KR20130027777A - 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법 - Google Patents

측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 출원은 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각각의 전원을 오프하지 않고도 시간을 동기화할 수 있는 난수를 발생시켜 각 모듈의 전력량을 측정할 때의 시간차를 발생하지 않게 하여 조도, 일사량 등의 영향을 받지 않게 함으로써, 전력량 측정 오류율을 낮출 수 있는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
그 기술적 구성은 태양전지를 종 및 횡으로 연결하여 생산된 전기를 모으는 적어도 하나 이상의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈로 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 센서; 상기 태양광 모듈이 집적하는 전압을 측정하는 전압계; 상기 태양광 모듈에 흐르는 전류를 측정하는 전류계; 상기 태양광 모듈에 부착되어 데이터를 송, 수신하는 모듈 안테나; 및 상기 태양광 모듈로 상기 데이터를 송신하도록 명령 및 일정 시간마다 난수를 발생하여 송신하는 수집 장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ANALYZING POWER OF SOLAR CELL MODULE WHICH CAN BE SYNCHRONZIED SETTING TIME}
본 출원은 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 현장에 설치 후 태양광 모듈의 발전 전력 상대 비교 분석을 통하여 문제 여부 및 문제 모듈을 판단할 수 있는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 태양광 발전기는 태양 에너지의 무공해성, 무한정성에 힘입어 지구 환경 문제와 미래 에너지원의 다각화 대책으로서 선진 각국에서 활발히 연구 개발이 진행되고 있으며, 현재 전세계는 탄소발생량을 줄여 지구 환경을 보존할 수 있는 친환경적 에너지 개발에 많은 관심에 힘입어 태양광 발전기의 개발이 활성화되고 있다.
그런데, 태양광 발전기는 생산업체에서 생산된 뒤, 설치업자에게 인계되어 소비자가 요구한 설치 장소로 이동중 또는 발전기 설치중에 외부의 충격에 의해 파손이 발생하여 출하된 태양광 발전기가 생산업체로 반품이 이루어지는 경우가 많았다.
이러한 외부 충격에 의해 고장이 발생한 경우에 충격의 정도와 충격이 발생한 시점에 대한 추정이 어려워 손해 발생의 책임소재가 불명확하여 생산업체가 손해를 감수해야만 했었고, 태양광 발전기의 보급율이 높아져 관리대상이 확대되고 있는 상황으로 이를 원격지의 통합관리에 대한 요구는 증대되고 있다.
그러나, 종래의 운용관리는 대형사업장을 대상으로만 행해졌고, 운용관리를 위해 태양광 발전기에 부가되는 장치는 고가의 장비로 소형 사업장 또는 일반 가정으로는 이용할 수 없어 소형사업장이나 가정에 설치되어 운용중인 태양광 발전기가 정상적인 전력을 생산하지 못하는 경우, 태양광 발전기의 장애/고장의 발생 감지와 발생원인에 대해 즉각적인 처리 작업이 용이하지 않았다.
도 1은 종래 기술에 따른 태양광 발전기의 운용관리 시스템 및 방법에 따른 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 태양광 발전기의 운용관리 시스템은 출원번호 10-2009-0062857 에 게재되어 있으며, 태양광 발전기의 운용관리 시스템(이하 '운용관리 시스템'이라 한다.)은 운용관리 에이전트 장치(이하 '에이전트'라 한다.)와 무선중계기(AP, 이하 '중계기'라 함)와 운용관리 매너저 장치(이하 '매니저'라 한다)로 구성된다.
태양광 발전기와 운용관리 에이전트 장치가 결합되고(이하 태양광 발전기와 에이전트는 '태양광 발전기 시스템'이라 한다), 에이전트는 태양광 발전기(이하 '발전기'라 함)에 부착되어 충격감지, 조도측정 및 생산전력을 측정하고, 측정된 정보를 중계기를 통해 매니저로 정보를 전달하는 기능을 수행한다.
