KR101631997B1 - 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템 - Google Patents
이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 이중 서지 보호 기능을 탑재하여 기기 소손 방지 및 시스템의 이용 효율을 향상시키도록 한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것으로서, 태양광을 입력받아 DC 전원을 생산하는 적어도 하나의 태양전지 어레이와, 상기 태양전지 어레이에서 생산된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 계통 전원으로 공급하는 인버터와, 상기 태양전지 어레이의 출력단에 연결되어 상기 태양전지 어레이로부터 발생한 서지 전압으로부터 상기 인버터를 보호하는 제 1 메인 서지 보호기와, 상기 제 1 메인 서지 보호기와 병렬로 연결되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 열화 또는 노화로 기준 값 이상의 누설전류를 발생할 때 동작하여 상기 인버터를 서지 전압으로부터 보호하는 제 1 예비 서지 보호기와, 상기 제 1 메인 서지 보호기와 접지단 사이에 구성되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 누설전류를 검출하는 제 1 누설전류 검출기와, 상기 인버터 내부에 구성되어 상기 제 1 누설전류 검출기로부터 검출된 누설전류를 전달받아 기준 값과 비교하여 기준 값 이상일 경우 상기 제 1 메인 서지 보호기를 OFF하고 상기 제 1 예비 서지 보호기를 ON하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히 기기 소손 방지 및 시스템의 이용 효율을 향상시킴과 더불어 지락감지 및 누설전류 제어를 통한 인체 감전 사고를 미연에 방지하도록 한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.
최근들어, 화석 연료의 고갈 및 환경 문제 해결에 대처하기 위하여 대체 에너지 관련 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 대체 에너지 관련 연구 중 태양광 발전 관련 연구가 활발하게 진행되고 있어, 태양광 발전량은 평균 2년마다 두 배씩 증가하는 급격한 증가 경향을 보이고 있다. 태양광 발전량의 증가는 에너지 기술 분야에서 가장 빠르게 성장하고 있는 분야 중 하나로, 현재의 주요 발전 방법을 대체할 수 있는 후보군 중 하나이기도 하다.
도 1은 종래 기술에 의한 태양광 발전 시스템을 나타낸 개념도이다.
종래 기술에 의한 태양광 발전 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 태양 전지(Solar cell) 어레이(10)와 인버터(20)로 구성되며, 태양광을 받아서 광전효과에 의해 전기를 생산하는 태양전지를 이용한 발전방식에 의하고 있다.
즉, 다수개의 태양 전지 어레이(10)를 직렬 또는 병렬로 연결하여, 태양광 인버터의 입력 전압 허용범위를 고려하여 선정된 태양전지 어레이 스트링의 발전 출력전압이 인버터(20)에 입력되게 되고, 상기 태양전지 어레이(10)의 출력단은 접속반(40)의 접속단자를 통해 직/병렬 형태로 인버터(20)의 입력단에 연결되게 된다.
상기 접속반(40)을 경유하여 직류 전력이 인버터(20)에 공급됨으로써, 상기 인버터(20)의 입력인 직류 전력이 교류 전력으로 변환되어 출력되며, 상기 인버터(20)는 계통(30)과 동기 운전을 하면서 정현파 전류를 부하기기 및 계통(30)에 공급한다.
이때 태양광 발전 설비의 발전 상태를 감시하고 이상 유무를 분석하기 위한 목적으로 다수의 태양전지 어레이의 발전 상태를 감시하고 또는 이의 발전전압/전류, 어레이의 온도, 주위온도, 일사량 등 발전상태의 분석에 필요한 데이터를 상시 감시할 필요가 있다.
한편, 종래 기술에 따른 태양광 발전 시스템에서는 태양전지 어레이 스트링들이 주로 야산이나 건물 지붕에 일반적으로 설치되기 때문에 태양광을 받아 높은 직류전압을 발전하는 태양 전지 어레이(10)에서 예상하지 못한 서지 전압 또는 전류가 발생되거나 낙뢰 또는 계통의 스위칭 서지에 의한 유도 노이즈 등의 영향에 의해 내부의 회로가 손상되는 문제점이 있다.
