KR102428602B1 - 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치 및 방법 - Google Patents

태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

일 개시에 의하여 태양광 발전 시스템에 포함된 센서부로부터 기 정해진 주기마다 복수개의 기상 요소를 획득하고, 인버터로부터 인버터 상태 정보를 획득하는 단계, 인버터 상태 정보에 대하여 복수개의 기상 요소 각각을 선형 분석한 결과에 기초하여, 인버터 효율을 모델링할 수 있는 기상 요소를 제 1 매개변수로 선택하는 단계, 제 1 매개변수와 인버터 상태 정보의 선형 상관관계(Correlation)를 이용하여 선형회귀모델을 생성하는 단계, 선형회귀모델을 이용한 모델링 결과에 기초하여 인버터 효율 분석에 따른 잔차(Residue)를 계산하고, 인버터의 효율을 판단하는 기준값으로서 판단 임계값(Threshold)를 설정하는 단계, 및 판단 임계값 및 잔차를 이용하여 태양광 발전 시스템의 이상 상황을 예측하는 단계를 포함하는, 선형회귀모델을 이용하여 태양광 발전에서의 인버터 효율 정보를 도출하는 방법을 제공할 수 있다.

Description

태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATICALLY MONITORING THE CONDITION OF FACILITIES BY INTEGRATED MANAGEMENT OF THE DATA COLLECTED FROM THE SOLAR POWER GENERATION SYSTEM}
일 개시에 의하여, 소형화된 임베디드 모듈을 사용하여 태양광 설비 데이터를 모니터링하여 자동으로 유지 및 보수를 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공한다.
태양광 발전은 태양으로부터의 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전의 핵심은 PN접합 구조를 가진 솔라셀(solar cell)을 가지는 셀 모듈에 있다. 셀모듈에 빛이 조사되어, 외부로부터 광자(photon)가 흡수되면, 광자가 지닌 에너지에 의해 셀모듈 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(ehpair)이 생성된다. 이때, 생성된 전자-정공 쌍은 PN접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 N형 반도체로 이동하고 정공은 P형 반도체로 이동해서, 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.
태양광 발전장치의 품질은 발전효율과 내구성, 안전성 등으로 결정된다고 할 수 있을 것이며 초기 태양광 산업계 관심의 초점은 발전효율을 극대화하는 것에 맞춰져 있었으나 점차 내구성과 안전성 확대에도 관심이 높아지고 있다.
이와 함께 산업 고도화와 기술 발달에 따라 태양광 발전의 유형도 다양해지고 있으며 이로 인해 셀 모듈의 고장에 따른 피해도 갈수록 늘어나고 있다. 특히 대부분의 발전 설비가 옥외, 사람들의 시야 밖에 설치되어 있으므로 고장여부나 청소필요여부를 육안으로밖에 확인할 수 없었기 때문에 선제적인 예방 작업에 나서기 어려운 특성이 있다.
이를 위해 고장이나 청소시기를 알려주는 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이러한 기술의 예로 태양광 셀 모듈의 작동상태를 무선 통신으로 알려주는 장치가 이용되고 있다.
그러나, 일반적으로는 다수개로 이루어진 태양광 셀 모듈들 중 어떠한 셀모듈이 고장이 났는지를 관리자가 직접 일일이 모든 셀 모듈을 확인하여 유지보수해야 함으로써 인력의 비효율성이 증가하고, 관리자의 관리소홀로 셀 모듈을 유지보수하지 못하였을 경우에는 복수의 어레이로 이루어진 태양광 발전장치의 발전효율이 낮아지게 되어 에너지 효율성이 저감되는 문제점이 있었다.
대한민국 특허공개번호 제 2020-0102619 호 (2020.09.01) 대한민국 특허등록번호 제 10-1911334 호 (2018.10.18)
일 개시에 의한 기술적 과제는 복수의 태양광 발전 시스템에서 생성되는 모든 데이터를 수집하고, 표준화된 프로토콜로 변환하여 통합적으로 관리 및 저장함으로써, 태양광 설비의 데이터 출력 형태에 관계없이 설비의 상태를 파악하여 적시에 유지보수 여부를 알릴 수 있는 모니터링 장치 및 방법을 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여 적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계, 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하는 단계, 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하는 단계, 및 분류된 상태 데이터를 저장하는 단계를 포함하고, 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계는, 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법을 제공할 수 있다.
