KR20230051990A

KR20230051990A - 플로팅 회로를 이용한 활선 상태의 dc 선로에서의 누설저항 측정방법

Info

Publication number: KR20230051990A
Application number: KR1020210135052A
Authority: KR
Inventors: 권우현; 이상원; 권수환
Original assignee: 주식회사 디케이
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2023-04-19
Also published as: KR102579094B1

Abstract

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 태양광발전장치에서 생성되는 고전압의 발전전압을 샘플링하고, 이를 절연시켜 저전압으로 만들어 사용하는 샘플-절연-계측 원리를 사용하며, DC 선로의 +/- 양측에 동시에 존재하는 누설저항 및 누설 커패시터의 존재를 검출할 수 있는 누설저항 및 누설 커패시터 측정방법을 제안한다. 누설저항 및 누설 커패시터 측정방법은, 태양광발전장치의 제2연결소켓과 전기적으로 연결하여, 상기 태양광발전장치를 구성하는 태양전지판의 단자로부터 접지로 누설되는 경로의 누설저항의 존부를 측정하는데 사용되는 플로팅 회로를 이용한다.

Description

플로팅 회로를 이용한 활선 상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법{Leackage resistance measurement method in DC line in live wire condition usign floating circuit}

본 발명은 누설저항 또는 절연저항 측정방법에 관한 것으로, 특히, 태양광발전장치에서 생성되는 고전압의 발전전압을 커패시터로 샘플링하고, 이를 플로팅(floating) 시켜 저 전압으로 분압하여 계측하는 샘플-절연-계측 원리를 사용하며, 누설 저항이 DC 선로 +/- 양측에 동시에 존재하는 경우 및 누설 커패시터가 포함된 경우에도 순수 누설저항을 검출할 수 있도록 하는 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법에 관한 것이다.

일반 가정에서 사용하는 상용 교류전기는 전압은 일정하고 전류가 변하는 정전압원 전기인데 반해, 태양광발전 직류전기는 상용 교류전기와는 반대로 전류가 일정하고 전압이 변하는 전류원 전기라는 특징이 있다. 다만, 태양광발전 전류의 크기는 태양빛의 세기에 따라 변동한다.

일반 상용 교류전기는 전류가 변하는 특징을 이용하여 과전류차단기나 누전차단기를 병용함으로써 비교적 쉽고 안전하게 전기를 사용할 수 있다. 과전류차단기는 화재를 방지하는 역할을 하고, 누전차단기는 감전으로 인한 인명의 손실이나 화재를 방지하는 역할을 한다.

반면에 직류전기인 태양광발전 전기는 부하가 단락되어도 전류가 상당한 크기로 증가하지 않는 특징이 있다. 아래의 표 1은 태양전지판(PV)의 규격을 설명한다.

표 1을 참조하면, 태양광발전용 전지판의 출력을 단락시켜도 최대 전류(공칭 단락전류)는 10.04A(암페어)가 흐르며, 평상시 사용하는 전류인 공칭 최대출력 동작전류 값 9.50A와 비교할 때 0.54A의 전류만 더 흐른다는 것을 알 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 모든 전류는 태양빛의 세기에 따라 다르기 때문에, 전류의 크기 자체로는 과부하라는 개념을 특정할 수 없다. 따라서 태양광발전장치에서는 단락사고를 방지하기 위한 직류 과전류보호 기능은 만들 수가 없으며, 전류 자체로는 이상 유무를 판단할 수 없다는 특징이 있다.

표 1을 참조하면, 태양전지판 1개의 공칭개방전압이 48.3V인데, 실제로는 이들을 직렬로 결합하여 약 700V 이상의 출력전압을 생성하며 인버터가 생성하는 전압이 약 200V이므로, 이하의 설명에서 저전압은 약 200V 이하의 전압을 의미하고 고전압이라고 함으로 700V 이상을 의미한다.

전기에너지는 전류와 전압의 곱으로 정의되는데, 따라서 전류의 크기는 작더라도 전압의 크기가 크거나, 전압의 크기는 작더라도 전류의 크기가 크면 높은 전기에너지를 소비할 수 있는 잠재력을 가진다. 태양광발전용 전기는 과전류는 없지만 변하는 전압 값에 의해 전기에너지의 잠재력이 변한다. 태양광발전에서 두 선간에 완전한 단락이 발생하면 전압도 0V(볼트)가 되어 특별한 문제가 발생하지 않게 되지만, 불완전한 단락이 발생하면 해당 부분이 과열되거나 아크가 발생하여 주변 절연체를 망가뜨려 결국을 화재로 이어질 가능성이 있다.

이러한 불안전한 단락의 주원인은 누설로부터 시작되며, 태양광발전의 직류 계통에서 접지 방향으로 누설(leakage)이 발생하면, 감전사고나 아크로 인한 화재 발생의 원인이 된다. 특히, 직류전기는 상용교류전기와는 달리 누전감지 소자(ZCT)가 없어서 누전을 바로 검출하기가 어려우며, 또는 2mA 이하의 누전 불감영역에서도 고전압으로 인한 위험성이 존재하므로, 기존의 누전검출기로는 검출에 한계를 가지는데, 이를 극복하기 위해서는 사고 발생을 감지하는 누전검출기보다는 누설저항을 측정하는 방식이 더 효율적이며 이상적이다. 누설저항검출기는 선로와 접지 사이의 저항치를 직접 검출함으로 전류가 흐르기 전인 1점 단락시에 미리 사고를 예방할 수 있는 장점이 있다.

반면 누전검출기는 전원발생장치 및 절연을 위한 부가적인 회로들로 인해 구성이 복잡하여 고가이면서 정밀도고 높지 않다는 문제가 있다.

특히, 누설저항이 DC 선로(태양전지판의 단자를 연결하는 전선)의 +/- 양측에 동시에 존재하는 경우 및 누설 커패시터가 존재하는 경우에도 계측 가능하도록 하는 것이 요구된다.