아울러, 종래 기술에 따른 태양광 발전 시스템은 예상하지 못한 급격한 서지전압이나 전류, 낙뢰, 유도 노이즈 등에 의해 접속반(40)내에 설치된 각종 기들이 파손되거나 그 내부의 데이터가 손상될 위험성이 상존한다는 문제점이 있었다.
뿐만 아니라 서지전압으로부터 기기를 보호하기 위해 태양전지 어레이의 출력단에 서지 보호기(SPD) 또는 대지에 공통 접지를 행할 수 있지만, 서지 보호기의 노후에 따른 미세한 누설전류 또는 공통 접지에 따른 대지로부터 인가되는 누설전류를 인버터가 감지하여 인버터를 강제적으로 트립(trip)시킴으로써 발전 효율이 저하되고, 인버터의 ON/OFF 횟수의 증가에 따라 기기의 소손을 초래하고 있다.
또한, 누설전류 감도 자체가 기기 또는 인체에 영향을 줄 수 있으므로 사전에 이를 예방하는 제어장치 및 알고리즘을 탑재시켜 발전을 진행함으로써 시설비의 증가와 더불어 관리비가 증가하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 이중 서지 보호 기능을 탑재하여 기기 소손 방지 및 시스템의 이용 효율을 향상시키도록 한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서지 보호기의 노화를 진단하고 활성 상태에서 메인 서지 보호기의 교체를 가능하게 함으로써 인버터의 정지없이 발전을 진행할 수가 있어 발전시간을 확보함과 더불어 인버터 기기의 소손을 방지하도록 한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 지락감지 및 누설전류를 실시간으로 감지하여 인체 감지를 미연에 방지함으로써 전기 안전 사고를 보강하도록 한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 태양광을 입력받아 DC 전원을 생산하는 적어도 하나의 태양전지 어레이와, 상기 태양전지 어레이에서 생산된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 계통 전원으로 공급하는 인버터와, 상기 태양전지 어레이의 출력단에 연결되어 상기 태양전지 어레이로부터 발생한 서지 전압으로부터 상기 인버터를 보호하는 제 1 메인 서지 보호기와, 상기 제 1 메인 서지 보호기와 병렬로 연결되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 열화 또는 노화로 기준 값 이상의 누설전류를 발생할 때 동작하여 상기 인버터를 서지 전압으로부터 보호하는 제 1 예비 서지 보호기와, 상기 제 1 메인 서지 보호기와 접지단 사이에 구성되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 누설전류를 검출하는 제 1 누설전류 검출기와, 상기 인버터 내부에 구성되어 상기 제 1 누설전류 검출기로부터 검출된 누설전류를 전달받아 기준 값과 비교하여 기준 값 이상일 경우 상기 제 1 메인 서지 보호기를 OFF하고 상기 제 1 예비 서지 보호기를 ON하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 이중 서지 보호 기능을 탑재하여 기기 소손 방지 및 시스템의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.
둘째, 서지 보호기의 노화를 진단하고 활성 상태에서 메인 서지 보호기의 교체를 가능하게 함으로써 인버터의 정지없이 태양광 발전을 진행할 수가 있어 발전시간을 확보함과 더불어 인버터 기기의 소손을 방지할 수 있다.
셋째, 누설전류를 실시간으로 감지하여 인체 감지를 미연에 방지함으로써 전기 안전 사고를 보강할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 태양광 발전 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 5 및 도 6은 도 1의 모니터링부에서 GUI 기반을 통해 서지의 발생과 감시상태를 보여주는 화면.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도.
도 5 및 도 6은 도 1의 모니터링부에서 GUI 기반을 통해 서지의 발생과 감시상태를 보여주는 화면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 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.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 태양 전지 어레이(110), 제 1 메인 서지 보호기(121), 제 1 예비 서지 보호기(122), 제 1, 제 2 접점 스위치(131, 132), 제 1 누설전류 검출기(140), 인버터(150), 모니터링부(160) 및 관리부(170)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 태양전지 어레이(110)는 복수개가 직렬 및/또는 병렬로 연결되어 설치되는 것이 바람직하며, 각각의 태양전지 어레이(110)로부터 발생된 직류 발전 전력(전압 및 전류)은 태양전지 어레이(110) 단위별로 각각 인버터(150)에 공급된다.
