 검출하기 위해 복수의 태양전지 어레이와 연결된 접속반이나 인버터 쪽에 단선 부위를 감지할 수 있는 센서(장치)가 마련되어 있으나, 이러한 경우 직렬로 연결된 복수의 태양전지 어레이 중 적어도 하나에 단선이 발생했음을 감지할 수는 있으나 구체적으로 어느 태양전지 어레이에 단선이 발생했는지를 정확하게 감지할 수 없는 단점이 발생한다.
또한 이러한 감지방식 외에 종래에는 복수의 태양전지 어레이에 개별적으로 단선 감지 센서(장치)를 설치하기도 했으나 이러한 방식은 감지센서의 설치 개수 증가에 따라 전체적으로 비용이 과다하게 발생하는 문제가 있다.
또한 종래에는 작업자가 테스터기를 갖고 이러한 단선 부위를 직접 수작업으로 일일히 찾아야 하는 엄청난 노동력과 강도를 필요로 하였고 이러한 방식은 엄청난 시간과 노력이 요구되는바 신속히 개선되어야 할 필요가 있다. 따라서 본 출원인은 작업자가 직접 수작업으로 단선 부위를 검출하지 않고 무인방식으로 단선부위를 검출하고 검출된 정보를 작업자가 단말을 통해 획득할 수 있도록 하는 새로운 방식의 단선 검출 장치를 제안하는 바이다.
대한민국 등록실용신안 제20-0457335호(2011.12.08. 등록) 대한민국 공개특허 제10-2015-0056763호(2015.05.27 공개)
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 태양광 발전소에 설치되어 있는 수백 내지 수천개의 태양전지패널 중 단선이 발생한 부분을 주파수 변동구간 감지 및/또는 자계 변화 감지를 이용한 비접촉 방식을 통해 용이하게 검출할 수 있도록 단선 감지구조가 마련되어 단선 구간을 신속하고 용이하게 확인할 수 있는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 작업자의 수동 검출이 아닌 무인 이동기기를 이용하여 자동으로 단선 부위를 검출할 수 있는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 서로 간에 직렬로 연결되는 복수의 태양전지패널 사이의 단선을 감지하는 것으로서, 상기 복수의 태양전지패널 중 가장 일측에 위치한 태양전지패널의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지패널의 음극 단자 사이를 도선으로 연결하며, 상기 도선과 복수의 태양전지패널을 서로 연결하는 스트링으로 탐지전류를 인가하는 단선감지 전류인가유닛; 상기 탐지전류 인가를 통해 상기 스트링을 따라 흐르는 전류를 분석하고 주파수 변동구간 감지를 통해 복수의 태양전지패널 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 주파수 감지부를 구비하는 단선감지 확인유닛; 복수의 태양전지패널과 각각 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일; 및 상기 이동레일을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 단선감지 확인유닛이 탑재되는 무인 이동기기를 포함하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템이 제공된다.
상기 무인 이동기기는 지면에 대한 상기 단선감지 확인유닛의 높낮이를 조절 가능하도록 승강부를 더 포함할 수 있다.
상기 단선감지 확인유닛은, 상기 스트링 주위에 발생하는 자계를 검출하여 복수의 태양전지패널 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 자계 검출부를 더 포함할 수 있다.
상기 무인 이동기기의 구동을 원격 제어하고 상기 단선감지 확인유닛의 감지값을 수신하도록 상기 무인 이동기기, 단선감지 확인유닛과 무선 통신 가능한 사용자 단말을 더 포함할 수 있다.
상기 단선감지 확인유닛은, 상기 주파수 감지부와 자계 검출부에 의해 감지된 값이 수치화되어 저장되는 감지값 메모리; 상기 감지값 메모리에 기저장된 값과 상기 주파수 감지부와 자계 검출부를 통해 실시간으로 감지되는 값을 비교하는 비교부; 상기 비교부의 비교값을 전달받아 설정범위 이상의 차이가 발생하는 경우 단선발생으로 판단하는 단선 판단부; 상기 단선 판단부의 판단 결과에 따라 이상 신호를 선택적으로 발생하는 이상신호 발생부; 및 상기 감지값 메모리의 저장값, 단선 판단부의 출력값, 이상신호 발생부의 출력값을 상기 사용자 단말로 전송하는 감지값 송신부를 포함할 수 있다.