대한민국 등록특허: 10-1800364호(2017년 11월 16일) 대한민국 등록특허: 10-2205801호(2021년 1월 15일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 태양광발전장치에서 생성되는 고전압의 발전전압을 커패시터로 샘플링하고, 이를 플로팅시켜 저 전압으로 분압하여 계측하는 샘플-절연-계측 원리를 사용하며, 누설 저항이 DC 선로 +/- 양측에 동시에 존재하는 경우 및 누설 커패시터가 포함된 경우에도 순수 누설저항을 검출할 수 있도록 하는 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법(이하 누설저항 측정방법)을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설 저항 측정 방법은, 태양광발전장치의 제2연결소켓과 전기적으로 연결하여, 상기 태양광발전장치를 구성하는 태양전지판의 단자로부터 접지로 누설되는 경로의 누설저항의 존부를 측정하는데 사용되는 플로팅 회로를 이용하는 것으로 상기 플로팅 회로는 일 단자는 상기 제2연결소켓과 연결된 제1연결소켓의 제1단자와 연결되고 다른 일 단자는 제1릴레이에 연결되는 제1전류제한저항, 일 단자는 상기 제1연결소켓의 제3단자와 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이에 연결되는 제2전류제한저항, 일 단자가 제1릴레이에 연결되는 제1전압측정용 저항, 일 단자는 상기 제1전압측정용 저항의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이에 연결되는 제2전압측정용 저항, 일 단자가 상기 제1릴레이에 연결되는 전압감지용 저항, 일 단자는 상기 전압감지용 저항의 다른 일 단자에 연결되고, 다른 일 단자는 상기 제2릴레이에 연결되는 전압충전용 커패시터, 제1릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 전압감지용 저항의 일 단자를 상기 제1전류제한저항 및 제1전압측정용 저항의 일 단자 중 하나의 단자로 연결하는 제1릴레이, 제2릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 전압충전용 커패시터의 다른 일 단자를 상기 제2전압측정용 저항의 다른 일 단자 및 제2전류제한저항의 다른 일 단자 중 하나의 단자에 연결하는 제2릴레이 및 제3릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 제1전압측정용 저항과 상기 제2전압측정용 저항의 공통 단자를 접지단자(EARTH)와 연결하는 제3릴레이를 포함하며, 상기 제1릴레이 내지 상기 제3릴레이를 OFF 상태로 하여, 상기 전압충전용 커패시터를 방전하는 모드 0, 상기 제1릴레이와 상기 제2릴레이는 ON 상태로 하고, 상기 제3릴레이는 OFF상태로 하여, 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 1, 상기 제1릴레이와 상기 제2릴레이는 OFF 상태로 하고 상기 제3릴레이는 ON 상태로 하여, 상기 전압충전용 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1전압측정용 저항에 강하시키는 모드 2, 상기 제1릴레이는 ON 상태로 하고 상기 제2릴레이 및 상기 제3릴레이는 OFF 상태로 하여, 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 태양전지판의 음의 단자와 접지 사이에 존재하는 음의 누설저항과 분배한 전압을 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 3 및 상기 제1릴레이 및 상기 제3릴레이는 OFF 상태로 하고 상기 제2릴레이는 ON 상태로 하여 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 태양전지판의 양의 단자와 접지 사이에 존재하는 양의 누설저항과 분배한 전압을 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 4중 전부 또는 일부를 결합하여 순차적으로 수행하여 상기 태양전지판의 단자에 존재하는 누설저항 값 및 상기 태양전지판의 단자 중 적어도 한 곳에 누설 커패시터가 더 존재할 때에도 누설저항 값을 구별하여 측정한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

고전압부와 저전압부를 릴레이를 사용하여 물리적으로 완전히 고립시켜, 커패시터를 이용한 충전전압으로 누설저항을 측정함으로써, 고전압을 사용한다는 부담이 없어 어떠한 상황에서든 또는 동작 중에도 검출이 가능하며, 누설저항뿐 아니라 누설 커패시터의 존부 및 누설저항과 누설 커패시터가 혼재하고 있는 경우에도 검출할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 부동의 독립형 직류전원의 누설저항 측정회로의 일 실시 예이다.
도 2는 본 발명에 따른 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법의 실시 예를 설명한다.
도 3은 도 2에 도시된 플로팅 회로의 릴레이의 동작에 따른 모드를 구분한 것이다.
도 4는 도 2에 도시된 플로팅 회로를 구성하는 릴레이의 도 3의 모드 별 회로의 연결구성에 대해서 설명한다.
도 5는 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 경우 양의 플로팅 회로를 나타낸다.
도 6은 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 경우 음의 플로팅 회로를 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 부동의 독립형 직류전원의 플로팅 회로를 이용하여 절연저항을 구하는 방법을 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 부동의 독립형 직류전원의 플로팅 회로를 이용하여 다단 샘플링 계측 알고리즘을 이용하여 절연저항을 구하는 방법을 설명한다.
도 9 및 도 10은 누설 커패시터만 존재하는 경우의 예를 설명한다.
도 11 및 도 12는 누설 커패시터와 누설 저항이 DC 선로의 양측에 서로 배타적으로 존재하는 경우의 예를 설명한다.
도 13 및 도 14는 누설 커패시터와 누설 저항이 동시에 존재하는 경우의 예를 설명한다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에서 사용하는 부동의 독립형 직류전원의 누설저항 측정회로의 일 실시 예이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 부동의 독립형 직류전원의 누설저항 측정회로(이하 플로팅 회로, 100)는 2개의 전류제한저항(Ra, Rb), 2개의 전압측정용 저항(R3, R4), 전압감지용 저항(R1), 전압충전용 커패시터(C), 3개의 릴레이(RY1, RY2, RY3), 3개의 릴레이 구동회로(DR1, DR2, DR3), 및 버퍼(Buffer)를 포함한다.

제1전류제한저항(Ra)의 일 단자는 제1연결소켓(J11)의 제1단자(1)와 연결되고 다른 일 단자는 제1릴레이(RY1)에 연결된다.

제2전류제한저항(Rb)의 일 단자는 제1연결소켓(J11)의 제3단자(3)와 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이(RY2)에 연결된다.

제1전압측정용 저항(R3)의 일 단자는 제1릴레이(RY1)에 연결된다.

제2전압측정용 저항(R4)의 일 단자는 제1전압측정용 저항(R3)의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이(RY2)에 연결된다.