이때 상기 태양전지 어레이(110)와 인버터(150) 사이에는 DC 차단기(181)를 구비하고 있다.
상기 제 1 메인 서지 보호기(121) 및 제 1 예비 서지 보호기(122)는 상기 태양전지 어레이(110)와 인버터(150) 사이에 병렬로 연결되고, 상기 태양전지 어레이(110)로부터 서지 전압과 같은 이상 과전압이 발생한 경우에 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)를 통해 차단하여 인버터(150)의 기기 파손을 미연에 방지하는 역할을 한다. 만약, 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)에 고장이나 기타 이상이 발생할 경우에 상기 제 1 예비 서지 보호기(122)를 통해 과전압이나 서지 전압으로부터 기기를 보호하게 된다.
상기 제 1 메인 서지 보호기(121) 또는 제 1 예비 서지 보호기(122)는 낙뢰 등에 의한 서지 전압 등의 이상 과전압에 대해서 전압 억제를 통해 서지 전압에 의한 부하 소손을 방지한다.
상기 제 1 메인 서지 보호기(121)와 접지단 사이에는 누설전류 검출기(140)가 연결되어 있는데, 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)의 노화 또는 고장으로 인하여 누설전류가 발생할 경우에 상기 제 1 누설전류 검출기(140)를 통해 누설전류를 검출하여 상기 인버터(150)에 구성된 제어부(151)로 송부한다. 상기 제어부(151)는 상기 제 1 누설전류 검출기(140)로부터 검출된 누설전류가 기준 값 이상인 경우에 상기 제 1 접점 스위치(131)를 OFF하고 상기 제 2 접점 스위치(132)를 ON시켜서 상기 제 1 예비 서지 보호기(122)가 동작하도록 한다.
상기 제 1 메인 서지 보호기(121)는 수차례의 서지 유입에 의해 바리스터 등을 포함하는 서지 보호 소자들이 열화되어 서지를 흡수하지 못한 상태로 전자기기에 공급되어 전자기기의 손상을 줄 수가 있는데, 상기 제 1 누설전류 검출기(140)를 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)에 부착하여 실시간으로 누설전류를 검출함으로써 제 1 메인 서지 보호기(121)의 열화 상태를 알 수가 있다.
또한, 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)의 고장으로 인하여 수리를 요할 때 상기 제어부(151)는 제 1 접점 스위치(131)를 OFF하고 제 2 접점 스위치(132)를 ON시켜 제 1 예비 서지 보호기(122)를 동작시킴으로써 태양광 발전 시스템의 정지없이 작업을 진행할 수가 있다.
상기 인버터(150)는 상기 태양전지 어레이(110)로부터 공급된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하기 위한 DC/AC 컨버터(152)를 구비하며, 상용 전원인 그리드(GRID) 계통(200)과 동기 운전을 하면서 정현파 전류를 그리드(GRID) 계통(200)에 공급한다. 상기 인버터(150)의 출력이 계통(200)에 연결되지 않고 독립적으로 운전되는 경우에는 인버터(150)가 부하기기에 직접적으로 발전된 교류 전력을 공급할 수 있다.
상기 인버터(150)는 제어부(151)를 포함하여 구성되는데, 상기 제어부(151)는 상기 제 1 누설전류 검출기(140)로부터 검출된 누설전류를 전달받아 기준 값과 비교하여 상기 제 1 접점 스위치(131) 또는 제 2 접점 스위치(132)를 선택적으로 ON 또는 OFF하게 된다.
상기 제어부(151)는 상기 제 1 누설전류 검출기(140)로부터 입력되는 누설전류를 전달받고, 이 검출된 누설전류의 양에 따라 제 1 메인 서지 보호기(121)의 수명을 예측하게 된다. 상기 제 1 메인 서지 보호기(121)의 수명예측은 누설전류가 흐르지 않으면 수명을 100%(정상상태)로 판단하고, 누설전류가 2mA이면 75%, 누설전류가 4mA이면 50%, 누설전류가 6mA이면 25%, 누설전류가 8mA이면 불량 또는 즉시 교체로 판단한다. 그러나 반드시 상기 누설전류 수치에 한정되는 것은 아니다.