상기 단선감지 확인유닛은, 상기 이상신호 발생부의 출력값이 발생하면 상기 무인 이동기기의 구동부의 구동을 정지시키도록 제어 신호를 출력하는 이동기기 구동 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 단선감지 확인유닛은, 상기 이동레일 주변의 복수의 태양전지패널이 순차적으로 넘버링되어 저장되고 상기 무인 이동기기의 초기 이동시작 포인트를 기준으로 각 태양전지패널까지의 이동거리가 기저장되며 상기 이동레일 상의 이동경로 좌표가 기저장되는 패널 메모리; 상기 이동레일 상의 상기 무인 이동기기의 현재 위치를 감지하는 이동기기 위치감지부; 및 상기 이동기기 위치감지부의 위치 감지값과 상기 패널 메모리에 저장된 저장값과 상기 무인 이동기기의 구동 정지 정보를 전달받아 복수의 태양전지패널 중 단선된 패널 위치를 검출하는 단선패널 위치검출부를 더 포함하고, 상기 감지값 송신부는 상기 단선패널 위치검출부를 통해 검출된 단선 패널 위치를 상기 사용자 단말로 송신할 수 있다.
상기 복수의 태양전지패널에 각각 대응하는 프레임 상에는 리미트센서가 마련되며, 상기 이동기기 위치감지부는, 상기 무인 이동기기가 인접한 태양전지패널로 정상적으로 이동할 경우 소요되는 이동시간 대비 구동정지시 리미트센서 신호 미검출에 따른 이동시간 딜레이 시간을 감지할 수 있다.
상기 무인 이동기기의 구동부는, 구동모터와 구동모터의 회전수를 감지하는 홀 센서를 포함하고, 상기 이동기기 위치감지부는, 상기 홀 센서의 회전수를 감지할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템에 의하면, 주파수 변동구간 감지 및/또는 자계 변화 감지를 이용한 비접촉 단선 감지구조가 적용되어 단선 구간을 신속하고 용이하게 확인할 수 있으므로 작업자의 노동 강도를 한층 절감시킬 수 있다.
또한 무인 이동기기에 단선감지 확인유닛을 탑재하여 무인 이동기기의 이동과 단선감지 확인유닛이 확인한 단선 정보를 사용자 단말로 전송함으로써 원거리에 있는 작업자도 태양전지패널의 단선 사실을 쉽고 빠르게 확인할 수 있다.
또한 패널 메모리, 이동기기 위치감지부 및 단선패널 위치검출부를 통해 단선된 특정 패널의 위치를 검출하고 이를 사용자 단말로 전송하여 알림으로써, 작업자가 더욱 신속하게 단선된 패널의 수리 및 교체 작업을 실시하도록 하여 전체적인 태양광 발전의 발전 효율 저감을 최소화할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템의 단선감지 전류인가유닛을 구체적으로 보여주는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템의 단선감지 확인유닛과 사용자 단말을 구체적으로 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템에서 이동레일을 따라 무인 이동기기가 이동하는 모습을 보여주는 평면도,
도 6은 도 5의 측면도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템에서 무선감지 확인유닛이 승강부 구동에 의해 승강되는 모습을 보여주는 도면이다..
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템은, 태양광 발전소에 설치되어 있는 수백 내지 수천개의 태양전지패널 중 단선이 발생한 부분을 비접촉 방식을 통해 용이하게 검출할 수 있도록 단선 감지구조가 마련되어 있으며, 구체적으로는 주파수 변동구간 감지 및/또는 자계 변화 감지를 통해 단선 구간을 확인할 수 있으며 특히 작업자가 현장에서 직접 단선 구간을 검출하는 것이 아니라 무인 이동기기를 통해 자동으로 검출하도록 무인 검출 구조가 마련되어 있다. 따라서 본 발명은, 무인 이동기기를 통해 단선 구간을 신속하고 용이하게 확인할 수 있으므로 작업자의 노동 강도를 한층 절감시킬 수 있다.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템은, 서로 간에 직렬로 연결되는 복수의 태양전지패널(10) 사이의 단선을 감지하도록 이루어진 것으로서 단선감지 전류인가유닛(100), 단선감지 확인유닛(110), 이동레일(150), 무인 이동기기(160) 및 사용자 단말(180)을 포함한다.
구체적으로 복수의 태양전지패널(10)이 서로간에 직렬 연결되어 하나의 태양전지패널군을 형성하고 이러한 태양전지패널군이 서로 병렬 연결되어 전체 발전 시스템을 이루게 되는데, 본 발명은 각각의 태양전지패널군에서 태양전지패널(10) 간의 단선 및 불량부위를 주파수 변동구간 확인, 자계 변화 구간 확인과 같은 비접촉 방식을 통해 검출하도록 이루어진다.