전압감지용 저항(R1)의 일 단자는 제1릴레이(RY1)에 연결된다.

전압충전용 커패시터(C)의 일 단자는 전압감지용 저항(R1)의 다른 일 단자에 연결되고, 다른 일 단자는 제2릴레이(RY2)에 연결된다.

제1릴레이(RY1)는 제1릴레이 구동회로(DR1)의 제어에 따라 전압감지용 저항(R1)의 일 단자를 제1전류제한저항(Ra) 및 제1전압측정용 저항(R3)의 일 단자 중 하나의 단자로 연결한다.

제2릴레이(RY2)는 제2릴레이 구동회로(DR2)의 제어에 따라 전압충전용 커패시터(C)의 다른 일 단자를 제2전압측정용 저항(R4)의 다른 일 단자 및 제2전류제한저항(Rb)의 다른 일 단자 중 하나의 단자에 연결한다.

제3릴레이(RY3)는 한편으로는 제3릴레이 구동회로(DR3)의 제어에 따라 제1전압측정용 저항(R3)과 제2전압측정용 저항(R4)의 공통 단자를 접지단자(EARTH)와 연결하고, 다른 한편으로는 제1전압측정용 저항(R3)과 제1릴레이(RY1)의 공통단자를 후술하는 버퍼(Buffer)에 연결한다.

버퍼(Buffer)는 제1전압측정용 저항(R3)과 제1릴레이(RY1)의 공통단자의 전압을 버퍼링하여 출력한다. 버퍼(Buffer)의 출력전압을 측정함으로써 제1전압측정용 저항(R3)에 강하되는 전압의 크기도 측정할 수 있다.

도 1에는 더 많은 소자가 도시되어 있어 다양한 기능을 추가로 수행할 수 있지만, 동작의 설명을 위해 간략하게 설명하였다. 특히, 3개의 릴레이 구동회로(DR1~DR3)의 제어 동작이나 3개의 릴레이(RY1~RY3)의 내부 구성은 일반적인 것이므로 설명을 생략하였다.

도 2는 본 발명에 따른 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법의 실시 예를 설명한다.

이하에서는, 설명의 편의를 위해 플로팅 회로를 이용한 활선상태의 DC 선로에서의 누설저항 측정방법을 누설저항 측정방법이라고 줄여서 사용한다.

도 2의 좌측에 도시된 태양광발전장치(200)의 태양전기단자(PV+ 또는 POS-IN, PV- 또는 NEG-IN)에서 접지(EARTH)로 누설이 발생한다고 가정할 때, 누설 전류는 태양전기단자(PV+, PV-)와 접지 사이에 있는 누설저항(Rlp, Rln)을 통해 흐른다고 가정한다. 본 발명에서는 플로팅 회로(100)를 태양광발전장치(200)에 연결하고, 플로팅 회로(100)를 구성하는 3개의 릴레이(RY1 ~ RY3)의 개폐동작을 조정하여, 전압측정용 저항(R3)에 강하되는 전압으로부터 누설저항(Rlp, Rln)이 DC 선로 양측에 동시에 존재하는 경우를 간접적으로 검출하는 회로 및 방법을 제안하며, 특히 누설 커패시터의 존부를 검출하여 누설 커패시터가 존재하는 경우에도 순수한 누설저항을 검출할 수 있도록 한다.

도 2의 좌측에 도시된 태양광발전장치(200)의 PV는 태양전지판이고, MCCB는 차단기이며, INV는 인버터이고, 이들의 구성 및 기능은 이미 이 분야의 기술자라면 누구든지 알고 있으므로 여기서는 자세하게 설명하지 않는다.

도 2의 좌측에 도시된 태양광발전장치(200)에 포함되는 제2커넥터(J11_1)는 우측에 도시된 플로팅 회로(100)에 포함되는 제1커넥터(J11)와 전기적으로 연결하며, 각각 1번 node(1)는 양의 태양전기단자(PV+)와 연결되고 3번 node(3) 음의 태양전기단자(PV-)와 각각 연결된다. 접지단자를 의미하는 EARTH는 태양광발전장치(200)와 플로팅 회로(100)에서 공통으로 사용한다.

태양광발전장치(200)에 본 발명에 따른 플로팅 회로(100)를 전기적으로 연결한 후, 플로팅 회로(100)를 구성하는 3개의 릴레이(RY1 ~ RY3)의 개폐동작(On/Off)을 제어하여 폐회로의 토폴로지(topology)를 변경하면서 태양광발전장치(200)에 포함되는 누설저항(Rlp, Rln)의 존부를 확인한다.

도 3은 도 2에 도시된 플로팅 회로의 릴레이의 동작에 따른 모드를 구분한 것이다.

도 3을 참조하면, 모드 0은 3개의 릴레이(RY1, RY2, RY3)는 모두 턴 오프(OFF) 상태이고, 모드 1은 2개의 릴레이(RY1, RY2)는 턴 온(0N) 상태이고 하나의 릴레이(RY3)는 턴 오프 상태이며, 모드 2는 2개의 릴레이(RY1, RY2)는 턴 오프 상태이고 하나의 릴레이(RY3)는 턴 온 상태이며, 모드 3은 하나의 릴레이(RY1)는 턴 온 상태이고 다른 2개의 릴레이(RY2, RY3)는 턴 오프 상태이며, 마지막으로 모드 4는 2개의 릴레이(RY1, RY3)는 턴 오프 상태이고 하나의 릴레이(RY2)는 턴 온 상태인 것으로 정의한다.

도 4는 도 2에 도시된 플로팅 회로를 구성하는 릴레이의 도 3의 모드 별 회로의 연결구성에 대해서 설명한다.

도 4a ~ 도 4e는 순차적으로 모드 0 ~ 모드 4에서의 회로의 동작을 각각 설명한다.

