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KR20200059706A - System of monitoring photovoltaic power generation using weather data - Google Patents
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KR20200059706A - System of monitoring photovoltaic power generation using weather data - Google Patents

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KR20200059706A KR1020180144758A KR20180144758A KR20200059706A KR 20200059706 A KR20200059706 A KR 20200059706A KR 1020180144758 A KR1020180144758 A KR 1020180144758A KR 20180144758 A KR20180144758 A KR 20180144758A KR 20200059706 A KR20200059706 A KR 20200059706A
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Abstract

태양전지 어레이 및 태양광 인버터를 포함하는 태양광발전 시스템의 상태를 진단하는 태양광발전 관리 시스템은, 일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 측정하여 제1 기상 데이터를 생성하는 기상정보 수집부; 상기 제1 기상 데이터에 기초하여 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 예측하여 제1 발전량을 산출하는 발전량 예측부; 상기 태양전지 어레이와 상기 태양광 인버터의 사이 또는 태양광 인버터의 출력단에 배치되어 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 측정하여 제2 발전량을 산출하는 발전량 측정부; 및 상기 제1 발전량과 상기 제2 발전량을 비교하여 상기 태양광발전 시스템의 효율을 산출하며, 상기 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 상기 제2 발전량에 기초하여 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함한다.A photovoltaic power management system for diagnosing the state of a photovoltaic power generation system including a solar cell array and a photovoltaic inverter measures weather information to generate first weather data by measuring at least one of solar radiation, temperature, humidity, wind direction, and wind speed. Collection unit; A power generation predictor for predicting a power generation amount of the photovoltaic system based on the first weather data and calculating a first power generation amount; A power generation amount measuring unit disposed between the solar cell array and the solar inverter or at an output terminal of the solar inverter to measure a power generation amount of the solar power system to calculate a second power generation amount; And calculating the efficiency of the photovoltaic power generation system by comparing the first power generation amount and the second power generation amount, and when the efficiency is out of a standard efficiency range, at least one of a place of occurrence of a failure and a cause of the failure based on the second power generation amount. It includes a control unit for determining.

Description

기상정보를 이용한 태양광 발전 관리 시스템{SYSTEM OF MONITORING PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION USING WEATHER DATA}Solar power generation management system using weather information {SYSTEM OF MONITORING PHOTOVOLTAIC POWER GENERATION USING WEATHER DATA}

본 발명은 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 태양광 발전 시스템의 장애 발생 여부를 예측 및 판단하는 태양광 발전 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a photovoltaic power generation management system, and more particularly, to a photovoltaic power generation management system for predicting and determining whether or not a failure occurs in the photovoltaic power generation system.

태양광 발전 장치는 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 장치로서, 태양광 발전 모듈과 태양 전지 모듈 등으로 구성된다. 태양광 발전 모듈에서는 전기를 직류로 생산하고, 인버터(inverter)를 이용하여 교류로 변환한다.The photovoltaic device is a device that generates electricity using sunlight, and is composed of a photovoltaic module and a solar cell module. In the photovoltaic module, electricity is produced by direct current and converted to alternating current using an inverter.

태양광 발전 장치는 여러 구성들로 구성되며, 각 구성들에서 고장이나 동작 오류가 발생하는 경우 이를 즉각적으로 감지하여 조치를 취하여야 한다.The photovoltaic device is composed of several components, and if a failure or operation error occurs in each component, it should be immediately detected and taken action.

그러나, 태양광 발전 모듈에 이상이 있는지 아니면 태양 전지 모듈에 이상이 있는지 또는 인버터에 이상이 있는지 쉽게 감지하기 어렵다. 또한, 태양광은 날씨에 따라 조사량이 달라지고, 계절에 따라 바뀌는 태양의 고도나 방향에 따라서도 달라지기 때문에 정상적인 태양광 발전량의 기준치를 정하기는 매우 어렵다.However, it is difficult to easily detect whether there is an abnormality in the solar power module, an abnormality in the solar cell module, or an abnormality in the inverter. In addition, it is very difficult to set a standard value for normal solar power generation because the amount of irradiation varies depending on the weather and also depending on the altitude or direction of the sun changing according to the season.