상기 모니터링부(160)는 상기 제 1 누설전류 검출기(140)로부터 검출된 누설전류 값, 상기 제 1 메인 서지 보호기(121) 및 제 1 예비 서지 보호기(122)의 열화 또는 경화 상태, 교체 주기 등을 보여주고 있다.
또한, 상기 모니터링부(160)는 상기 태양전지 어레이(110)의 각종 발전 환경 기상 정보들을 포함한 발전 전압 또는 전류 신호 정보를 모니터링할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 인버터(150)로부터 수신되는 인버터(150)의 상태 정보에 기초하여 인버터(150)의 운전 상태 및 발전량을 모니터링 할 수 있게 된다.
상기 모니터링부(160)는 상기 제 1 메인 서지 보호기(121) 또는 제 1 예비 서지 보호기(122)의 수명(그래프) 표시, 누설전류량 표시, 서지유입 횟수표시, 서지유입 년월일 표시, 서지유입 경로표시, 서지유입 시간표시, 서지유입 크기표시, 서지인입 데이터표시, 교류입력전압표시, 제품고유번호표시 등이 될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 모니터링부(160)는 상기 제 1 누설전류 검출기(140)로부터 검출된 누설전류에 따른 경보 상태를 표시할 수도 있다.
상기 관리부(170)는 상기 모니터링부(160)로부터 유선 또는 무선 통신을 통해 전달된 각종 정보를 저장 및 관리하는 역할을 하게 된다.
즉, 상기 관리부(170)는 제 1 메인 서지 보호기(121)의 수명예측 데이터, 누설전류량, 서지유입 횟수, 서지유입 년월일, 서지유입 경로, 서지유입 시간, 서지유입 크기, 서지인입 데이터, 교류입력전압, 제품고유번호 데이터 등을 전달받아 저장 및 관리한다.
여기서, 상기 관리부(170)는 관리자의 스마트폰을 이용하여 관리를 보다 유용하게 할 수가 있으며, 상기 스마트폰은 컴퓨팅 및 네트워킹 기능을 제공하는 단말기의 하나의 예일 뿐, PDA 및 노트북 등을 이용할 수도 있다. 따라서, 사용자는 시간과 장소에 국한되지 않고 언제 어디서나 쉽게 태양전지 어레이(110), 인버터(150) 및 제 1 메인 서지 보호기(121)와 제 1 예비 서지 보호기(122)의 동작 상태를 확인할 수가 있다.
상기 모니터링부(160)는 상기 태양전지 어레이(110), 인버터(150), 제 1 메인 서지 보호기(121) 및 제 1 예비 서지 보호기(122)의 작동 상태를 그래픽으로 출력하는 그래픽 유저인터페이스(Graphical User Interface; GUI) 방식으로 모니터링하고 있다. 상기 그래픽 유전인터페이스 방식은 문자를 대신하여 이미지 또는 상징과 같은 시각적 요소를 이용하여 정보를 제공하는 방식이다.
상기 인버터(150)와 계통(200) 사이에는 AC 차단기(182)를 구비하고 있다.
상기 제 1 메인 서지 보호기(121) 및 제 1 예비 서지 보호기(122)는 상기 태양전지 어레이(110)로부터 생산된 직류 전력을 상기 인버터(150)로 전달하는 접속반(도시되지 않음)의 내부에 구성한다.
한편, 상기 접속반과 인버터(150)는 일체형으로 구성할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 실시예와 비교하여 상기 인버터(150)의 출력단에도 제 3, 제 4 접점 스위치(133, 134)와 제 2 누설전류 검출기(141), 제 2 메인 서지 보호기(123)와 제 2 예비 서지 보호기(124)를 추가적으로 구성하는 것을 제외하고 동일한 구성을 갖는다.
상기 인버터(150)의 출력단에 인버터(150) 내부에서 발생한 서지 전압과 같은 과전압으로부터 계통(200)에 연결된 기기들의 소손을 방지하기 위하여 병렬로 제 2 메인 서지 보호기(123) 및 제 2 예비 서지 보호기(124)를 구성하고, 상기 제 2 메인 서지 보호기(123)의 출력단에 누설전류를 검출하기 위한 제 2 누설전류 검출기(141)를 구성하고 있다. 이에 따라 인버터(150) 출력의 AC전원단에 서지 전압으로 전자기기를 효과적으로 보호함과 더불어 제 2 메인 서지 보호기(123)의 누설전류를 실시간으로 검출하여 제 2 메인 서지 보호기(123)의 노화 또는 고장을 파악할 수가 있다.