모드 0(zero)은 전압충전용 커패시터(C)를 방전하는 것, 모드 1은 태양전지판(PV)의 양의 단자로부터 출력되는 전압을 전압충전용 커패시터(C)에 충전하는 것, 모드 2는 제1전압측정용 저항(R3)의 강하전압을 측정하는 것, 모드 3은 태양전지판(PV)의 양의 단자로부터 출력되는 전압을 음의 누설저항(Rln)을 통해 전압충전용 커패시터(C)에 충전하는 것, 모드 4는 태양전지판(PV)의 음의 단자로부터 출력되는 전압을 양의 누설저항(Rlp)을 통해 전압충전용 커패시터(C)에 충전하는 것을 각각의 목적으로 한다. 이때, 전압충전용 커패시터(C)에 전압을 충전시킬 때, 특정시간 단위로 모드를 변화시켜 충전전압을 계측하도록 하며, 이렇게 커패시터에 충전시키는 과정을 이하의 설명에서는 전압을 샘플링(sampling)한다고 한다.

도 4a를 참조하면 모드 0(zero)은 3개의 릴레이(RY1, RY2, RY3)를 모두 OFF 상태로 하는데, 3개의 릴레이(RY1, RY2, RY3)의 개폐 조건을 전압충전용 커패시터(C) ~ 전압감지용 저항(R1) ~ 제1전압측정용 저항(R3) ~ 제2전압측정용 저항(R4) ~ 전압충전용 커패시터(C)가 폐회로(closed loop)가 형성되어 전압충전용 커패시터(C)가 방전하게 된다는 것을 알 수 있다.

전류가 흐르는 경로를 일 점 쇄선 화살표로 표시하였으며, 화살표의 의미는 이하의 도면 설명에도 적용한다. 이하에서는 설명의 편의 및 간소화를 위해, 저항과 커패시터 등 폐회로를 구성하는 소자의 부재번호를 소자 대신 기재한다.

일반적으로 릴레이의 개폐의 동작(ON/OFF)은, 하나의 단자를 다른 하나의 단자와 연결하거나 전기적으로 차단하는 기능을 수행하거나, 하나의 단자를 하나의 다른 단자로 연결하거나 또 다른 하나의 다른 단자로 연결하는 기능을 수행한다. 예를 들면, 하나의 릴레이가 ON 상태라 함은 하나의 단자를 다른 하나의 단자로 연결하는 것으로 설정하고, OFF 상태라 함은 하나의 단자를 다른 하나의 단자로부터 차단하거나, 하나의 단자를 또 다른 하나의 단자로 연결하는 것을 의미한다.

도 4b를 참조하면 모드 1(one)은 2개의 릴레이(RY1, RY2)는 ON 상태이고 나머지 하나의 릴레이(RY3)는 OFF 상태로 함으로써, PV+(또는 Vb+) ~ Ra ~ R1 ~ C ~ Rb ~ PV-(또는 Vb-)의 폐회로를 형성하게 되고, 따라서 PV+단자로부터 출력되는 전압 Vb가 전압충전용 커패시터(C)에 충전한다는 것을 알 수 있다.

직렬로 연결된 3개의 저항(Ra, R1, Rb)의 합을 Rx라고 가정할 때, 모드 1의 폐회로는 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 폐회로이므로, 전압충전용 커패시터(C)에 충전되는 전압의 크기는 Rx×C(RC time-constant, RC 타임 컨스턴트)에 비례하며, RC 타임 컨스턴트 (time constant)의 5배의 시간이면 PV+단자로부터 출력되는 전압이 전압충전용 커패시터(C)에 거의 충전될 것이며, 따라서 후술하는 모드 2를 통해서도 그 크기를 검출할 수 있다.

누설저항(Rlp, Rln)이 없는 경우, PV+단자로부터 출력되는 전압이 누설저항(Rlp, Rln)을 제외한 나머지 구성요소들의 임피던스 비에 따라 전압강하(voltage drop)가 일어날 것이다. 누설저항(Rlp, Rln)이 없는 회로에서 측정된 제1전압측정용 저항(R3)에 강하된 전압은 누설저항(Rlp, Rln)이 존재할 때에 측정한 제1전압측정용 저항(R3)에 강하되는 전압과는 차이가 있을 것이다. 제1전압측정용 저항(R3)에 강하되는 전압의 측정은 후술하는 모드 2에서 수행한다.

도 4c를 참조하면 모드 2(two)는 2개의 릴레이(RY1, RY2)는 OFF하고 하나의 릴레이(RY3)는 ON 상태로 함으로써, C ~ R1 ~ R3 ~ R4의 폐회로가 형성되며 이때 R3에 강하되는 전압을 측정할 수 있다. R3에 강하되는 전압을 측정하기 위해서는 제3릴레이(RY3)가, 제1전압측정용 저항(R3)과 제1릴레이(RY1)의 공통단자를 버퍼(Buffer)에 연결하여야 한다. 이후 버퍼(Buffer)의 출력전압을 측정하고, 출력전압과 미리 설정해 놓은 전압을 비교하여, 누설저항의 존부를 결정할 수 있다.

도 4d를 참조하면 모드 3(three)은 제1릴레이(RY1)는 ON 상태로 나머지 2개의 릴레이(RY2, RY3)는 OFF 상태로 함으로써, PV+(Vb+) ~ Ra ~ R1 ~ C ~ R4 ~ Rln ~ PV-(Vb-)의 폐회로가 형성되며, PV+ 단자로부터 인가되는 전압이 음의 누설저항(Rln)을 포함하는 폐회로를 통해 C에 충전된다는 것을 알 수 있다. 도 4b에서 도시된 누설저항(Rlp, Rln)이 없을 경우에 전압충전용 커패시터(C)에 충전되는 전하의 양과 도 4d에 도시된 바와 같이 음의 누설저항(Rln)이 있다고 가정하였을 때 전압충전용 커패시터(C)에 충전되는 전하의 양은 서로 다를 것이다.

모드 3은 엄밀하게 표현하면 음의 누설저항(Rln)을 측정하기 위한 사전 준비단계로, 모드 3을 일정시간 유지한 후 다시 모드 2로 전환하여 제1전압측정용 저항(R3)에 강하된 전압을 측정하고 이를 비교함으로써, 음의 누설저항(Rln)의 존부를 확인한다.

도 4e를 참조하면 모드 4(four)는, 2개의 릴레이(RY1, RY3)는 OFF 상태 제2릴레이(RY2)는 ON 상태로 함으로써, PV+(Vb+) ~ Rlp ~ R3 ~ R1 ~ C ~ Rb ~ PV-(Vb-)의 폐회로가 형성되며, PV+ 단자로부터 인가되는 전압이 양의 누설저항(Rlp)을 포함하는 폐회로를 통해 C에 충전된다는 것을 알 수 있다.