여기서, 운용자가 매니저를 통하여 정보를 요구했을때, 요구받은 정보를 제공하는 기능도 담당한다. 에이전트 장치와 무선중계기는 무선으로 통신하며, 중계기는 하나 이상의 에이전트와 무선으로 연결되고, 매니저와는 유선으로 연결되어 에이전트와 매니저간의 통신상의 연결을 가능하게 한다.
즉, 중계기의 주요 역할은 에이전트와 매니저간의 통신결합을 위한 것으로 중계기는 에이전트 또는 매니전간의 유선 또는 무선 통신을 모두 가능하다. 특히, 에이전트와 매니저의 연결을 위한 통신망으로 이동통신망을 이용하는 경우에는 중계기는 휴대폰이 그 역할을 수행한다.
매니저는 중계기를 통하여 에이전트로부터의 충격정보, 조도 및 생산전력정보를 전송받아, 태양광 발전기 판넬의 불량 및 태양광 발전기의 이상유무를 관리하는 역할을 수행하며, 운용관리를 위해 필요한 정보를 에이전트로 요청하기도 한다.
그러나, 상기 개시된 기술은 현장에서 직접적으로 전류, 전압 및 전력을 측정하여 순시 전압, 순시 전력 및 일사량 대비 전력을 비교하지 못하고, 전력량을 측정하기 위해서는 각 모듈의 전원을 오프(off)한 후에서야 비로소 태양광 모듈의 고장 여부를 판정할 수 있었으며, 각 모듈의 시간을 동기화시켜 일정 시간에 데이터를 수집하는 것이 아니라, 각각의 전원을 오프한 상태에서 모듈의 전력량을 측정하였으므로 각 모듈의 전력량을 측정할 때의 시간 차가 발생하여 조도, 일사량 등의 영향으로 전력량이 오측정되는 경우가 많은 등의 문제점이 있었다.
본 출원은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 현장에서 직접적으로 전류, 전압 및 전력을 측정하여 순시 전압, 순시 전력 및 일사랑 대비 전력을 비교할 수 있는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 각 모듈의 전원을 오프하지 않고도 각 모듈의 전력량을 측정할 수 있어 각 모듈의 고장 여부를 판정할 수 있는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 각각의 전원을 오프하지 않은 상태에서, 시간을 동기화할 수 있는 난수를 발생시켜 각 모듈의 전력량을 측정할 때의 시간차를 발생하지 않게 하고, 조도, 일사량의 영향을 받지 않음으로써, 전력량 측정 오류율을 낮출 수 있는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 출원은 실시예들 중에서, 태양전지를 종 및 횡으로 연결하여 생산된 전기를 모으는 적어도 하나 이상의 태양광 모듈; 상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈로 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 센서; 상기 태양광 모듈이 집적하는 전압을 측정하는 전압계; 상기 태양광 모듈에 흐르는 전류를 측정하는 전류계; 상기 태양광 모듈에 부착되어 데이터를 송, 수신하는 모듈 안테나; 및 상기 태양광 모듈로 상기 데이터를 송신하도록 명령 및 일정 시간마다 난수를 발생하여 송신하는 수집 장치;를 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 수집 장치는 일정 시간마다 난수를 발생하여 상기 데이터를 얻기 위해, 태양광 모듈로 명령을 송신하는 수집기; 상기 수집기로부터 얻은 데이터를 디스플레이하는 표시기; 및 상기 태양광 모듈로 난수를 발생하여 송신 및 상기 데이터를 수집하기 위해 수신하기 위하여 상기 수집 장치에 부착된 수집 안테나; 를 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 수집 안테나와 상기 모듈 안테나는 지그비(ZigBee) 통신으로 송, 수신하는 것을 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
실시예들 중에서, 일정 시간마다 수집장치에서 난수를 발생하여, 상기 수집장치에서 각 태양광 모듈로 데이터를 요구하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 데이터를 요구받은 각 태양광 모듈이 상기 난수를 붙여 각 태양광 모듈의 전압을 송신하는 제2 단계; 상기 수집장치에서 송신한 난수와 태양광 모듈에서 송신한 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 제3 단계; 및 상기 순시 전압 및 일사량 대비 전압보다 작은 경우, 작은 데이터가 검출된 태양광 모듈의 고장임을 알리는 제4 단계; 를 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