먼저, 단선감지 전류인가유닛(100)은 복수의 태양전지패널(10) 중 가장 일측에 태양전지패널(10)의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지패널(10)의 음극 단자 사이를 도선(101)으로 연결하고 도선(101)과 복수의 태양전지패널(10)을 서로 연결하는 스트링(102)으로 탐지전류를 인가한다. 이러한 단선감지 전류인가유닛(100)은 서로 직렬로 연결된 복수의 태양전지패널군에 각각 마련되므로 전체적으로 태양광 발전소에 직렬,병렬로 연결되어 설치된 다수의 태양전지패널에는 다수개가 마련된다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 단선감지 전류인가유닛(100)은, 전류제공부(103), 스위치(104), 스위치 제어부(105) 및 저항(106)을 포함한다.
전류제공부(103)는 실질적으로 도선(101)과 스트링(102)을 따라 전류가 인가되도록 정상적인 태양광 발전시 스트링(102)을 따라 유도되는 전류와는 구분되어 단선감지를 위해 단선감지 전류를 인가하기 위한 것으로서, 일종의 배터리 등으로 적용 가능하다. 따라서 전류제공부(103)는 수개월 단위로 교체하여 설치할 필요가 있다.
스위치(104)는 도선(101) 상에 마련되어 탐지전류 인가 상태를 선택적으로 온오프할 수 있도록 마련되며, 스위치 제어부(105)는 외부로부터 무선신호를 전달받아 스위치(104) 구동을 선택적으로 온오프 제어하도록 마련된다.
여기서 스위치 제어부(105)는 와이파이 등의 무선신호를 송신하는 무선신호 송신부(미도시)와 무선신호 송신부(미도시)의 전달신호를 받아 스위치(104) 구동을 실질적으로 제어하는 스위치구동부(미도시)를 포함한다.
덧붙이자면, 단선감지 전류인가유닛(100)은 후술하는 사용자 단말(180)의 무선 제어 신호를 수신하여 스위치 제어부(105)의 구동을 제어하도록 별도의 수신부(미도시)가 더 마련된다.
본 발명은, 스위치(104)와 스위치 제어부(105)를 통해 도선(101) 상의 통전 상태를 항상 유지시키지 않고 필요할 경우에만 원격에서 활성화시킬 수 있으므로 전류제공부(103)의 필요없는 전력 낭비를 최대한 방지하여 단선감지 전류인가유닛(100)의 동작 가능시간을 증가시킬 수 있다.
한편, 서로 직렬 연결된 복수의 태양전지패널(10)이 정상적인 상태일때 즉 서로 간에 단선됨이 없이 정상적으로 전류를 접속반(11) 측으로 인가시킬 경우, 스트링(102)을 따라 흐르는 전류가 필요 이상으로 도선(101) 측으로 유도되면 태양광 발전 시스템의 전력 생산 효율이 저감하는 단점이 발생할 수 있다.
부연하자면, 본 발명에서 스트링(102)과 도선(101)의 연결은 단지 스트링(102)과 도선(101)으로 탐지전류를 인가시켜 스트링(102) 사이의 단선을 감지하는 용도일뿐, 전술한 바와 같이 정상적으로 기능하여 정상적으로 생성된 태양광 발전 전류가 스트링(102)을 따라 흐르다가 도선(101) 측으로 필요이상 유도될 경우에는 접속반(11) 측으로 유도되는 전류의 손실이 발생하게 된다.
본 발명은 이러한 전력 손실을 최소화하면서 스트링(102), 도선(101) 사이를 통전시켜 탐지전류가 유도 가능하도록 저항(106)이 더 마련된다.
저항(106)은 도선(101)의 양측 단부 영역에 각각 마련되어 스트링(102)을 따라 흐르는 전류가 도선(101) 측으로 유도되는 것을 일정 이상 제한하게 되며, 이에 따라 스트링(102) 상의 전류가 필요이상으로 도선(101) 측으로 유도되는 것을 일정 부분 제한하게 된다.
다음, 도 1, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 이동레일(150)은 복수의 태양전지패널(10)과 각각 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련된다. 덧붙이자면 서로 간에 직렬,병렬로 연결되어 태양광 발전소에 복수 설치된 태양전지패널(10)과 각각 동일한 간격을 유지하도록 설치 바닥면 상에 이동레일(150)이 마련된다.
이동레일(150)은 직선 형태로 배치된 복수의 태양전지패널(10)과 나란히 배치되도록 설치되고 이와 이웃한 다른 직선 배치의 태양전지패널(10)과 마찬가지로 나란히 배치되도록 연속적으로 이어지게 설치된다.