모드 4는 양의 누설저항(Rlp)을 측정하기 위한 사전 준비단계로, 모드4를 일정시간 유지한 후 다시 모드 2로 전환하여 제1전압측정용 저항(R3)에 강하된 전압을 측정하고 이를 비교함으로써, 양의 누설저항(Rlp)의 존부를 확인할 수 있다는 점은 모드 3과 동일하다.

이하의 설명에서 DC 선로는 태양전지판의 단자의 양측과 연결되는 전선을 의미한다.

도 5는 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 경우 양의 플로팅 회로를 나타낸다.

도 5의 좌측은 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 회로이고, 도 5의 우측은 좌측 회로의 등가 회로이다.

도 6은 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 경우 음의 플로팅 회로를 나타낸다.

도 6의 좌측은 누설저항이 DC 선로의 +측 및 -측 양쪽에 동시에 존재하는 회로이고, 도 6의 우측은 좌측 회로의 등가 회로이다.

도 5 및 도 6의 우측에 도시된 DC 선로의 +측 누설저항 등가 회로나 DC 선로의 -측 누설저항 등가 회로를 참조하면, 등가 저항(Re=Rlp//Rln)은 서로 동일하고 등가전압(Vep, Ven)만 서로 다른 값을 가진다는 것을 알 수 있다.

또한, 원래의 회로와 비교하면 등가 회로는 누설저항이 한쪽에만 존재하는 경우와 같아지므로, 대한민국 등록특허: 10-2205801호(2021년 1월 15일)에 기재된 기본 계측 알고리즘을 적용하면, 등가 저항 Re를 구할 수 있다. 이때 등가 저항은 동일하므로 계측의 정밀도를 높이기 위해 DC 등가 전원 Ve가 큰 쪽을 기준으로 등가 저항을 구하는 것이 바람직하다.

먼저, DC 선로 전압 크기 Vb를 측정한다.

이어 2개의 등가 전원 Vep & Ven를 측정하고, 계측 신뢰성 및 정밀도를 높이기 위해서 Vep와 Ven 중 큰 값을 이용하여, 충전전압비율 값을 얻어 등가 저항 Re를 계산한다(기본계측 알고리즘).

위의 과정을 거쳐 얻어진 등가 저항 Re는 Rlp*Rln/(Rlp+Rln)이다.

여기서 (+)측 등가 전압 비율 Vep/Vb은 Rln/(Rlp+Rln)이고 (-) 측 등가 전압 비율 Ven/Vb은 Rlp/(Rlp+Rln)이다. 총 등가 전압 비율 Vep/Vb + Ven/Vb는 1(one)이다.

위의 식을 이용하면 DC 선로의 +, -측 절연저항 값은 아래의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.

이하에서는 위에 기재한 등가 회로를 이용한 2개의 절연저항을 구하는 방법에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 부동의 독립형 직류전원의 플로팅 회로를 이용하여 절연저항을 구하는 방법을 설명한다.

도 7을 참조하면, Vb, Vep 및 Ven를 측정하는 방법은 크게 3개 과정으로 구분할 수 있다.

Vb 계측 과정(Step Ⅰ): 모드 1(Vb 완 충전) => 모드 2(Vb 계측) => 모드 2(시간지연: 방전)

Vep 계측 과정(Step Ⅱ): 모드 4(Vep 일정시간 충전) => 모드2(Vc+ 계측) => 모드4-0(Vep 완 충전) => 모드 2(Vep 계측, 충전비율 계산, Re 계산) => 모드 2(시간지연: 방전)

Ven 계측 과정(Step Ⅲ): 모드 3(Ven 일정시간 충전) => 모드 2(Vc- 계측) => 모드3-0(Ven 완 충전) => 모드 2(Ven 계측, 충전비율 계산, Re 계산) => 모드 2(시간지연: 방전)

수학식 1을 참조하면, 2개의 절연저항 Rlp & Rln은 도 7에 도시한 방법을 통해 측정한 Vb, Vep 및 Ven을 이용하여 쉽게 연산할 수 있다.

태양광발전장치의 발전전압은 여러 장의 PV 모듈을 직렬로 연결하여 사용함으로써 발전 전압을 높인다. 따라서 위에서 설명한 발전 전압 최종 단에서 누설이 생기는 경우 외에 직렬로 연결된 PV 모듈의 연결부에서도 누설이 발생할 수 있다.

이 경우, Vb 계측 과정(Step Ⅰ)에서 얻는 Vb 전압(발전전압의 최종 크기)과 모드 4-0 (Vep 완 충전) 또는 모드3-0 (Ven 완 충전)에서 얻어지는 전압이 서로 다른 값을 가지게 된다. 따라서 이들을 분석하면, 누설이 발생하고 있는 위치까지도 알아낼 수 있다.

설명의 편의를 위해, 40V 발전전압을 가지는 PV 모듈 10장이 직렬로 연결되어 총 400V의 DC 발전전압을 만드는 경우를 예를 든다. 이때, 연속하는 PV 모듈 5장과 5장이 연결되는 결선부에서 누설이 생겼다고 가정하면, Vb 계측 값은 400V로 측정되나, 누설 측정 완충전압 Vep & Ven은 절반인 200V로 계측될 것이다. 따라서 이들 계측 값의 상관관계를 이용하면 누설 지점까지도 검출할 수 있다.

도 7에 도시된 계측방법은 매 주기 당 샘플링 계산이 한 번씩 수행하므로, 잡음에 대한 오차가 크게 발생할 수 있어 응답속도를 빠르게 할 수 없다. 따라서, 매 주기마다 다단 샘플링을 수행하여 계산 횟수를 늘리고 상호 비교방식을 통해 오차를 줄이고 누설저항 측정 정밀도의 향상 및 계측 신뢰성을 높일 것을 제안한다.