일 실시예에서, 상기 제3 단계는 상기 수집장치에 수집된 데이터에 붙은 상기 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 단계; 로 대체가능한 것을 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
실시예들 중에서, 일정 시간마다 수집장치에서 난수를 발생하여, 상기 수집장치에서 각 태양광 모듈로 데이터를 요구하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 데이터를 요구받은 각 태양광 모듈이 각 태양광 모듈 내의 난수 발생기에서 발생된 난수를 붙여 각 태양광 모듈의 전압을 송신하는 제2 단계; 상기 수집장치에서 송신한 난수와 태양광 모듈에서 송신한 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 제3 단계; 상기 순시 전압 및 일사량 대비 전압보다 작은 경우, 작은 데이터가 검출된 태양광 모듈의 고장임을 알리는 제4 단계; 를 이용하여 과제를 해결할 수 있도록 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 상기와 같은 구성을 갖는 본 출원의 개시된 기술은 각각의 모듈에 전압계 및 전류계를 설치함으로써, 기준치와 상이할 경우 현장에서 직접 순시 전압, 순시 전력 및 일사량 대비 전력을 상대 비교하여 태양광 모듈의 고장 여부를 판정할 수 있고, 각 모듈의 전원을 오프하지 않고도 각 모듈의 전력량을 측정할 수 있어 각 모듈의 고장 여부를 판정할 수 있으며, 각각의 전원을 오프하지 않고도 시간을 동기화할 수 있는 난수를 발생시켜 각 모듈의 전력량을 측정할 때의 시간차를 발생하지 않게 하여 조도, 일사량 등의 영향을 받지 않게 함으로써, 전력량 측정 오류율을 낮출 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 발전기의 운용관리 시스템 및 방법을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치가 실행되는 것을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치가 실행되는 것을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치의 송, 수신 방법을 도시한 블록도이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이하, 본 출원에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치를 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치는 태양광 모듈(10)과, 전류계(20)와, 전압계(30)와, 모듈 안테나(40)와, 수집장치(50)와, 수집 안테나(60)와, 온도 센서(70)와, 일사량 센서(80)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 태양광 모듈(Solar Module, 10)은 태양전지를 종 및 횡으로 연결하여 결합한 형태로, 개별 태양전지에서 생산된 전기가 모듈에 동시에 모이게 되며, 태양전지를 많이 붙일수록 발전 용량은 커지게 되고, 200W 내외로 규격이 확대될 수 있다.
전류계(20)는 상기 태양광 모듈(10)이 발전 용량에 따라 1 부터 n 개까지 다수개 연결하여 결합할 수 있는데, 태양광 모듈(10)의 전류를 측정하기 위해 직렬로 1 개만 연결된다.
상기 전류계(20)는 사용시 상기 태양광 모듈(10)에 직렬로 연결해야 하며, 전류계(20)의 극이 바뀌면 미터기의 지침도 반대로 움직이므로 바뀌지 않도록 설치해야하며, 전류계(20)의 내부저항으로 인한 전압 강하가 발생하면 정확한 전류를 측정하기 어렵기 때문에, 작은 내부저항값을 가지는 전류계(20)를 사용하여 측정의 정확도를 높이도록 한다.