한편, 제 2 실시예에서는 제 1 실시예와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예와 비교하여 상기 제 1 예비 서지 보호기(122) 및 제 2 예비 서지 보호기(124)의 출력단에 각각 제 3, 제 4 누설전류 검출기(142, 143)를 추가적으로 구성하는 것을 제외하고 동일한 구성을 갖는다.
따라서 상기 제 1 예비 서지 보호기(122) 및 제 2 예비 서지 보호기(124)의 누설전류를 제 3 누설전류 검출기(142), 제 4 누설전류 검출기(143)를 통해 검출하여 제 1 예비 서지 보호기(122) 및 제 2 예비 서지 보호기(124)의 수명이나 열화 소손정도를 파악할 수가 있다.
한편, 제 3 실시예에서는 제 1, 제 2 실시예와 동일한 구성 및 기능을 갖는 것들에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제어부(151)는 제 1, 제 2 메인 서지 보호기(121, 123) 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기(122, 124)의 서지 카운터를 통해 노화 정도와 교체 여부를 판단한다.
또한, 상기 제어부(151)는 상기 인버터(150)의 지락 판정에 의해 상기 제 1, 제 2 메인 서지 보호기(121, 123) 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기(122, 124)의 누설전류 발생시 선택적으로 상기 제 1, 제 2 메인 서지 보호기(121, 123) 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기(122, 124)를 제어한다.
한편, 상기 모니터링부(160)는 제 1, 제 2 메인 서지 보호기(121, 123) 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기(122, 124)의 서지 카운터를 통해 노화 정도와 교체 여부를 판단할 수 있다.
상기 제 1, 제 2 누설전류 검출기(131, 132)에서 감지한 누설전류는 상기 제어부(151)를 통해 상기 모니터링부(160)로 전송되며, 상기 모니터링부(160)는 상기 제어부(151)를 통해 전송된 누설전류의 크기를 분석하여 접점 스위치의 절체 신호를 출력하고, 상기 제어부(151)에 상기 모니터링부(160)에서 분석된 신호를 송신하여 상기 인버터(150)의 자체 지락 감지에 의한 트립 기능을 제한한다.
본 발명의 각 실시예에서는 제어부(151)를 상기 인버터(150) 내부에 설치한 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 상기 인버터(150)의 외부에 설치하거나 상기 모니터링부(160) 내부에 설치할 수도 있다.
도 5 및 도 6은 도 1의 모니터링부에서 GUI 기반을 통해 서지의 발생과 감시상태를 보여주는 화면이다.
도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 태양전지 어레이 부분에 지락이 발생하여 서지가 발생하여 인버터에 인가되는 것을 제 1 메인 서지 보호기 또는 제 1 예비 서지 보호기를 통해 사전에 차단하여 인버터 내부 기기의 소손을 미연에 방지할 수가 있다.
상기 모니터링부(160)에 디스플레이되는 화면을 통해 관리자는 실시간으로 태양광 발전의 현황뿐만 아니라 서지 감시를 진행할 수가 있다.