도 7에 도시된 계측방법은 단위 시간 t 동안 충전된 전압 크기를 가지고 비율식을 얻는다. 이에 반해 본 발명에서 추가로 제안하는 누설 저항 측정방법의 다른 하나의 방법인 다단 샘플링 계측 알고리즘은 매 주기당 t, 2t, 3t ~ 와 같이 반복적으로 샘플링하여 각각 충전된 전압크기를 가지고 비율식을 얻고 이를 이용하여 다수의 누설 저항값을 동시에 얻는다.

이때, 충방전 비율식은 t, 2t, 3y ~가 다르게 나타나므로, 이에 맞춰 계산 테이블을 작성하면 된다. 이상적일 경우, 모든 조건에서 얻어지는 누설 저항값은 동일하게 되며, 따라서 이들의 평균값을 구하면 잡음의 영향을 최소로 할 수 있을 것이다.

도 8은 본 발명에 따른 플로팅 회로를 이용하여 다단 샘플링 계측 알고리즘을 이용하여 절연저항을 구하는 방법을 설명한다.

설명의 편의를 위하여, 도 8에서는 양의 누설저항 Rlp를 구하는 방법만을 기재하였는데, 이를 Rln을 구하는 방법으로 확장하는 것은 이 분야의 통상의 기술자라면 누구든지 쉽게 구현할 수 있다.

도 8을 참조하면, 다단 샘플링 계측 알고리즘을 이용하여 양의 누설저항 Rlp를 구하는 방법은 3개의 과정 즉 Vb 계측 과정(Step Ⅰ), Rlp 계측 과정(Step Ⅱ) 및 Vep 계측 과정(Step Ⅲ)을 포함한다.

Vb 계측 과정(Step Ⅰ)을 수행하기 위해 모드 0, 모드 1, 및 모드 2를 수행하여야 하고, Rlp 계측 과정(Step Ⅱ)을 수행하기 위해 모드 4, 모드 2, 모드 4-2 및 모드 2를 수행하여야 하며, Vep 계측 과정(Step Ⅲ)을 수행하기 위해 모드 4-3, 모드 2, 모드 4-0 및 모드 2를 각각 수행하면 된다.

도 8을 참조하면, 다단 샘플링을 위해서는 모드 4-2를 반복하여 수행하면 되며, 다단 샘플링을 수행한다고 해서 계측시간이 특별히 늘어나는 것도 아니다.

DC 선로에 누설저항만이 존재하는 것이 일반적이기는 하지만, 누설 커패시터(CapaCltor)가 존재하는 경우도 있을 수 있다. 누설 커패시터가 DC 선로 +/- 측에 개별로 또는 동시에 양측에 존재하는 경우도 계측 가능하도록, 본 발명에서는 이하에 설명하는 계측 알고리즘을 제안한다.

누설 커패시터와 누설 저항의 존재 조합은, 누설 커패시터만 존재하는 경우(case 1), 누설 커패시터와 누설 저항이 DC 선로의 양측에 서로 배타적으로 존재하는 경우(case 2) 및 누설 커패시터와 누설 저항이 동시에 존재하는 경우(case 3)로 구별할 수 있다.

도 9 및 도 10은 누설 커패시터만 존재하는 경우의 예를 설명한다.

도 9는 누설 커패시터 Cl+가 +측에만 존재하는 경우의 예이고, 도 10은 누설 커패시터 Cl+ Cl-가 +/- 양측에 존재하는 경우의 예이다.

도 9를 참조하면, +측만 누설 커패시터 즉 Cl+가 있는 경우, -측 누설저항을 측정할 때 저항 없이 바로 누설 커패시터 Cl+로 연결되므로 누설 커패시터 Cl+에 충전되어 있는 전압의 크기에 따라서 전압충전용 커패시터(C)에 충전이 일어난다. 즉 순간적인 충방전 동작은 누설저항이 0인 조건으로 일어나지만, 시간이 지나면서 누설 커패시터 Cl+에 충전된 에너지가 전압충전용 커패시터(C)로 전이 소모되면 충전전압이 떨어지는 상태가 된다. 즉 초기 충전전압보다 완전충전 후의 전압이 더 낮아지는 조건이 되며, 이 조건을 보고 누설저항은 무한대이고 누설 커패시터 Cl+만 존재함을 알 수 있다.

도 10을 참조하면, +/-측에 모두 누설 커패시터 Cl+ & Cl-가 있는 경우는 누설 커패시터가 한쪽에 있는 조건과 동일하게 누설 커패시터 Cl+에 충전되어 있는 전압으로 초기 누설저항은 0인 조건이 만들어지나, 전압충전용 커패시터(C)를 통해서 DC 전원이 분압되므로, 누설 커패시터가 한쪽만 있는 경우와는 달리 전압충전용 커패시터(C)의 충전전압이 완전방전 상태가 되는 것은 아니다. 따라서 이 경우 다단 샘플링 방식을 적용하면, t 동안의 충전 기울기와 2t 동안의 충전 기울기, 3t 동안의 충전 기울기가 점점 낮아지게 되는데, 이를 판단하면 누설 커패시터 Cl+의 유무 및 누설저항값의 계측이 가능하다.

도 11 및 도 12는 누설 커패시터와 누설 저항이 DC 선로의 양측에 서로 배타적으로 존재하는 경우의 예를 설명한다.

도 11은 누설 커패시터와 누설 저항이 DC 선로의 양측에 서로 배타적으로 존재하는 경우 등가 회로를 구성하여 음의 누설저항을 측정하는 예에 대한 것이고, 도 12는 양의 누설저항을 측정하는 예에 대한 것이다. 여기서 배타적이라는 표현은, DC 선로의 일 측에 누설 커패시터가 존재하면 누설저항은 반대 측에 존재하며, 반대로 일 측에 누설저항이 존재하면 반대 측에 누설 커패시터가 존재한다는 것을 의미한다.

도 11을 참조하면, DC 전원과 직렬연결된 누설 커패시터 Cl-는 누설저항 Rlp를 통해서 Vb 전원으로 충전되어 있다. 따라서 음의 누설저항 Rln를 측정하기 위한 등가 회로는 전원이 없는 양의 누설저항 Rlp만 존재하는 상태가 되므로 외형적으로는 양의 누설저항 Rlp가 누설 커패시터 Cl-와 직렬연결된 등가 회로를 가지게 되며, 이때 음의 누설저항 Rln는 무한대로 계측된다.