또한, 높은 정밀도를 요구할 경우, 미리 전류계의 내부저항을 조사하여 오차를 보정해주어야 하는데, 측정해야 할 전류의 크기가 매우 클 경우, 가동코일에 병렬연결된 분류기(分流器)를 이용하면 수십 암페어에서 수백 암페어의 대전류(大電流)를 읽을 수 있고, 반대로 전류계로 측정할 수 없는 매우 작은 전류를 알고 싶을 때는 검류계(檢流計)를 이용하며, 이는 태양광 모듈(10)의 개수 및 크기에 따라 적절히 선택가능하다.
그리고, 상기 전류계(20)는 디지털전류계를 이용할 수도 있는데, 그 이유는 디지털전류계는 전류계 내부에 장착된 표준저항기에 전류를 흘린 후, 전압 강하를 측정하기 때문에, 측정된 전압으로 전류를 계산하고 디지털 신호로 변환하여 숫자로 나타내기 때문에 측정값을 정확히 읽어낼 수 있기 때문이다.
또한, 전압계(30)는 n 개의 태양광 모듈(10)의 숫자와 대응되도록 n 개의 전압계(30)를 설치하도록 하며, 각 태양광 모듈(10)에 걸리는(Drop) 전압을 측정하게 된다.
상기 전압계(30)는 측정 결과가 눈금으로 표시되는 지시 전압계, 숫자로 표시되는 디지털 전압계 등을 이용할 수 있으며, 상기 태양광 모듈(10) 1 개당 1 개의 전압계(30)를 병렬로 설치하도록 하는데, 그 이유는 전압은 병렬연결했을 때 일정하기 때문이고, 이에 따라 전압을 측정하기 위해 전압계(30)는 병렬로 접속하도록 한다.
그리고, 전압계(30)는 직류 전압을 측정하는데 사용되며, 정밀도가 비교적 우수함과 동시에 주위 조건에 별다른 영향을 받지 않아 안정적인 가동코일형 전압계, 직류 및 교류 겸용 전압계로 상당히 정밀한 값을 얻을 수 있는 전류력계 전압계 등을 태양광 모듈(10)의 수 및 환경의 변화에 따라 다양하게 사용할 수 있다.
여기서, 디지털전압계는 측정 전압을 디지털신호로 변환하여 숫자로 표시하고, 지시 전압계보다 정밀도가 높으며, 필요시 전압의 측정 결과를 디지털 형태로 도출하여 컴퓨터로 처리가능하여 디지털 전압계를 사용할 수도 있다.
모듈 안테나(40)는 상기 태양광 모듈(10)에 각각 배치되어 상기 수집장치(50)로부터 데이터 송신 요청을 받으면, 상기 모듈 안테나(40)를 통해 태양광 모듈(10)의 데이터를 상기 수집장치(50)에 송신하도록 설치된다.
수집장치(50)는 데이터 수집기(51)와, 표시기(53)를 포함하여 이루어지고, 상기 수집기(50)에서는 수집 안테나(60)를 통하여 데이터를 태양광 모듈(10)로 요청하여 수신받게 되고, 상기 데이터들을 분석하여 어떤 태양광 모듈(10)에 문제가 있는 것인지의 여부를 파악하며, 파악된 데이터들을 표시기(53)에 디스플레이하게 된다.
수집 안테나(60)는 상기 모듈 안테나(40)와 송, 수신이 가능하도록 이루어지며, 통신 방법은 지그비(ZigBee)를 이용하는데, 여기서 지그비는 무선 개인 통신망(WPAN)을 위해, IEEE 802.15.4 저전력 디지털 라디오를 사용하도록 되어 있고, 블루투스와 같은 다른 무선 개인 통신망(WPANs)들과는 달리, 지그비는 비교적 저렴하고 간단한 기술이다.
또한, 적은 데이터 전송량, 적은 전력 소모량, 보안성을 갖춘 네트워킹 등에 최적화되어 있으며, 저가이기 때문에 무선 제어 및 모니터링 응용분야에 광범위하게 배치될 수 있고, 저전력이기 때문에 배터리 수명도 길어지며, 메시 네트워킹 기능을 하기 때문에 넓은 영역 범위에서 고 수준의 신뢰성을 제공할 수 있다.