한편, 이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
110 : 태양전지 어레이 121 : 제 1 메인 서지 보호기
122 : 제 1 예비 서지 보호기 123 : 제 2 메인 서지 보호기
124 : 제 2 예비 서지 보호기 131 : 제 1 접점 스위치
132 : 제 2 접점 스위치 140 : 제 1 누설전류 검출기
141 : 제 2 누설전류 검출기 150 : 인버터
151 : 제어부 152 : DC/AC 컨버터
160 : 모니터링부 170 : 관리부
181 : DC 차단기 182 : AC 차단기
122 : 제 1 예비 서지 보호기 123 : 제 2 메인 서지 보호기
124 : 제 2 예비 서지 보호기 131 : 제 1 접점 스위치
132 : 제 2 접점 스위치 140 : 제 1 누설전류 검출기
141 : 제 2 누설전류 검출기 150 : 인버터
151 : 제어부 152 : DC/AC 컨버터
160 : 모니터링부 170 : 관리부
181 : DC 차단기 182 : AC 차단기
Claims (16)
- 태양광을 입력받아 DC 전원을 생산하는 적어도 하나의 태양전지 어레이와,
상기 태양전지 어레이에서 생산된 DC 전원을 AC 전원으로 변환하여 계통 전원으로 공급하는 인버터와,
상기 태양전지 어레이의 출력단에 연결되어 상기 태양전지 어레이로부터 발생한 서지 전압으로부터 상기 인버터를 보호하는 제 1 메인 서지 보호기와,
상기 제 1 메인 서지 보호기와 병렬로 연결되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 열화 또는 노화로 기준 값 이상의 누설전류를 발생할 때 동작하여 상기 인버터를 서지 전압으로부터 보호하는 제 1 예비 서지 보호기와,
상기 제 1 메인 서지 보호기와 접지단 사이에 구성되어 상기 제 1 메인 서지 보호기의 누설전류를 검출하는 제 1 누설전류 검출기와,
상기 인버터 내부에 구성되어 상기 제 1 누설전류 검출기로부터 검출된 누설전류를 전달받아 기준 값과 비교하여 기준 값 이상일 경우 상기 제 1 메인 서지 보호기를 OFF하고 상기 제 1 예비 서지 보호기를 ON하는 제어부와,
상기 제 1 누설전류 검출기에서 검출된 누설전류, 상기 제 1 메인 서지 보호기의 열화 및 노화상태 및 교체주기를 디스플레이하는 모니터링부와,
상기 제 1 예비 서지 보호기와 접지단 사이에 구성되는 제 2 누설전류 검출기를 포함하여 구성되고,
상기 모니터링부는 상기 인버터의 동작 상태 및 제 1, 제 2 메인 서지 보호기와 제 1, 제 2 예비 서지 보호기의 동작상태에 대한 유무를 GUI를 통하여 실시간으로 모니터링하며,
상기 제어부는 제 1, 제 2 메인 서지 보호기 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기를 통해 노화 정도와 교체 여부를 판단하고,
상기 제 1, 제 2 누설전류 검출기에서 감지한 누설전류는 상기 제어부를 통해 상기 모니터링부로 전송되며, 상기 모니터링부는 상기 제어부를 통해 전송된 누설전류의 크기를 분석하여 접점 스위치의 절체 신호를 출력하고, 상기 제어부에 상기 모니터링부에서 분석된 신호를 송신하여 상기 인버터의 자체 지락감지에 의한 트립 기능을 제한하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템. - 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 메인 서지 보호기와 제 1 예비 서지 보호기의 전단에는 각각 상기 제어부의 제어를 통해 ON 또는 OFF되는 접점 스위치가 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 태양전지 어레이와 인버터 사이 및 상기 인버터와 계통 사이에 각각 구성되는 DC 차단기 및 AC 차단기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링부에서 전달된 각종 정보를 저장 및 관리하는 관리부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 인버터의 출력단에는 상기 태양전지 어레이의 출력단과 동일한 구성을 갖는 제 2 메인 서지 보호기 및 제 2 예비 서지 보호기와, 상기 제 2 메인 서지 보호기와 제 2 예비 서지 보호기의 전단에는 각각 상기 제어부의 제어를 통해 ON 또는 OFF되는 접점 스위치가 구성되는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 메인 서지 보호기 및 제 1 예비 서지 보호기는 상기 태양전지 어레이로부터 생산된 직류 전력을 상기 인버터로 전달하는 접속반의 내부에 구성하는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 제 9 항에 있어서, 상기 인버터와 접속반은 일체형으로 구성하는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는 상기 인버터의 지락 판정에 의해 상기 제 1, 제 2 메인 서지 보호기 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기의 누설전류 발생시 선택적으로 상기 제 1, 제 2 메인 서지 보호기 및 제 1, 제 2 예비 서지 보호기를 제어하는 것을 특징으로 하는 이중 서지 보호 기능과 누설전류 제어 장치를 구비한 태양광 발전 시스템.
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2015
- 2015-09-22 KR KR1020150133624A patent/KR101631997B1/ko active Active
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