도 12를 참조하면, 양의 누설저항 Rlp를 측정할 때, 누설 커패시터 Cl-가 계측회로와 직결되므로 양의 누설저항 Rlp는 사라진다. 하지만, 누설 커패시터 Cl-에 충전된 전압이 전부 방전되면 양의 누설저항 Rlp가 다시 살아나므로, 다단 샘플링 방식을 적용하면 t 동안의 충전 기울기와 2t 동안의 충전 기울기, 그리고 3t 동안의 충전 기울기가 서로 다르게 나타나게 되므로, 이들의 상관관계를 이용해서 양의 누설저항 Rlp를 계산할 수 있다.

도 13 및 도 14는 누설 커패시터와 누설 저항이 동시에 존재하는 경우의 예를 설명한다.

도 13은 누설 커패시터와 누설 저항이 동시에 존재하는 경우 음의 누설저항을 구하는 방법을 설명하며, 도 14는 양의 누설저항을 구하는 방법을 설명한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 누설 커패시터 Cl+와 누설저항 Rlp & Rln이 같이 존재하는 경우는 누설 커패시터 Cl+에 병렬 연결된 양의 누설저항 Rlp에 의해서 누설 커패시터 Cl+에 초기 충전 전압이 없기 때문에 누설 커패시터 Cl+가 부존재 하는 조건과 같은 상태가 만들어진다. 이 경우에는 별도의 조치 없이 표준 방식으로 누설저항 계측이 가능하다.

누설 커패시터가 아주 크지만 않는다면(100 KW급 태양광 발전장치는, 최악의 조건에서 1uF 이하의 값을 가짐), 본 특허가 제시하는 다단 샘플링 방식을 적용하면, t 동안의 충전 기울기, 2t 동안의 충전 기울기, 및 3t 동안의 충전 기울기를 이용하여 누설 커패시터의 영향을 무시하고 누설저항치 만을 구할 수 있는 조건을 찾을 수 있다.

구체적으로는 완충전압이 다단 전압보다 낮은 경우는 누설 커패시터만 존재하는 상태이며, 또 초기에 누설 커패시터에 충전되어 있는 전압은 다단 충전을 하면, 충전과정 중에 누설 커패시터에 충전되어 있던 전압은 방전되어 없어지므로 다단 샘플링 결과가 서로 다른 기울기를 갖게된다. 따라서 이 기울기를 이용하면 누설 커패시터가 존재하는 조건에서도 누설저항을 계측할 수 있다.

실험에 따르면, 누설 커패시터 1 uF에 누설저항이 100 ㏀(kilo-Ohm) 이하의 조건은 다단 샘플링의 3단 이상의 기울기만으로 오차율 5% 안에서 계측이 가능하며, 100㏀보다 큰 누설 저항은 다단 계측 결과의 계산 누설 저항값들을 테이블로 만들어 접근하면 오차율 10% 이내의 충분히 신뢰성 있는 계측이 가능하였다.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

Ra, Rb: 전류제한저항
R3, R4: 전압측정용 저항
R1: 전압감지용 저항
C: 전압충전용 커패시터
RY1, RY2, RY3: 3개의 릴레이
DR1, DR2, DR3: 3개의 릴레이 구동회로