온도 센서(70)는 온도의 변화에 응답하는 센서로서, 온도의 변화를 감지하여 온도 관리를 자동화하는 데 이용되는데, 본 출원의 기술에서는 상기 온도 센서(70)는 각 태양광 모듈(10)에 부착되어 상기 각 태양광 모듈(10)의 온도를 측정하도록 부착되어 있다.
일사량 센서(80)는 포토 다이오드(Photodiode)로 이루어질 수 있으며, 상기 포토 다이오드는 반도체 다이오드의 일종으로 광 다이오드라고도 하며, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환한다.
여기서, 포토 다이오드는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 광센서의 한 종류이며, 이는 반도체의 PN 접합부에 광검출 기능을 추가한 것이며, 빛이 다이오드에 닿으면 전자와 양의 전하 정공이 생겨서 전류가 흐르게 되고, 전압의 크기는 빛의 강도에 거의 비례한다.
포토 다이오드는 응답 속도가 빠르고, 감도 파장이 넓으며, 광전류의 직진성이 양호하다는 특징이 있으므로, 빛의 세기를 정확하게 측정하기 위하여 활용되기도 하고, 포토 트랜지스터(Photo Transistor)의 구성과 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 기능면에서 유사하나, 포토 트랜지스터는 빛을 쪼였을 때 전류가 증폭되어 발생하기 때문에 포토 다이오드에 비해 빛에 더 민감하고 반응 속도는 느리다.
따라서, 빛을 감지할 수 있고 일사량을 측정할 수 있는 것이면, 설치된 필드 크기에 따라, 또는 태양광 모듈(10)의 개수에 따라 상기 기재된 포토 다이오드 등을 제외하고라도 다양한 일사량 감지기가 설치될 수 있다.
도 3은 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치가 실행되는 것을 도시한 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 출원의 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치(1)는 일정 시간마다 수집장치(50)에서 난수를 발생하는 것으로 시작된다(S100).
그리고, 수집장치(50)에서는 2 개의 칸 중 한 곳에는 상기 단계(S100)에서 발생된 난수를 집어 넣고, 나머지 한 곳은 빈 채로 상기 태양광 모듈(10)의 모듈 안테나(40)로 수집 안테나(60)를 통하여 데이터 요구 명령을 송신하게 된다(S110).
한편, 각각의 태양광 모듈(10)에서는 상기 명령을 송신받게 되면, 태양광 모듈(10)에 직렬 연결된 전류계(20)로부터 전류를, 각각의 태양광 모듈(10)에 병렬로 연결된 전압계(30)로부터 전압을, 각각의 태양광 모듈(10)에 부착된 온도 센서(70), 일사량 센서(80)로부터는 온도, 일사량 등을 수집하게 된다.
그리고 나서, 수집된 각각의 전압, 온도, 일사량 및 1 개의 전류계(20)에서 수집한 전류 데이터를 상기 단계(S100)에서 발생된 난수를 다른 한 칸에 넣고, 즉 난수와 데이터를 붙여서 수집장치(50)로 송신하게 된다(S120).
그리고 나면, 수집장치(50)에서는 수집장치(50)에서 송신한 난수와, 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 일치하는 지의 여부를 확인하게 된다(S130).
그 이유는, 약 1 분 단위로 난수가 발생되는데, 1 분이 지나서 태양광 모듈(10)에서 송신된 데이터는 정확한 시간의 동기화가 이루어지지 않고, 일정 시간이 흐르고 난 후 송신된 데이터이기 때문에, 각 태양광 모듈(10)의 고장을 확인하는데 정확하지 않은 데이터이기 때문이다.