일 개시에 의하여, 태양광 발전 시스템의 상태 데이터를 센싱하는 센서부,상태 데이터를 송수신하는 통신부, 적어도 하나의 프로세서, 및 적어도 하나의 프로세서가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서는, 적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하고, 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하고 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하고, 분류된 상태 데이터를 저장하며, 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치를 제공할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 개시된 실시 예에 따른 방법을 수행한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 개시된 실시 예에 따른 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 소형화된 임베디드 모듈을 사용함으로써 장치의 소형화 및 합리적인 가격에 이용자들에게 제공할 수 있다는 장점이 있다.
일 개시에 의하면 태양광 발전량에 대해 기상 요인에 대한 인버터 효율정보를 실시간으로 제공하여 이용자에게 경보하여 적시에 조치가 이루어질 수 있도록 이상상황 경보 체계를 구축할 수 있는 장점이 있다.
일 개시에 의하여 태양광 발전소의 현재 발전 상태를 효율적으로 모니터링하고 오류를 검출할 수 있다.
본 발명은 특정 기기에 국한되지 않고 국내외 다양한 기종의 태양광 설비의 데이터를 출력 형태에 상관없이 표준화된 형태로 변환하여 설비의 상태를 파악하여 적시에 유지보수를 수행할 수 있도록 체계를 구축할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템을 효과적으로 관리하기 위한 데이터 포맷 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 개시에 의한 태양광 발전의 설비 별로 고장 진단 정보를 생성하기 위한 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 개시에 의한 태양광 발전의 예상 출력 전력량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 개시를 상세히 설명한다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 개시의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
A 또는/및 B 중 적어도 하나라는 표현은 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B" 중 어느 하나를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용된 "제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수학식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤 구성요소(예: 제1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구성되다" 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.
본 개시에서 "모듈" 혹은 "부"는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 "모듈" 혹은 복수의 "부"는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 "모듈" 혹은 "부"를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서(미도시)로 구현될 수 있다.
도 1은 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하에서, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치(100)는 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)로 축약하여 설명하도록 한다.
도 1은 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 센서부(130) 프로세서(140), 통신부(150) 및 메모리(160)를 포함할 수 있다.
일 개시에 의하여, 센서부(130)는 태양광 발전 시스템의 상태 데이터를 센싱할 수 있다. 센서부(130)는 태양광 발전 시스템의 셀 모듈을 포함하는 태양광 패널(200)에서 발생하는 모든 상태 데이터를 센싱할 수 있다.
보다 구체적으로, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2), 상기 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)에 부착된 복수의 센서 모듈들(SS1, SS2), 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)로부터 수신되는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하여 출력하는 인버터(IVT), 인버터(IVT)와 전력선 통신(PLC communication)을 수행하고 센서 모듈들(SS1, SS2)과 무선 통신을 수행함으로써, 각종 발전소 모니터링 정보를 획득할 수 있다.
태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2) 각각은, 다수의 태양 전지들(solar cells)이 직렬 및 병렬로 연결되어 어레이(Array)를 구성할 수 있다. 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2) 각각에는 역류 방지 다이오드(blocking diode), 차단 스위치, 전류측정용 분로기(shunt)가 부착될 수 있다.
센세부(130)는 태양광 패널에 포함되는 센서 모듈들로 수현될 수 있다. 센서 모듈들(SS1, SS2)은, 태양광 셀 어레이들(SARRY, SARRY2)에 직접 부착되거나 인접하게 배치됨으로써, 태양광 셀 어레이들(SARRY, SARRY2)의 상태 정보를 수집하여 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센서 모듈들(SS1, SS2)은 태양광 셀 어레이들(SARRY, SARRY2)의 대기 온도를 측정하는 온도 센서, 태양광 셀 어레이들(SARRY, SARRY2)로부터 반사되는 태양광을 감지하는 조도 센서(CDS)를 포함할 수 있다. 더욱 상세하게 센서 모듈들(SS1, SS2)은 풍향 센서, 풍속 센서, 일사량 감지 센서 등을 더 포함할 수도 있다. 센서 모듈의 종류는 제한되지 않는다.