다음, 무인 이동기기(160)는 이동레일(150)을 따라 이동 가능하도록 구동부(미도시)가 마련되고 단선감지 확인유닛(110)이 탑재된다. 즉 본 발명은 작업자가 현장에서 직접 단선 부위를 검출하는 것이 아니라 무인 이동기기(160)가 이동레일(150)을 따라 이동하면서 단선감지 확인유닛(110)이 단선 부위를 검출하게 되고 검출된 결과는 원거리에 위치하는 사용자의 사용자 단말(180)로 전송되도록 한다. 사용자는 사용자 단말(180)에 디스플레이된 단선 검출 결과를 확인하고 발전소 현장의 단선 패널 부위를 신속하게 확인하여 수리 및 교체작업을 실시하여 태양광 발전 효율의 저감을 최대한 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 무인 이동기기(160)의 하부에는 이동레일(150)을 따라 이동기기 본체가 원활하게 이동하도록 별도의 이동바퀴가 마련될 수 있고, 실질적으로 이동레일(150)을 따라 무인 이동기기(160)의 자주식 이동이 가능하도록 구동부(미도시)가 마련된다. 구동부(미도시)는 무인 이동기기(160)의 하부에 마련된 구동모터(미도시), 구동모터(미도시)에 의해 회전 가능한 피니언(미도시), 이동레일(150) 상부에 연속적으로 마련된 래크(미도시) 등을 포함할 수 있다. 본 발명에서는 후술하는 바와 같이 무인 이동기기(160)의 이동 위치를 감지하여 단선된 패널 부위를 검출하게 되는데 이동레일(150)상 무인 이동기기(160)의 위치를 검출하도록, 즉 구동모터(미도시)의 회전수를 감지하도록 별도의 홀 센서(미도시)가 더 마련된다.
이외에 무인 이동기기(160)는 리니어 모터 구동방식을 통해 이동레일(150)을 따라 이동 가능하며, 리니어 모터 구동을 통해 직선 왕복이동하는 방식 및 구조에 대해서는 본 발명의 기술분야에 종사하는 당업자에게 있어 자명한 부분이므로 구체적인 설명은 생략한다. 한편 이와 같이 리니어 모터 구동방식이 적용되는 경우 이동레일(150) 상 무인 이동기기(160)의 위치를 감지하도록 별도의 엔코더(미도시)가 더 마련된다.
도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 무인 이동기기(160)는 이동레일(150)을 따라 이동하면서 단선감지 전류인가유닛(100)에 형성되는 주파수 변동 구간 감지, 자계 검출 변동구간 감지를 통해 단선 구간을 확인하게 되는데 이러한 단선 검출의 정확도를 더욱 높이기 위해서는 태양전지패널(10)과의 설정된 간격 유지와 더불어 지면에 대한 검출 높이 또한 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명은, 도 7에 도시한 바와 같이 지면에 대한 단선감지 전류인가유닛(100)의 설치 높이와 무인 이동기기(160)에 탑재된 단선감지 확인유닛(110)의 높이를 서로 대응하도록 기설정한 후, 무인 이동기기(160)를 이동시켜 단선 부위를 검출하는데 자연환경 요인 등과 같이 외력에 의해 단선감지 전류인가유닛(100)의 설치 높이가 초기 상태로부터 변경된 경우 이에 대응하도록 단선감지 확인유닛(110)의 높낮이를 조절하는 승강부(161)를 마련하고 있다.
무인 이동기기(160)는 승강부(161)의 구동을 제어하는 승강 제어부(미도시), 단선감지 전류인가유닛(100)의 측정값을 제대로 감지하지 못할 경우 승강 제어부(미도시)를 구동하는 측정값 인지부(미도시)를 포함한다. 측정값 인지부는 주파수 값과 자계 수치를 감지하지 못할 경우 높낮이가 서로 대응하지 않는다고 판단하며 승강 제어부를 통해 승강부(161)를 구동하여 단선감지 확인유닛(110)의 높낮이를 조절한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 일 예로 승강부(161)는 승강모터(162), 승강모터(162)의 회전축에 연결된 볼 스크루(163), 볼 스크루(163)의 양측에 마련된 이동 가이드(164)를 포함한다. 볼 스크루(163)에는 승강모터(162) 구동시 볼 스크루(163)를 따라 이동하도록 이동블록이 마련되고 이동블록에 단선감지 확인유닛(110)이 일체로 연결된다. 따라서 승강모터(162)의 정역 구동에 의해 단선감지 확인유닛(110)의 승강 이동이 가능하게 된다.