예를 들어, 12시에 동기화되어 발생된 난수가 1234라고 가정하고, 12시 10분에 동기화되어 발생한 난수가 1256이라고 가정하면, 12시에 각 태양광 모듈(10)이 측정한 온도, 일사량 등과, 12시 10분에 각 태양광 모듈(10)이 측정한 온도, 일사량 등은 태양의 고도에 따라 다를 수 있기 때문에, 각각 다른 시간에 측정된 데이터를 가지고 상호 비교를 하게 되는 경우, 12시 10분에 도착한 데이터가 정확한 값일지라도, 태양의 고도의 변화로 인해 데이터 값이 달라지게 됨으로 인한 오류를 간과하고, 12시 10분에 송신한 태양광 모듈(10)을 고장을 판단할 수 있기 때문이다.
그리고, 상기 일정 시간은 30초 내지 5 분으로 한다.
따라서, 수집장치(50)에서 송신한 난수와 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 일치하는지의 여부를 판단하고(S130), 동일한 경우 시간 동기화, 즉 동일한 시간에 측정된 데이터이므로 유효한 데이터로 입력시킨다(S140).
그리고 나서, 각각의 태양광 모듈(10)의 고장을 확인하기 위하여, 순시 전압과 각각의 태양광 모듈(10)의 전압값을 비교하고(S150), 상기 전압값이 낮은 경우 일사량 대비 전압과 각 태양광 모듈(10)의 전압값을 비교한다(S160).
각 단계(S150, S160) 모두 순시 전압, 일사량 대비 전압보다 낮은 경우, 태양광 모듈(10)의 고장이라고 판단을 하고, 1 부터 n 까지의 태양광 모듈(10) 중 어느 곳에서 낮은 전압값이 나왔는지를 판단 가능하므로, 현장에서 바로 전원을 끄지 않고도 실시간으로 어느 태양광 모듈(10)이 고장이 발생하였고, 교체를 필요로 하는지를 손쉽게 판단가능하다(S170).
만약, 상기 단계(S150)에서 순시 전압보다 각 데이터 전압이 높은 경우일지라도, 일사량 대비 전압값을 각 데이터 전압값과 비교하여 일사량 대비 전압값이 높은 경우에는 고장으로 판단하는 단계(S170)으로 이동하고, 만약 그렇지 않은 경우에는 본 출원의 기술에 따른 알고리즘을 종료한다.
또한, 상기 단계(S130)에서 수집 장치(50)에서 송신한 난수와, 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 동일하지 않을 경우, 시간의 동기화가 맞춰지지 않은 경우이므로 상기 단계(S100)으로 돌아가 다시 난수를 발생시켜 동기화시킨다.
도 4는 본 출원의 일 실시예에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치가 실행되는 것을 도시한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 출원의 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치(1)는 일정 시간마다 수집장치(50)에서 난수를 발생하는 것으로 시작된다(S100).
그리고, 수집장치(50)에서는 2 개의 칸 중 한 곳에는 상기 단계(S100)에서 발생된 난수를 집어 넣고, 나머지 한 곳은 빈 채로 상기 태양광 모듈(10)의 모듈 안테나(40)로 수집 안테나(60)를 통하여 데이터 요구 명령을 송신하게 된다(S110).
한편, 각각의 태양광 모듈(10)에서는 상기 명령을 송신받게 되면, 태양광 모듈(10)에 직렬 연결된 전류계(20)로부터 전류를, 각각의 태양광 모듈(10)에 병렬로 연결된 전압계(30)로부터 전압을, 각각의 태양광 모듈(10)에 부착된 온도 센서(70), 일사량 센서(80)로부터는 온도, 일사량 등을 수집하게 된다.
그리고 나서, 수집된 각각의 전압, 온도, 일사량 및 1 개의 전류계(20)에서 수집한 전류 데이터를 상기 단계(S100)에서 발생된 난수를 다른 한 칸에 넣고, 즉 난수와 데이터를 붙여서 수집장치(50)로 송신하게 된다(S120).
그리고 나면, 수집장치(50)에서는 수집장치(50)에서 송신한 난수와, 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 일치하는 지의 여부를 확인하게 된다(S130).