한국등록특허 제1,728,692호(2017.04.20.공고)는 태양광 모듈의 고장 예측 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것으로, 태양광 발전량에 대한 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이가 미리 저장되는 데이터베이스와, 일사량, 모듈 온도를 고려하여 태양광 발전 예상량을 산출함으로써, 태양광 발전 모듈의 고장 여부를 판단하는 구성을 개시하고 있다.Korean Registered Patent No. 1,728,692 (Announcement of April 20, 2017) relates to a system and method for predicting failure of a solar module, a database in which real-time change trends for solar power generation by date and time, and a solar radiation, module Disclosed is a configuration for determining whether a photovoltaic power generation module has failed by calculating an estimated amount of photovoltaic generation in consideration of temperature.

한국등록특허 제1,728,692호(2017.04.20.공고)Korean Registered Patent No. 1,728,692 (Apr. 20, 2017) 한국등록특허 제1,593,962호(2016.02.15.공공)Korean Registered Patent No. 1,593,962 (Public on Feb. 15, 2016)

본 발명은 태양광 발전 시스템의 고장 발생 여부, 고장 개소 및 고장 원인을 판단할 수 있는 태양광 발전 관리 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a photovoltaic power generation management system capable of determining whether a photovoltaic power generation system has a failure, a point of failure, and a cause of the failure.

본 발명은 태양광 발전 시스템의 노후를 예측 판단할 수 있는 태양광 발전 관리 시스템을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a solar power management system that can predict and determine the age of the solar power system.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템은 태양전지 어레이 및 태양광 인버터를 포함하는 태양광발전 시스템의 상태를 진단할 수 있다. 태양광발전 관리 시스템은, 일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 측정하여 제1 기상 데이터를 생성하는 기상정보 수집부; 상기 제1 기상 데이터에 기초하여 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 예측하여 제1 발전량을 산출하는 발전량 예측부; 상기 태양전지 어레이와 상기 태양광 인버터의 사이 또는 태양광 인버터의 출력단에 배치되어 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 측정하여 제2 발전량을 산출하는 발전량 측정부; 및 상기 제1 발전량과 상기 제2 발전량을 비교하여 상기 태양광발전 시스템의 효율을 산출하며, 상기 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 상기 제2 발전량에 기초하여 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함 할 수 있다.The photovoltaic power generation management system according to embodiments of the present invention for achieving the above object can diagnose the state of the photovoltaic power generation system including a solar cell array and a photovoltaic inverter. The photovoltaic power generation management system includes: a meteorological information collection unit that generates first weather data by measuring at least one of solar radiation, temperature, humidity, wind direction, and wind speed; A power generation predictor for predicting a power generation amount of the photovoltaic system based on the first weather data and calculating a first power generation amount; A power generation amount measuring unit disposed between the solar cell array and the solar inverter or at an output terminal of the solar inverter to measure a power generation amount of the solar power system to calculate a second power generation amount; And calculating the efficiency of the photovoltaic power generation system by comparing the first power generation amount and the second power generation amount, and when the efficiency is out of a standard efficiency range, at least one of a place of occurrence of a failure and a cause of the failure based on the second power generation amount. It may include a control unit for determining.