이외에도 승강부(161)는 도면에 도시하지 않았지만 실린더 유닛, 기어-래크 유닛, LM 가이드 유닛 등 대상체를 직선 왕복 이동시킬 수 있는 다양한 구동수단으로 적용 가능하다.
다시 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명은 무인 이동기기(160)의 구동을 원격 제어하고 단선감지 확인유닛(110)의 감지값을 수신하도록 무인 이동기기(160), 단선감지 확인유닛(110)과 무선 통신 가능한 사용자 단말(180)을 더 포함한다.
사용자는 사용자 단말(180)을 조작하여 원거리에서 무인 이동기기(160)의 구동을 제어할 수 있고 또한 사용자 단말(180)에 디스플레이된 단선 검출 결과를 확인하고 발전소 현장의 단선 패널 부위를 신속하게 확인하여 수리 및 교체작업을 실시할 수 있다. 좀 더 구체적인 설명은 후술한다.
다음, 도 2에 도시한 바와 같이, 단선감지 확인유닛(110)은 단선감지 전류인가유닛(100)의 탐지전류 인가를 통해 스트링(102)을 따라 흐르는 전류를 분석하여 복수의 태양전지패널(10) 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 것으로서, 무인 이동기기(160)에 탑재된 상태에서 태양전지패널(10)에 비접촉 방식으로 근접하게 배치시키고 복수의 태양전지패널(10)의 스트링(102) 부위와 대응하도록 이동시키면서 단선 구간을 확인할 수 있다.
구체적으로, 단선감지 확인유닛(110)은 스트링(102)의 전류 인가시 스트링(102) 주변에 형성되는 주파수를 감지하기 위한 주파수 감지부(111)를 포함하고, 단선 구간 발생시 스트링(102) 주변에 형성되는 주파수 변동구간을 감지하여 단선 구간을 확인하게 된다. 예를 들면, 전기적인 통전이 이루어지는 구간에서는 전류 흐름에 따라 기설정된 정상적인 주파수가 검출될 것이지만 단선된 이후 구간에서는 그 주파수 진폭이 미약하거나 미검출될 수 있으므로, 작업자는 주파수 감지부(111)의 주파수 변동구간 감지를 통해 단선 구간을 쉽게 찾을 수 있게 된다.
또한 단선감지 확인유닛(110)은 전류 인가시 스트링(102) 주변에 형성되는 자계를 검출하기 위한 자계 검출부(112)를 더 포함하고, 마찬가지로 단선구간 발생시 스트링(102) 주변에 형성되는 자계의 세기 변화를 감지하여 단선 구간을 확인하게 된다. 예를 들면, 자계 검출부(112)는 자계 검출 코일을 포함하고, 마찬가지로 전기적인 통전이 이루어지는 구간에서는 전류 흐름에 따라 기설정된 정도의 자계 세기가 검출될 것이지만 단선된 이후 구간에서는 그 자계 검출 세기가 미약하거나 미검출될 수 있으므로, 자계 검출부(112)의 자계검출 변동구간 감지를 통해 단선 구간을 쉽게 찾을 수 있게 된다.
본 발명은 주파수 변동구간 감지를 통해서 단선 구간확인을 할 수 있지만 이에 더해서 자계 세기 변동을 추가적으로 감지해서 단선 구간 확인을 하도록 함으로써, 더욱 확실한 태양전지패널(10)간 단선을 확인할 수 있는 이점이 있다.
도 4에 도시한 바와 같이 단선감지 확인유닛(110)은, 감지값 메모리(113), 비교부(114), 단선 판단부(115), 이상신호 발생부(116), 감지값 송신부(117), 이동기기 구동 제어부(118)를 포함한다.
감지값 메모리(113)는 주파수 감지부(111)와 자계 검출부(112)에 의해 감지된 값이 수치화되어 저장된다.
비교부(114)는 감지값 메모리(113)에 기저장된 값과 주파수 감지부(111)와 자계 검출부(112)를 통해 실시간으로 감지되는 값을 비교한다.
단선 판단부(115)는 비교부(114)의 비교값을 전달받아 실질적으로 단선 구간이 발생했는지 여부를 판단하는 것으로서, 구체적으로 비교부(114)의 값을 기설정된 설정값과 비교한 후 설정 범위 이상의 차이가 발생하는 경우 단선 발생으로 판단하게 된다. 좀 더 부연하자면, 단선 판단부(115)는 비교부(114)의 값과 기설정값 차이가 설정 범위 미만인 경우에는 단선 발생으로 판단하지 않고 기타 환경적인 요인이나 점검 오차로 판단한다.