그 이유는, 약 1 분 단위로 난수가 발생되는데, 1 분이 지나서 태양광 모듈(10)에서 송신된 데이터는 정확한 시간의 동기화가 이루어지지 않고, 일정 시간이 흐르고 난 후 송신된 데이터이기 때문에, 각 태양광 모듈(10)의 고장을 확인하는데 정확하지 않은 데이터이기 때문이다.
예를 들어, 12시에 동기화되어 발생된 난수가 1234라고 가정하고, 12시 10분에 동기화되어 발생한 난수가 1256이라고 가정하면, 12시에 각 태양광 모듈(10)이 측정한 온도, 일사량 등과, 12시 10분에 각 태양광 모듈(10)이 측정한 온도, 일사량 등은 태양의 고도에 따라 다를 수 있기 때문에, 각각 다른 시간에 측정된 데이터를 가지고 상호 비교를 하게 되는 경우, 12시 10분에 도착한 데이터가 정확한 값일지라도, 태양의 고도의 변화로 인해 데이터 값이 달라지게 됨으로 인한 오류를 간과하고, 12시 10분에 송신한 태양광 모듈(10)을 고장을 판단할 수 있기 때문이다.
그리고, 상기 일정 시간은 30초 내지 5 분으로 한다.
따라서, 수집장치(50)에서 송신한 난수와 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 일치하는지의 여부를 판단하고(S130), 동일한 경우 시간 동기화, 즉 동일한 시간에 측정된 데이터이므로 유효한 데이터로 입력시킨다(S140).
그리고 나서, 각각의 태양광 모듈(10)의 고장을 확인하기 위하여, 각각의 태양광 모듈(10)의 전압값 중 일정 오차 범위 외의 데이터가 있는지의 여부를 확인한다(S151).
여기서, 일정 오차 범위 외의 데이터가 있는 경우, 일사량 대비 전압 중 일정 오차 범위 외의 데이터가 있는지의 여부도 확인하고(S161), 상기 단계(S151, S161) 중 어느 하나라도 오차 범위 외의 데이터가 있다면, 태양광 모듈(10)의 고장이라고 판단을 하고, 1 부터 n 까지의 태양광 모듈(10) 중 어느 곳에서 낮은 전압값이 나왔는지를 판단 가능하므로, 현장에서 바로 전원을 끄지 않고도 실시간으로 어느 태양광 모듈(10)이 고장이 발생하였고, 교체를 필요로 하는지를 손쉽게 판단가능하다(S170).
만약, 상기 단계(S150)에서 각 데이터 전압 중 일정 오차 범위 내라도 일사량 대비 전압 중 일정 오차 범위 외의 데이터가 있다면, 고장으로 판단하는 단계(S170)으로 이동하고, 만약 그렇지 않은 경우에는 본 출원의 기술에 따른 알고리즘을 종료한다.
또한, 상기 단계(S130)에서 수집 장치(50)에서 송신한 난수와, 태양광 모듈(10)에서 송신한 난수가 동일하지 않을 경우, 시간의 동기화가 맞춰지지 않은 경우이므로 상기 단계(S100)으로 돌아가 다시 난수를 발생시켜 동기화시킨다.
도 5는 본 출원에 따른 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치의 송, 수신 방법을 도시한 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수집장치(50)에서 시간을 동기화시키기 위해서 난수를 발생시켜 태양광 모듈(10)로 송신하면, 상기 태양광 모듈(10)은 상기 발생된 난수에 일사량, 온도, 전압, 전류 등의 데이터만을 붙여 보낼 수도 있다.
또는, 동일한 시간 동기화를 위하여 태양광 모듈(40)에서도 동일한 난수를 발생시켜 상기 데이터와 함께 발생시켜 보내어 시간을 동기화시키는 방법을 채택할 수도 있다.