인버터(IVT)는, 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)로부터 발생되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 출력할 수 있다. 인버터(IVT)의 출력 전력은 계통선을 통해 외부 송전탑(PTT)과 연결되거나, 내부 분전반과 연결되어 내부 부하로 공급될 수도 있다. 인버터(IVT)에는 부하에 전원을 공급하기 위한 각종 보호 계전기나 보호 장치가 추가로 장착될 수 있다. 인버터(IVT)는 전력 변환 장치(Power Conversion System, PCS)로 지칭될 수도 있다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 인버터(IVT)와(더욱 상세하게는 인버터(IVT)의 내부 컨트롤러 또는 인버터(IVT)를 제어하는 별도의 제어 장치)와 전력선 통신을 수행하여 인버터(IVT) 또는 태양광 셀 어레이들에 관한 계통 데이터를 수신할 수 있다. 계통 데이터는 인버터(IVT)의 변환 효율, 입력 전압, 입력 전류, 입력 전력(KW), 출력 전압, 출력 전류, 출력 전력(KW)을 포함할 수 있다. 또한, 계통 데이터는, 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)로부터 발생되는 직류 전력, 전압, 및 전류를 더 포함할 수 있다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 복수의 센서 모듈들(SS1, SS2)과 무선 통신을 수행하여 센싱 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 복수의 센서 모듈들과 블루투스 통신을 수행하여 센싱 정보를 수신할 수 있다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 외부의 클라우드 서버와 연동하여 외부 데이터를 수집할 수 있다. 예를 들어, 태양광 발전소를 모니터링하는 장치(100)는, 기상청 서버 또는 또는 신재생에너지 데이터센터로부터 외부 데이터를 수집할 수 있다. 여기서 외부 데이터는, 대기 온도, 경사면 일사강도(또는 일사량), 날씨(비, 눈), 풍속, 풍향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 계통 데이터, 센싱 데이터, 외부 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 순시 발전 효율과 실제 발전량을 산출할 수 있다.
태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 순시 발전 효율과 실제 발전량을 포함하는 발전소 모니터링 정보를 기 등록된 사용자 단말 또는 관리자 단말에 전송할 수 있다.
여기서 사용자 단말 또는 관리자 단말은 예를 들면, 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.
일 개시에 의한 프로세서(140)는, 통상적으로 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(140)는, 메모리(160)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)에 포함된 다른 구성들을 전반적으로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 메모리(160)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)의 기능을 수행할 수 있다. 프로세서(140)는 적어도 하나의 프로세서를 구비할 수 있다. 프로세서(140)는 그 기능 및 역할에 따라, 복수의 프로세서들을 포함하거나, 통합된 형태의 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 프로세서(140)는 메모리(160)에 저장된 적어도 하나의 프로그램을 실행함으로써 알림 메시지를 제공하도록 하는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
메모리(160)는, 프로세서(140)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)로 입력되거나 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)로부터 출력되는 데이터를 저장할 수도 있다.
메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리(160) 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리(160)에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 여기서, 복수 개의 모듈들은 하드웨어가 아닌 소프트웨어로서, 기능적으로 동작하는 모듈을 의미한다.
메모리(160)는, 프로세서(140)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)로 입력되는 이미지 또는 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)로부터 출력되는 가이드 정보를 저장할 수도 있다. 또한, 메모리(1100)는 가이드 정보의 출력 여부 판단을 위한 특정 정보를 저장할 수 있다.
메모리(1100)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
메모리(1100)에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 예를 들어, UI 모듈, 터치 스크린 모듈, 알림 모듈 등으로 분류될 수 있다.
UI 모듈은, 애플리케이션 별로 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)와 연동되는 특화된 UI, GUI 등을 제공할 수 있다. 터치 스크린 모듈은 사용자의 터치 스크린 상의 터치 제스처를 감지하고, 터치 제스처에 관한 정보를 프로세서(140)로 전달할 수 있다. 일 실시예에 따른 터치 스크린 모듈은 터치 코드를 인식하고 분석할 수 있다. 터치 스크린 모듈은 컨트롤러를 포함하는 별도의 하드웨어로 구성될 수도 있다.
알림 모듈은 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 발생할 수 있다. 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)에서 발생되는 이벤트의 예로는 호 신호 수신, 메시지 수신, 키 신호 입력, 일정 알림 등이 있다.
프로세서(140)는, 통상적으로 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서(140)는, 메모리(1100)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 다른 모듈 들의 등을 전반적으로 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(140)는 메모리(1100)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)의 기능을 수행할 수 있다.
또한, 프로세서(140)는 통신부(150)를 이용하여 다른 장치 및 다른 서버와 통신할 수 있다. 통신부는, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)가 다른 장치(미도시) 및 서버(미도시)와 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 다른 장치(미도시)는 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)와 같은 컴퓨팅 장치이거나, 센싱 장치일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 통신부는, 근거리 통신부, 이동 통신부, 방송 수신부를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(short-range wireless communication unit)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication unit), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(ultra wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이동 통신부는, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
방송 수신부는, 방송 채널을 통하여 외부로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 구현 예에 따라서 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)가 방송 수신부를 포함하지 않을 수도 있다.
일 개시에 의한 프로세서(140)는, 적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하고, 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하고 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하고, 분류된 상태 데이터를 저장하며, 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치를 제공할 수 있다.