또한, 단선 판단부(115)는 주파수 감지부(111)와 자계 검출부(112)에 의해 감지된 주파수 변동이나 자계 세기 변동 중 적어도 하나가 전술한 바와 같이 비교부(114)의 값과 기설정값 차이가 설정 범위 이상으로 판단되면 단선 발생으로 판단하도록 한다.
이상신호 발생부(116)는 단선 판단부(115)의 판단 결과에 따라 이상 신호를 발생하는 것으로서 단선구간이 발생한 것으로 확인되면 단선 발생 사실을 혹시 주변 작업 공간에 위치하고 있는 작업자에게도 시각, 청각적인 효과를 이용하여 인지시킬 수 있도록 led, 스피커 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 단선감지 확인유닛(110)은 감지값 메모리(113)의 저장값, 단선 판단부(115)의 출력값, 이상신호 발생부(116)의 출력값을 원거리에 위치하고 있는 사용자의 사용자 단말(180)로 전송하는 감지값 송신부(117)를 더 포함한다.
감지값 송신부(117)는 LTE, Wifi 무선 통신망을 이용하여 상기한 값들을 사용자 단말(180)로 전송할 수 있으며, 태양광 발전소 작업 현장에 직접적으로 위치하지 않은 관리자(작업자)는 사용자 단말(180) 상에 디스플레이되는 정보를 기반으로 태양전지패널의 단선 정보를 원거리에서도 쉽게 확인할 수 있으며, 이때 사용자 단말에는 후술하는 바와 같이 단선된 패널 위치에 대한 정보까지 디스플레이되므로 작업자는 단선된 패널 측으로 더욱 신속하게 이동하여 수리 및 교체작업을 실시할 수 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 단선감지 확인유닛(110)은, 이상신호 발생부(116)의 출력값이 발생하면 무인 이동기기(160)의 구동부의 구동을 정지시키도록 제어 신호를 출력하는 이동기기 구동 제어부(118)를 더 포함한다. 전술한 바와 같이 무인 이동기기(160)의 구동부는 구동모터(리니어 모터 포함)를 포함하고 있으며, 이동기기 구동 제어부(118)는 이상신호 발생부(116)의 단선신호 발생 순간 상기 구동모터의 구동을 정지시켜 무인 이동기기(160)의 이동을 정지시킨다. 무인 이동기기(160)는 이상 신호에 의해 그 구동이 정지되기 전에는 동일한 이동 속도로 이동레일(150)을 따라 이동하도록 설정된다.
이하, 태양전지패널(10)의 단선 정보를 더욱 구체적으로 사용자에게 전송하기 위한 구성, 즉 복수의 태양전지패널(10) 중 단선된 특정 패널의 위치를 사용자에게 알려주기 위한 구성에 대해 설명한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 단선감지 확인유닛(110)은 패널 메모리(119), 이동기기 위치감지부(121) 및 단선패널 위치검출부(122)를 더 포함한다.
먼저 패널 메모리(119)는 이동레일(150) 주변의 복수의 태양전지패널(10)이 순차적으로 넘버링되어 저장되고, 무인 이동기기(160)의 초기 이동시작 포인트(SP)를 기준으로 각 태양전지패널(10)까지의 이동거리가 기저장되며, 이동레일(150) 상의 이동경로 좌표가 기저장된다.
구체적으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 복수의 태양전지패널(10)은 N1, N2, N3, N4, ... Nm 식으로 넘버링되어 있고 이러한 넘버링 번호가 패널 메모리(119)에 순차적으로 기저장된다.
또한 초기 이동시작 포인트(SP)를 기준으로 N1, N2, N3, N4, ... Nm 으로 넘버링된 각 태양전지패널(10) 까지의 이동레일(150) 상 이동거리가 패널 메모리(119)에 각각 기저장된다.
또한 이동레일(150) 상의 이동경로 좌표, 즉 초기 이동시작 포인트(SP)의 xy평면상 좌표를 (0,0)으로 하고 복수의 태양전지패널(10)과 각각 대응하는 이동경로 상의 각 포인트에 대한 좌표를 이미 설정하여 기저장된다.
다음, 이동기기 위치감지부(121)는 이동레일(150) 상의 무인 이동기기(160)의 현재 위치를 감지한다.
일 예로, 도 5 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 태양전지패널(10)에 각각 대응하는 프레임(12) 상에는 리미트센서(123)가 마련된다. 이러한 리미트센서(123)는 자체 구성으로 탄성스프링을 포함하여 이루어지고 무인 이동기기(160)가 이동레일(150)을 따라 이동하면서 리미트센서(123)에 순간적으로 접촉하고 리미트센서(123)를 통과한 후에는 리미트센서(123)의 터치부재가 탄성에 의해 초기 복원되는 구조로 이루어진다.