전자의 방법은 시간의 동기화의 정밀도를 높일 수 있지만, 태양광 모듈(10)에도 시간 동기화할 수 있는 난수 발생기를 장착해야하고, 후자의 방법은 동기화된 데이터만 모아서 비교하므로, 재 동기화가 이루어질 수 없으므로 모든 태양광 모듈(10)의 오류를 검출해낼 수 없다는 단점이 있다.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1: 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치
10: 태양광 모듈 20: 전류계
30: 전압계 40: 모듈 안테나
50: 수집장치 51: 수집기
53: 표시기 60: 수집 안테나
70: 온도센서 80: 일사량 센서

Claims (9)

  1. 태양전지를 종 및 횡으로 연결하여 생산된 전기를 모으는 적어도 하나 이상의 태양광 모듈;
    상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈의 온도를 측정하는 온도 센서;
    상기 태양광 모듈에 부착되어 상기 태양광 모듈로 입사되는 일사량을 측정하는 일사량 센서;
    상기 태양광 모듈이 집적하는 전압을 측정하는 전압계;
    상기 태양광 모듈에 흐르는 전류를 측정하는 전류계;
    상기 태양광 모듈에 부착되어 데이터를 송, 수신하는 모듈 안테나; 및
    상기 태양광 모듈로 상기 데이터를 송신하도록 명령 및 일정 시간마다 난수를 발생하여 송신하는 수집 장치;
    를 포함하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수집 장치는
    일정 시간마다 난수를 발생하여 상기 데이터를 얻기 위해, 태양광 모듈로 명령을 송신하는 수집기;
    상기 수집기로부터 얻은 데이터를 디스플레이하는 표시기; 및
    상기 태양광 모듈로 난수를 발생하여 송신 및 상기 데이터를 수집하기 위해 수신하기 위하여 상기 수집 장치에 부착된 수집 안테나;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수집 안테나와 상기 모듈 안테나는 지그비(ZigBee) 통신으로 송, 수신하는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전압계는 상기 태양광 모듈의 개수만큼 상기 태양광 모듈에 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전류계는 상기 태양광 모듈과 직렬로 1 개만 연결되는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석장치.
  6. 일정 시간마다 수집장치에서 난수를 발생하여, 상기 수집장치에서 각 태양광 모듈로 데이터를 요구하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 데이터를 요구받은 각 태양광 모듈이 상기 난수를 붙여 각 태양광 모듈의 전압을 송신하는 제2 단계;
    상기 수집장치에서 송신한 난수와 태양광 모듈에서 송신한 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 제3 단계; 및
    상기 순시 전압 및 일사량 대비 전압보다 작은 경우, 작은 데이터가 검출된 태양광 모듈의 고장임을 알리는 제4 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 수집장치에 수집된 데이터에 붙은 상기 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 단계;
    로 대체가능한 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석방법.
  8. 일정 시간마다 수집장치에서 난수를 발생하여, 상기 수집장치에서 각 태양광 모듈로 데이터를 요구하는 제1 단계;
    상기 제1 단계에서 데이터를 요구받은 각 태양광 모듈이 각 태양광 모듈 내의 난수 발생기에서 발생된 난수를 붙여 각 태양광 모듈의 전압을 송신하는 제2 단계;
    상기 수집장치에서 송신한 난수와 태양광 모듈에서 송신한 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 제3 단계;
    상기 순시 전압 및 일사량 대비 전압보다 작은 경우, 작은 데이터가 검출된 태양광 모듈의 고장임을 알리는 제4 단계;
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 단계는
    상기 수집장치에 수집된 데이터에 붙은 상기 난수가 동일한 경우, 유효 데이터로 취급하고 상기 태양광 모듈의 고장을 검출하기 위해 순시 전압 및 일사량 대비 전압과 비교하는 단계;
    로 대체가능한 것을 특징으로 하는 측정시간 동기화된 태양광 모듈 전력분석방법.
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