도 2는 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
블록 201에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득할 수 있다.
블록 202에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환할 수 있다.
서로 다른 설비에서 생성된 데이터들은 각각의 설비에서 필요한 통신 프로토콜을 가지고 있기 때문에 호환이 되지 않는 프로토콜을 사용하는 통신 모듈을 사용할 경우 데이터 송수신 및 호환이 용이하지 않은 문제점이 발생한다.
본원에서는 복수의 태양광 설비 시스템, 복수의 태양광 패널, 복수의 태양광 설비 등에서 획득한 다양한 프로토콜의 정보를 통합적으로 관리하기 위하여, 프로토콜 형식을 변환하고 저장함으로써 통신 장애를 해소할 수 있다.
이때, 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 외부 서버, 클라우드 등에 저장할 수 있다.
블록 203에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류할 수 있다.
블록 204에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 분류된 상태 데이터를 저장할 수 있다.
도 3은 일 개시에 의한 태양광 발전 시스템을 효과적으로 관리하기 위한 데이터 포맷 과정을 설명하기 위한 도면이다.
블록 301에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 태양광 발전 시스템에 포함된 복수개의 설비 별로 획득되는 상태 데이터를Start Bit와 End Bit의 식별자를 이용하여 정의하고, 복수개의 설비의 속성에 따라 상태 데이터를 1차적으로 분류할 수 있다.
블록 302에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 설비의 속성에 따라 1차적으로 분류된 제 1 항목의 모든 상태 데이터를 데이터의 원래 포맷에 따라 n개의 항목으로 2차적으로 분류할 수 있다.
블록 303에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 2차적으로 n개의 항목의 상태 데이터를 데이터 분석 목적에 따라 요구되는 표준 데이터 포맷으로 변환할 수 있다.
블록 304에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 1 항목의 모든 상태 데이터가 표준 데이터 포맷으로 변환된 후, 외부 서버에 저장할 수 있다.
도 4는 일 개시에 의한 태양광 발전의 설비 별로 고장 진단 정보를 생성하기 위한 특징을 설명하기 위한 도면이다.
블록 401에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 복수의 태양광 발전시스템에 포함된 각각의 제 1 설비에서 획득된 상태 데이터의 평균 동작값들으로부터 표준 동작값의 범위를 결정할 수 있다.
블록 402에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 1 태양광 발전시스템의 제 1 설비에서 실시간으로 획득한 제 1 상태 데이터가 표준 동작값 범위에 포함되는지 여부를 판단할 수 있다.
블록 403에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 1 상태 데이터가 표준 동작값 범위를 벗어나는 경우, 제 1 태양광 발전 시스템의 셀 모듈에서 측정된 수평 일사량, 수직 일사량, 조도, 대기 온도, 외부 습도 및 외부 공기질을 포함하는 주변환경정보를 획득할 수 있다.
블록 404에서 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 주변환경정보를 반영하여 계산한 제 1 태양광 발전시스템의 전력량이 기 정해진 정상 범위를 벗어나는 경우, 제 1 설비의 고장 진단 정보를 생성할 수 있다.
도 5는 일 개시에 의한 태양광 발전의 예상 출력 전력량을 산출하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 2 태양광 발전 시스템의 인버터로부터 획득한 상태 데이터로부터 실제 출력 전력량을 산출할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 2 태양광 발전 시스템의 인버터로부터 획득한 상태 데이터로부터 하기 수학식 1을 이용하여 제 2 태양광 발전 시스템의 발전 효율(Es)을 계산할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112020108692990-pat00001
여기서, Ef는 인버터가 셀 모듈로부터 수신한 데이터에 기반하여 산출된 출력 전력을 나타내며, Ei는 경사면 일사강도, k는 태양의 위상 변화에 따른 보정계수, A는 셀 모듈들의 면적을 나타낸다.