Claims

태양광발전장치의 제2연결소켓과 전기적으로 연결하여, 상기 태양광발전장치를 구성하는 태양전지판의 단자로부터 접지로 누설되는 경로의 누설저항의 존부를 측정하는데 사용되는 플로팅 회로를 이용하는 것으로
상기 플로팅 회로는
일 단자는 상기 제2연결소켓과 연결된 제1연결소켓의 제1단자와 연결되고 다른 일 단자는 제1릴레이에 연결되는 제1전류제한저항;
일 단자는 상기 제1연결소켓의 제3단자와 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이에 연결되는 제2전류제한저항;
일 단자가 제1릴레이에 연결되는 제1전압측정용 저항;
일 단자는 상기 제1전압측정용 저항의 다른 일 단자에 연결되고 다른 일 단자는 제2릴레이에 연결되는 제2전압측정용 저항;
일 단자가 상기 제1릴레이에 연결되는 전압감지용 저항;
일 단자는 상기 전압감지용 저항의 다른 일 단자에 연결되고, 다른 일 단자는 상기 제2릴레이에 연결되는 전압충전용 커패시터;
제1릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 전압감지용 저항의 일 단자를 상기 제1전류제한저항 및 제1전압측정용 저항의 일 단자 중 하나의 단자로 연결하는 제1릴레이;
제2릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 전압충전용 커패시터의 다른 일 단자를 상기 제2전압측정용 저항의 다른 일 단자 및 제2전류제한저항의 다른 일 단자 중 하나의 단자에 연결하는 제2릴레이; 및
제3릴레이 구동회로의 제어에 따라 상기 제1전압측정용 저항과 상기 제2전압측정용 저항의 공통 단자를 접지단자(EARTH)와 연결하는 제3릴레이를 포함하며,
상기 제1릴레이 내지 상기 제3릴레이를 OFF 상태로 하여, 상기 전압충전용 커패시터를 방전하는 모드 0;
상기 제1릴레이와 상기 제2릴레이는 ON 상태로 하고, 상기 제3릴레이는 OFF상태로 하여, 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 1;
상기 제1릴레이와 상기 제2릴레이는 OFF 상태로 하고 상기 제3릴레이는 ON 상태로 하여, 상기 전압충전용 커패시터에 충전된 전압을 상기 제1전압측정용 저항에 강하시키는 모드 2;
상기 제1릴레이는 ON 상태로 하고 상기 제2릴레이 및 상기 제3릴레이는 OFF 상태로 하여, 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 태양전지판의 음의 단자와 접지 사이에 존재하는 음의 누설저항과 분배한 전압을 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 3; 및
상기 제1릴레이 및 상기 제3릴레이는 OFF 상태로 하고 상기 제2릴레이는 ON 상태로 하여 태양전지판의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 태양전지판의 양의 단자와 접지 사이에 존재하는 양의 누설저항과 분배한 전압을 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 모드 4 중
전부 또는 일부를 결합하여 순차적으로 수행하여 상기 태양전지판의 단자에 존재하는 누설저항 값 및 상기 태양전지판의 단자 중 적어도 한 곳에 누설 커패시터가 더 존재할 때에도 누설저항 값을 구별하여 측정하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 모드 0은,
상기 전압충전용 커패시터, 상기 전압감지용 저항, 상기 제1전압측정용 저항, 및 상기 제2전압측정용 저항으로 폐회로를 형성하여 상기 전압충전용 커패시터를 방전하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 모드 1은,
상기 태양전지판의 양의 단자, 상기 제1전류제한저항, 상기 전압감지용 저항, 상기 전압충전용 커패시터, 상기 제2전류제한저항, 및 상기 태양전지판의 양의 단자로 폐회로를 형성하여, 상기 태양전지판의 양의 단자로부터 출력되는 전압을 샘플링하여 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 모드 2는,
상기 전압충전용 커패시터, 상기 전압감지용 저항, 상기 제1전압측정용 저항 및 상기 제2전압측정용 저항이 폐회로를 형성하도록 하는 누설저항 측정방법.
제4항에서, 상기 모드 2는,
상기 제1전압측정용 저항에 강하되는 전압을 검출하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 모드 3은,
상기 태양전지판의 양의 단자, 상기 제1전류제한저항, 상기 전압감지용 저항, 상기 전압충전용 커패시터, 상기 제2전압측정용 저항, 상기 음의 누설저항 및 상기 상기 태양전지판의 음의 단자가 폐회로를 형성하도록 하여, 상기 태양전지판의 양의 단자부터 인가되는 전압을 샘플링하여 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 모드 4는,
상기 태양전지판의 양의 단자, 상기 양의 누설저항, 상기 제1전압측정용 저항, 상기 전압감지용 저항, 상기 전압충전용 커패시터, 상기 제2전류제한저항 및 상기 태양전지판의 음의 단자가 폐회로를 형성하도록 하여, 상기 태양전지판의 양의 단자로부터 인가되는 전압을 샘플링하여 상기 전압충전용 커패시터에 충전하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 태양전지판의 양측 단자에 상기 누설저항이 동시에 존재하는 가의 여부를 판단하기 위해,
양의 단자와 접지 사이에 존재하는 양의 누설저항과 음의 단자와 접지 사이에 존재하는 음의 누설저항을 상기 양의 누설저항과 상기 음의 누설저항의 등가 저항, 상기 양측 단자 사이의 전압의 크기, 상기 양의 누설저항에 강하되는 전압 및 상기 음의 누설저항에 강하되는 전압의 함수로 각각 설정하는 단계;
상기 모드 1 및 상기 모드 2를 수행하여 상기 양측 단자 사이의 전압의 크기를 구하는 단계;
상기 모드 4, 상기 모드 2, 상기 모드 4 및 상기 모드 2를 수행하여 상기 양의 누설저항에 강하되는 전압을 구하는 단계;
상기 모드 3, 상기 모드 2, 상기 모드 3 및 상기 모드를 수행하여 상기 음의 누설저항에 강하되는 전압을 구하는 단계; 및
상기 양의 누설저항과 상기 음의 누설저항을 구하는 함수에, 상기 등가 저항, 상기 양측 단자 사이의 전압의 크기, 상기 양의 누설저항에 강하되는 전압 및 상기 음의 누설저항에 강하되는 전압을 적용하여, 상기 양의 누설저항 및 상기 음의 누설저항을 구하는 단계를 포함하는
누설저항 측정방법.
제8항에서,
상기 양의 누설저항 Rlp와 상기 음의 누설저항 Rln은 아래의 수학식에 의해 결정되며,
Rlp = Re*(Vb/Vep) = Re*(1/(1-Vep/Vb))
Rln = Re*(Vb/Ven) = Re*(1/(1-Ven/Vb))
Re는 상기 양의 누설저항 Rlp와 상기 음의 누설저항 Rln의 등가 저항, Vb는 상기 태양전지판의 양측 단자 사이의 전압, Vep는 양의 누설저항에 강하되는 전압, 및 Ven은 음의 누설저항에 강하되는 전압인 누설저항 측정방법.
제9항에서,
상기 Vb 전압과 상기 Vep 또는 상기 Ven의 전압의 크기의 차이를 이용하여, 상기 태양전지판을 구성하는 직렬 연결된 다수의 PV 모듈 사이의 연결부 중 누설이 발생하고 있는 위치를 예측하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 상기 태양전지판의 양측 단자에 상기 누설저항이 동시에 존재하는 가의 여부를 판단하기 위해,
상기 모드 1 및 상기 모드 2를 수행하여 상기 양측 단자 사이의 전압의 크기를 구하는 단계;
상기 모드 4, 상기 모드 2, 상기 모드 4 및 상기 모드 2를 수행하여 상기 양의 누설저항의 크기를 계측하는 단계; 및
상기 모드 4, 상기 모드 2, 상기 모드 4 및 상기 모드 2를 수행하여 상기 양의 누설저항에 강하되는 전압을 측정하는 단계를 수행하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 누설 커패시터가 태양전지판의 양측 단자 중 한 곳에 존재하는가의 여부를 판단하기 위해,
상기 전압충전용 커패시터의 초기 충전전압과 완전 충전 후의 전압의 크기에 따라 누설 커패시터의 존부를 판단하는 단계를 수행하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 누설 커패시터가 태양전지판의 양측 단자에 존재하는가의 여부를 판단하기 위해,
임의의 시간 t, 2t 및 3t 동안의 상기 전압충전용 커패시터의 충전 기울기를 비교하여 누설 커패시터의 존부를 판단하는 단계를 수행하는 누설저항 측정방법.
제1항에서, 누설저항과 누설 커패시터가 태양전지판의 양측 단자에 각각 배타적으로 존재하는가의 여부를 판단하기 위해,
임의의 시간 t, 2t 및 3t 동안의 상기 전압충전용 커패시터의 충전 기울기를 비교하는 단계; 및
상기 비교하는 단계의 결과를 이용하여 상기 양의 누설저항의 크기를 계산하는 단계를 수행하는 누설저항 측정방법.