즉 무인 이동기기(160)는 태양전지패널(10)이 단선없이 정상적으로 작동할 때에는 복수의 태양전지패널(10)과 대응하게 각각 마련된 복수의 리미트센서(123)를 순차적으로 터치하면서 지나가게되고 이에 따라 각 리미트센서(123)의 신호 감지시간 딜레이타임은 서로 동일하게 형성된다. 그러나 태양전지패널(10)에 단선이 발생하여 무인 이동기기(160)가 단선을 감지하고 이동 정지하게 되면 인접한 후방의 리미트센서(123)는 무인 이동기기(160)와의 접촉 신호를 발생하지 못하게 되고 이에 따라 서로 인접한 리미트센서(123)의 감지시간 딜레이타임이 증가하게 되며, 본 발명은 이러한 딜레이타임의 증가를 감지하여 단선된 태양전지패널(10)의 위치를 확인할 수 있다.
즉 이동기기 위치감지부(121)는 무인 이동기기(160)가 인접한 태양전지패널(10)로 정상적으로 이동할 경우 소요되는 이동시간 대비 구동정지시 리미트센서(123) 신호 미검출에 따른 이동시간 딜레이 시간을 감지하게 된다.
전술한 설명에서는 리미트센서(123)를 예를 들어 설명하였지만 리미트센서(123) 외에 적외선센서(미도시)가 적용될 수 있다. 프레임(12)에는 적외선 센서의 수광부가 설치되고 무인 이동기기에는 적외선 센서의 발광부가 설치되어 적외선의 발광/수광 인식을 통해 무인 이동기기(160)의 이동을 확인할 수 있다. 전술한 바와 마찬가지로 무인 이동기기(160)가 단선을 감지하고 이동 정지하게 되면 인접한 후방의 적외선 센서 수광부는 무인 이동기기(160)의 적외선 센서 발광부 신호를 감지하지 못하게 되며 이에 따라 서로 인접한 적외선 센서의 감지시간 딜레이타임이 증가하게 되며, 본 발명은 이러한 딜레이타임의 증가를 감지하여 단선된 태양전지패널(10)의 위치를 확인할 수 있다.
또 다른 예로, 무인 이동기기(160)의 구동부는 구동모터(리니어 모터 포함, 미도시)와 구동모터의 회전수를 감지하는 홀 센서(미도시)나 엔코더(미도시)를 포함하고 있으며, 이동기기 위치감지부(121)는 홀 센서(미도시)의 회전수나 엔코더 감지값을 통해 무인 이동기기(160)의 현재 위치를 감지할 수 있다.
다음, 단선패널 위치검출부(122)는 이동기기 위치감지부(121)의 위치 감지값과 패널 메모리(119)에 저장된 저장값과 무인 이동기기(160)의 구동 정지 정보를 전달받아 복수의 태양전지패널(10) 중 단선된 특정 패널의 위치를 검출한다.
본 발명의 실시예에서, 감지값 송신부(117)는 단선패널 위치검출부(122)를 통해 검출된 단선 패널 위치를 사용자 단말(180)로 송신하며, 사용자는 디스플레이된 정보를 통해 단선 패널의 위치 정보, 주파수/자계 정보 등을 획득할 수 있게 된다.
본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술되는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술되는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.