상기 수학식 1을 참조하면, 순시 발전 효율(Es)은 인버터(IVT)의 순시 출력 전력(Ef)을, 경사면 일사강도(Ei), 태양의 위상 변화에 따른 보정 계수(k), 및 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)의 면적(A)을 서로 곱한 값으로 나누어 산출될 수 있다. 인버터(IVT)의 순시 출력 전력은 계통 데이터로부터 획득되거나 계통 데이터를 이용하 여 산출될 수 있다. 경사면 일사강도(Ei)는 각 위도 별로 경사에 따른 일사강도로서, 면적(m 2 )에 대한 일사량 (kW)의 단위를 가질 수 있고, 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)이 설치된 위도와 경사각에 따라 결정되며, 외부 데이터로부터 획득될 수 있다. 보정 계수(k)는 경사면 일사강도(Ei)를 태양의 위상 변화에 따라 보정하는 계수일 수 있다. 동일한 위도에서 태양은 하루에 한번씩 일주 경로를 따라 이동하므로, 경사면 일사 강도를 그 대로 사용할 경우, 오차가 수반될 수 있다. 따라서, 보정 계수(k)는 태양의 일주 경로에 따른 위상각 변화를 보정하기 위한 계수일 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 계통 데이터를 기초로 현재 태양광 발전소에서 출력하는 실제 발전량을 산출할 수 있다. 더욱 상세하게 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 계통 데이터를 기초로 인버터(IVT)에서 출력되는 출력 전력 또는 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)에서 생성되는 전력을 산출할 수 있다. 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 산출된 실제 발전량들을 수집하고, 수집된 실제 발전량들을 기초로 예측 시점(tx) 에 대한 예상 발전량(EGF)을 추가로 산출할 수 있다. 발전량 산출부(104)는 예상 발전량 (EGF)을 산출하기 위해 손실 오차(ERR)를 산출할 수 있다. 오류 검출부(105)는 발전량 산출부(104)에서 산출한 손실 오차(ERR)를 기초로 현재 발전하고 있는 태양광 발전소의 오류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 손실 오차(ERR)가 기준 표준 편차보다 큰 경우 태양광 발전소의 오류가 있는 것으로 결정할 수 있다.
저장소는, 계통 데이터, 센싱 데이터, 외부 데이터를 수집하여 저장할 수 있고, 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 산출한 실제 발전량을 수집하여 저장할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 2 태양광 발전 시스템의 실제 출력 전력량 및 시스템의 발전 효율로부터 소정의 예측 시점에서의 예상 출력 전력량을 산출할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 2 태양광 발전 시스템으로부터 획득한 상태 데이터로부터 획득한 온도손실계수, 선로 손실 계수, 인버터 손실 계수를 이용하여 하기 수학식 2에 의한 손실오차(EPR)을 결정할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 예상 발전량을 산출하기 위해 먼저 시간에 따른 실제 발전량(TGF)을 산출할 수 있다. 다 음으로, 시간에 따른 실제 발전량(TGF)을 나타낸 그래프로부터 선형 추세선(TL)을 산출하고, 예측 시점(tx)에서 선형 추세선(TL)에 의해 지시되는 예상 발전량(EGF)를 산출할 수 있다. 여기서 선형 추세선(TL)은 시간에 따른 실제 발전량(TGF)에 대하여 가우시안 프로세스 회귀 분석(Gaussian process regression, GPR)을 적용하거나, 그 밖에 단순한 선형 근사화(linear approximation)을 적용하여 산출될 수 있다.
선형 추세선(TL)에 의해 지시되는 예상 발전량(EGF)은, 발전량에 영향을 미치는 변수들 중에서 노후화 정도와 같이 시간에 따라 서서히 변화하는 변수를 반영하고 있으나, 발전량에 즉각적이고 큰폭의 변화를 줄수 있는 변 수는 반영하지 못할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 손실 오차(ERR)를 산출하고, 산출된 손실 오차(ERR)만큼 예상 발전량(EGF)을 보정할 수 있다. 예를 들어, 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 산출된 손실 오차(ERR)를 선형 추세선 (TL)에 따른 예상 발전량(EGF)에 더함으로써, 보정된 예상 발전량(EGF`)을 산출할 수 있다. 여기서 손실 오차(ERR)는 발전량에 즉각적인 영향을 미치는 손실 계수들을 이용하여 산출될 수 있다. 예를 들어, 손실 계수들은 전력이 선로를 따라 전달되는 과정에서 발생되는 선로 손실 계수, 온도 증가에 따른 발전 효율 저하를 나타내는 온도 손실 계수, 및 인버터(IVT)의 변환 효율을 나타내는 인버터 손실 계수를 포함할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020108692990-pat00002
여기서, Ll 은 선로 손실 계수, Tl은 온도 손실 계수, Il은 인버터 손실계수, a는 제 1 비례상수, b는 제 2 비례상수를 나타낸다.
선로 손실 계수는 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)에서 생산되는 전력과 인버터(IVT)에 입력되는 전력 사이의 차분 전력을 대상으로, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 산출한 표준 편차일 수 있다.
인버터 손실 계수는, 인버터(IVT)에 입력되는 전력과 인버터(IVT)의 출력 전력 사이의 차분 전력을 대상으로, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 산출한 표준 편차일 수 있다.
온도 손실 계수는, 기준 온도를 넘을수록 발생하는 태양 전지의 발전량 저하를 반영하기 위한 계수로서, 센싱데이터로부터 수집된 대기 온도가 기준 온도를 초과하는 초과 온도를 대상으로, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 0과 1 사이의 값으로 표준화한 값일 수 있다. 예를 들어, 기준 온도는 섭씨 25 도일 수 있다.
이때, 센싱 데이터로부터 수집된 대기 온도는 태양광 셀 어레이들(SARRY1, SARRY2)의 표면 온도와 반드시 일치하지 않을 수 있다. 따라서, 센싱 데이터로부터 수집된 대기 온도를 외부 데이터로부터 수집된 풍속을 이용하여 보정하고, 보정된 대기 온도를 이용하여 온도 손실 계수가 결정될 수 있다. 예를 들어, 센싱 데이터에서 수집된 대기 온도에서 외부 데이터로부터 수집된 풍속과 기준 풍속 사이의 차분 풍속을 산출하고, 산출된 차분 풍속을 미리 설정된 구간으로 나눈 값만큼 대기 온도를 낮게 보정할 수 있다.
선로 손실 계수, 온도 손실 계수, 인버터 손실 계수가 결정되면, 손실 오차(ERR)은 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
손실 오차(ERR)는 선로 손실 계수(Ll)와 온도 손실 계수(Tl)를 곱한 값에 제1 비례 상수(a)를 곱한 후, 인버터 손실 계수(Il)에 제2 비례 상수(b)를 곱한 값을 더함으로써 산출될 수 있다. 즉, 손실 오차(ERR)는 선로 손실 계수(Ll)와 온도 손실 계수(Tl)를 곱한 값에 비례하고, 인버터 손실 계수와 비례할 수 있다. 제1 비례 상수(a)와 제2 비례 상수(b)는 초기값으로 1이 설정될 수 있고, 추후 실제 발전량과 예상 발전 량 사이의 차이를 수학식 2에 따른 손실 오차(ERR)와 비교하여 보정될 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제 2 태양광 발전 시스템의 손실오차(EPR)가 하기 수학식 3에 의해 산출된 기준 표준편차(μ)보다 큰 경우 제 2 태양광 발전 시스템의 고장 진단 정보를 생성할 수 있다.
손실 오차(ERR)가 기준 표준 편차보다 큰 경우 태양광 발전 소의 오류가 있는 것으로 결정할 수 있다. 여기서 기준 표준 편차는, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동 안에 대하여 선형 추세선(TL)과 실제 발전량(TGF) 사이의 차분값을 이용하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기준 표준 편차는 다음의 수학식 3과 같이 결정될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112020108692990-pat00003
여기서, μ는 기준 표준 편차, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 얻은 n개의 실제 출력 전력량(TGF) 데이터, TL은 선형 추세선(TL)을 나타낸다.
기준 표준 편차(μ)는, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 얻은 n개의 실제 발전량(TGF) 데이터를 대상으로, 선형 추세선(TL)과 실제 발전량(TGF) 사이의 평균 제곱근 오차 (root mean squared error, RMSE)를 산출한 값일 수 있다. 일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 오류가 있는 것으로 결정하면, 통신부를 통해 외부의 사용자 단말 또는 관리자 단말로 오류 메시지를 전송할 수 있다
일 개시에 의하여 적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계, 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하는 단계, 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하는 단계, 및 분류된 상태 데이터를 저장하는 단계를 포함하고, 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계는, 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법을 제공할 수 있다.
일 개시에 의한 클라우드는 사용자 단말로부터 오류에 대한 제어 정보를 수신함에 대응하여, 제어 정보의 대상이 되는 적어도 하나의 설비로 제어 신호를 전송할 수 있다.
일 개시에 의한 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 설비들의 구동 상태에 대한 정보를 실시간 모니터링하고, 소정의 주기마다 클라우드 또는 클라우드를 이용하여 사용자 단말로 전송할 수 있다. 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 제품을 생산하는 공정에 포함된 모든 설비의 현재 상태에 대한 정보를 기 설정된 주기마다 보고할 수 있으며, json, XML등의 형태로 SCADA, Databese 등과 연동할 수 있는 데이터를 전송할 수 있다.
일 개시에 의하여, 사용자는 통신 네트워크를 통해 클라우드에 접속하며, 상기 클라우드는 획득한 통신 네트워크 정보로부터 상기 통신 네트워크의 대역폭을 산출하고, 상기 산출된 대역폭에 기초하여 상기 통신 네트워크의 오류 여부를 결정할 수 있다.