10: 태양전지패널 100: 단선감지 전류인가유닛
103: 전류제공부 104: 스위치
105: 스위치 제어부 110: 단선감지 확인유닛
111: 주파수 감지부 112: 자계 검출부
113: 감지값 메모리 114: 비교부
115: 단선 판단부 116: 이상신호 발생부
117: 감지값 송신부 118: 이동기기 구동 제어부
119: 패널 메모리 121: 이동기기 위치감지부
122: 단선패널 위치검출부 123: 리미트센서
150: 이동레일 160: 무인 이동기기
161: 승강부 180: 사용자 단말

Claims (9)

  1. 서로 간에 직렬로 연결되는 복수의 태양전지패널(10) 사이의 단선을 감지하는 것으로서,
    상기 복수의 태양전지패널(10) 중 가장 일측에 위치한 태양전지패널의 양극 단자와 가장 타측에 위치한 태양전지패널의 음극 단자 사이를 도선(101)으로 연결하며, 상기 도선과 복수의 태양전지패널을 서로 연결하는 스트링(102)으로 탐지전류를 인가하는 단선감지 전류인가유닛(100);
    상기 탐지전류 인가를 통해 상기 스트링(102)을 따라 흐르는 전류를 분석하고 주파수 변동구간 감지를 통해 복수의 태양전지패널(10) 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 주파수 감지부(111); 상기 스트링(102) 주위에 발생하는 자계를 검출하여 복수의 태양전지패널 사이의 전기적인 단선을 감지하기 위한 자계 검출부(112); 상기 주파수 감지부(111)와 자계 검출부(112)에 의해 감지된 값이 수치화되어 저장되는 감지값 메모리(113); 상기 감지값 메모리(113)에 기저장된 값과 상기 주파수 감지부와 자계 검출부를 통해 실시간으로 감지되는 값을 비교하는 비교부(114); 상기 비교부(114)의 비교값을 전달받아 설정범위 이상의 차이가 발생하는 경우 단선발생으로 판단하는 단선 판단부(115); 및 상기 단선 판단부(115)의 판단 결과에 따라 이상 신호를 선택적으로 발생하는 이상신호 발생부(116)를 포함하는 단선감지 확인유닛(110);
    복수의 태양전지패널(10)과 각각 일정 간격을 유지하도록 그 주변에 마련되는 이동레일(150); 및
    상기 이동레일(150)을 따라 이동 가능하도록 구동부가 마련되고 상기 단선감지 확인유닛(110)이 탑재되는 무인 이동기기(160)를 포함하고,
    상기 단선감지 확인유닛은 주파수 감지부(111)와 자계 검출부(112)를 통해 전기적인 단선을 2중으로 감지하며,
    상기 무인 이동기기(160)는,
    지면에 대한 상기 단선감지 확인유닛(110)의 높낮이를 조절 가능한 승강부(161);
    상기 승강부(161)의 구동을 제어하는 승강 제어부; 및
    상기 주파수 감지부와 자계 검출부를 통해 주파수 값과 자계 수치를 감지하지 못하는 경우 상기 승강 제어부를 통해 상기 승강부를 구동하도록 하는 측정값 인지부를 더 포함하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무인 이동기기(160)의 구동을 원격 제어하고 상기 단선감지 확인유닛(110)의 감지값을 수신하도록 상기 무인 이동기기(160), 단선감지 확인유닛(110)과 무선 통신 가능한 사용자 단말(180)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 단선감지 확인유닛(110)은,
    상기 감지값 메모리(113)의 저장값, 단선 판단부(115)의 출력값, 이상신호 발생부(116)의 출력값을 상기 사용자 단말(180)로 전송하는 감지값 송신부(117)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단선감지 확인유닛(110)은,
    상기 이상신호 발생부(116)의 출력값이 발생하면 상기 무인 이동기기(160)의 구동부의 구동을 정지시키도록 제어 신호를 출력하는 이동기기 구동 제어부(118)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 단선감지 확인유닛(110)은,
    상기 이동레일(150) 주변의 복수의 태양전지패널(10)이 순차적으로 넘버링되어 저장되고 상기 무인 이동기기(160)의 초기 이동시작 포인트를 기준으로 각 태양전지패널(10)까지의 이동거리가 기저장되며 상기 이동레일(150) 상의 이동경로 좌표가 기저장되는 패널 메모리(119);
    상기 이동레일(150) 상의 상기 무인 이동기기(160)의 현재 위치를 감지하는 이동기기 위치감지부(121); 및
    상기 이동기기 위치감지부(121)의 위치 감지값과 상기 패널 메모리(119)에 저장된 저장값과 상기 무인 이동기기(160)의 구동 정지 정보를 전달받아 복수의 태양전지패널(10) 중 단선된 패널 위치를 검출하는 단선패널 위치검출부(122)를 더 포함하고,
    상기 감지값 송신부(117)는 상기 단선패널 위치검출부(122)를 통해 검출된 단선 패널 위치를 상기 사용자 단말(180)로 송신하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 태양전지패널(10)에 각각 대응하는 프레임 상에는 리미트센서(123)가 마련되며,
    상기 이동기기 위치감지부(121)는, 상기 무인 이동기기(160)가 인접한 태양전지패널로 정상적으로 이동할 경우 소요되는 이동시간 대비 구동정지시 리미트센서(123) 신호 미검출에 따른 이동시간 딜레이 시간을 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 무인 이동기기(160)의 구동부는, 구동모터와 구동모터의 회전수를 감지하는 홀 센서를 포함하고,
    상기 이동기기 위치감지부(121)는, 상기 홀 센서의 회전수를 감지하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전용 무인 단선 검출 시스템.
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