일 개시에 의하여, 클라우드는 모드 팩터, 링크 스피드 팩터, 링크 퀄리티 비율 팩터, 간섭 비율 팩터 및 재시도 레이트 비율 팩터를 모두 고려하여 통신 네트워크의 대역폭을 추정할 수 있다.
특히, 태양광 발전 설비 모니터링 장치(100)는 이하 수학식 4에 의한 재시도 레이트 비율 팩터에 기초하여 통신 네트워크의 대역폭을 추정할 수 있다. 일 개시에 의한 재시도 레이트 비율(Retry rate ratio(RR_ratio)) 팩터는 초 단위로 재시도되는 전송 패킷(TX packets)의 퍼센티지를 나타낸다. 예를 들어, Wi-Fi 대역폭은 재시도 레이터에 반비례할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020108692990-pat00004
여기서, 전송되는 Tx 패킷의 개수 및 재시도되는 Tx 패킷의 개수는 재시도 레이트를 위한 iw command를 이용하여 획득될 수 있다.
RR factor는 재시도 레이트 정보, 통신 프로토콜 모드 정보 중 RSSI 정보 중 적어도 하나에 기초하여 할당된 수치 값이 될 수 있다. 예를 들어, 프로토콜이 802.11a/b/g이면, RR factor = 0.7이고, HT mode가 HT20이면, RR factor = 0.7일 수 있다. HT mode가 HT40이고 프로토콜이 802.11n이고 RSSI> -60 이면, RR factor = 2.1일 수 있다. HT mode가 HT40이고 프로토콜이 802.11n이고 RSSI < -60 이면, RR factor = 0.9일 수 있다. HT mode가 HT40이고 프로토콜이 802.11ac이고 RSSI> -60 이면, RR factor = 1.2일 수 있다. HT mode가 HT80이고 프로토콜이 802.11ac이고 RSSI> -60 이면, RR factor = 2.1일 수 있다. HT mode가 HT40/HT80, 프로토콜이 802.11ac, RSSI < -60 이면, RR factor = 0.4일 수 있다.
RSSI 정보는, 무선 통신 환경에서 수신 신호 강도를 의미한다. dBm 단위로 나타내어질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. RSSI는 무선 수신기에 수신되는 신호 전력을 의미하므로, 안테나의 이득이나 회로 내부의 손실, 케이블 손실 등을 고려하지 않는다. 이에 따라 RSSI 수치가 높을수록 수신 신호 강도는 강하게 된다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 애플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

  1. 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법에 있어서,
    적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계;
    상기 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하는 단계;
    상기 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하는 단계; 및
    상기 분류된 상태 데이터를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 상기 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 상기 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하되,
    상기 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법은,
    상기 태양광 발전 시스템에 포함된 복수개의 설비 별로 획득되는 상태 데이터를 Start Bit와 End Bit의 식별자를 이용하여 정의하고, 상기 복수개의 설비의 속성에 따라 상태 데이터를 1차적으로 분류하는 단계;
    상기 설비의 속성에 따라 1차적으로 분류된 제 1 항목의 모든 상태 데이터를 데이터의 원래 포맷에 따라 n개의 항목으로 2차적으로 분류하는 단계;
    상기 2차적으로 n개의 항목의 상태 데이터를 데이터 분석 목적에 따라 요구되는 표준 데이터 포맷으로 변환하는 단계; 및
    상기 제 1 항목의 모든 상태 데이터가 표준 데이터 포맷으로 변환된 후, 외부 서버에 저장하는 단계를 더 포함하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법.
  2. 삭제
  3. 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법에 있어서,
    적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계;
    상기 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하는 단계;
    상기 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하는 단계; 및
    상기 분류된 상태 데이터를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 복수의 상태 데이터를 획득하는 단계는,
    상기 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 상기 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 상기 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하되,
    상기 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법은,
    상기 복수의 태양광 발전시스템에 포함된 각각의 제 1 설비에서 획득된 상태 데이터의 평균 동작값들으로부터 표준 동작값의 범위를 결정하는 단계;
    제 1 태양광 발전시스템의 제 1 설비에서 실시간으로 획득한 제 1 상태 데이터가 표준 동작값 범위에 포함되는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제 1 상태 데이터가 표준 동작값 범위를 벗어나는 경우, 상기 제 1 태양광 발전 시스템의 셀 모듈에서 측정된 수평 일사량, 수직 일사량, 조도, 대기 온도, 외부 습도 및 외부 공기질을 포함하는 주변환경정보를 획득하는 단계;및
    상기 주변환경정보를 반영하여 계산한 제 1 태양광 발전시스템의 전력량이 기 정해진 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 제 1 설비의 고장 진단 정보를 생성하는 단계를 더 포함하는, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    제 2 태양광 발전 시스템의 인버터로부터 획득한 상태 데이터로부터 실제 출력 전력량을 산출하는 단계;
    상기 제 2 태양광 발전 시스템의 인버터로부터 획득한 상태 데이터로부터 하기 수학식 1을 이용하여 상기 제 2 태양광 발전 시스템의 발전 효율(Es)을 계산하는 단계;
    상기 제 2 태양광 발전 시스템의 실제 출력 전력량 및 시스템의 발전 효율로부터 소정의 예측 시점에서의 예상 출력 전력량을 산출하는 단계;
    상기 제 2 태양광 발전 시스템으로부터 획득한 상태 데이터로부터 획득한 온도손실계수, 선로 손실 계수, 인버터 손실 계수를 이용하여 하기 수학식 2에 의한 손실오차(ERR)을 결정하는 단계; 및
    상기 제 2 태양광 발전 시스템의 손실오차(ERR)가 하기 수학식 3에 의해 산출된 기준 표준편차(μ)보다 큰 경우 상기 제 2 태양광 발전 시스템의 고장 진단 정보를 생성하는 단계를 포함하고,
    [수학식 1]
    Figure 112022501618010-pat00005

    (여기서, Ef는 인버터가 셀 모듈로부터 수신한 데이터에 기반하여 산출된 출력 전력을 나타내며, Ei는 경사면 일사강도, k는 태양의 위상 변화에 따른 보정계수, A는 셀 모듈들의 면적을 나타냄)
    [수학식 2]
    Figure 112022501618010-pat00006

    (여기서, Ll 은 선로 손실 계수, Tl은 온도 손실 계수, Il은 인버터 손실계수, a는 제 1 비례상수, b는 제 2 비례상수를 나타냄)
    [수학식 3]
    Figure 112022501618010-pat00007

    (여기서, μ는 기준 표준 편차, 예측 시점(tx) 이전의 미리 설정된 기간동안에 대하여 얻은 n개의 실제 출력 전력량(TGF) 데이터, TL은 선형 추세선(TL)을 나타냄), 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 방법.
  5. 태양광 발전 시스템의 상태 데이터를 센싱하는 센서부;
    상기 상태 데이터를 송수신하는 통신부;
    적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 적어도 하나의 프로세서가 적어도 하나의 단계를 수행하도록 지시하는 명령어들(instructions)을 저장하는 메모리를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    적어도 두 개 이상의 다른 유형을 포함하는 복수의 태양광 발전 시스템으로부터 생성되는 복수의 상태 데이터를 획득하고,
    상기 복수의 상태 데이터의 서로 다른 프로토콜을 기 정해진 표준 프로토콜로 변환하고
    상기 변환된 상태 데이터를 획득한 시기의 속성에 따라, 기기제작사, 기기종류, 기기발전상태, 기기발전현황 및 기기오류상태 중 어느 하나로 분류하고,
    상기 분류된 상태 데이터를 저장하며,
    상기 태양광 발전 시스템에 포함된 태양광 셀 모듈들 각각의 위치에 따른 수직 일사량, 수평 일사량, 모듈의 온도 및 외기의 온도를 고려한 전력량을 측정하고, 상기 태양광 셀 모듈들 전체 출력 전력량에 대한 각각의 태양광 셀 모듈의 평균 출력 전력량을 계산하고, 상기 평균 출력 전력량이 기준치에 도달하는지 여부에 따른 고장 진단 정보를 획득하는 것을 특징으로 하되,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 태양광 발전 시스템에 포함된 복수개의 설비 별로 획득되는 상태 데이터를 Start Bit와 End Bit의 식별자를 이용하여 정의하고, 상기 복수개의 설비의 속성에 따라 상태 데이터를 1차적으로 분류하고,
    상기 설비의 속성에 따라 1차적으로 분류된 제 1 항목의 모든 상태 데이터를 데이터의 원래 포맷에 따라 n개의 항목으로 2차적으로 분류하며,
    상기 2차적으로 n개의 항목의 상태 데이터를 데이터 분석 목적에 따라 요구되는 표준 데이터 포맷으로 변환하고,
    상기 제 1 항목의 모든 상태 데이터가 표준 데이터 포맷으로 변환된 후, 외부 서버에 저장하는 것인, 태양광 발전 시스템에서 수집한 데이터를 통합적으로 관리하여 설비의 상태를 자동으로 모니터링하는 장치.
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