일 실시예에 의하면, 상기 기상정보 수집부는, 상부에 하나 이상의 태양전지판을 구비하고, 상기 태양전지판에서 생산된 전력을 관리 및 저장하는 전원모듈을 구비하는 하우징; 상기 하우징의 측부에 구비되고, 일사량을 측정하는 일사량 측정센서를 구비하는 일사량 측정부; 상기 하우징 또는 일사량 측정부 중 적어도 하나에 구비되어 대기온도, 하우징 또는 일사량 측정부 중 적어도 하나의 온도를 측정하는 온도측정센서를 구비하는 온도측정부; 및 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 전원모듈, 일사량 측정센서 및 온도측정센서에서 생성된 정보를 전달받아 관리하는 제어모듈과, 상기 제어모듈과 연결되어 상기 생성된 정보를 관리자 단말기와 무선 통신하는 무선통신모듈을 포함하여 구성되는 관리부를 포함 할 수 있다.According to one embodiment, the weather information collecting unit, the housing having one or more solar panels on the top, the power module for managing and storing the power produced by the solar panel; An insolation measurement unit provided on a side of the housing and having an insolation measurement sensor for measuring insolation; A temperature measurement unit provided in at least one of the housing or the solar radiation measurement unit and having a temperature measurement sensor for measuring the air temperature, at least one of the housing or the solar radiation measurement unit; And a control module provided inside the housing to receive and manage information generated by the power module, solar radiation measurement sensor, and temperature measurement sensor, and a wireless module connected to the control module to wirelessly communicate the generated information with an administrator terminal. It may include a management unit configured to include a communication module.

일 실시예에 의하면, 상기 제어부는, 기상관측소로부터 상기 기상관측소에 대한 제2 기상 데이터를 수신하고, 상기 태양광 발전 시스템의 제1 위치정보 및 상기 기상관측소의 제2 위치정보에 기초하여 상기 제2 기상 데이터를 내삽하여 제3 기상 데이터를 생성하며, 상기 제3 기상 데이터에 기초하여 상기 제1 기상 데이터의 신뢰도를 산출하거나, 상기 기상정보 수집부의 정상 동작 여부를 판단하며, 상기 신뢰도가 상대적으로 높을수록 상기 기준 효율 범위를 상대적으로 좁게 설정 할 수 있다.According to one embodiment, the control unit receives the second weather data for the weather station from the weather station, and based on the first location information of the solar power system and the second location information of the weather station. 2 Interpolates weather data to generate third weather data, calculates the reliability of the first weather data based on the third weather data, determines whether the weather information collection unit is operating normally, and the reliability is relatively The higher the reference efficiency range can be set relatively narrow.

일 실시예에 의하면, 상기 태양광 발전 관리 시스템은, 상기 태양전지 어레이의 온도 및 진동 중 적어도 하나를 측정하여 제1 모니터링 데이터를 생성하고, 상기 태양광 인버터의 온도, 진동, 일사량 중 적어도 하나를 측정하여 제2 모니터링 데이터를 생성하는 센싱부; 및 상기 태양전지 어레이의 제1 구동 시간 및 제1 구동 주기를 관리하며, 상기 제1 구동 시간, 상기 제1 구동 주기 및 상기 제1 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양전지 어레이의 제1 기대수명을 산출하고, 상기 태양광 인버터의 제2 구동 시간 및 제2 구동 주기를 관리하며, 상기 제2 구동 시간, 상기 제2 구동 주기 및 상기 제2 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 인버터의 제2 기대수명을 산출하는 수명 산출부를 더 포함하고, 상기 제1 기대수명은 상기 태양전지 어레이의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타내며, 상기 제2 기대수명은 상기 태양광 인버터의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타 낼 수 있다. 여기서, 상기 발전량 예측부는 상기 제1 기상 데이터, 상기 제1 기대수명 및 상기 제2 기대수명에 기초하여 상기 제1 발전량을 산출하며, 상기 제어부는 상기 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 제1 및 제2 모니터링 결과들에 기초하여 상기 태양광발전 시스템의 장애 발생 여부, 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단하고, 상기 제어부는 상기 제1 기대수명에 기초하여 상기 태양전지 어레이의 제1 점검 시기 및 제1 교체 시기를 결정하고, 상기 제2 기대수명에 기초하여 상기 태양광 인버터의 제2 점검 시기 및 제2 교체 시기를 결정 할 수 있다.According to one embodiment, the photovoltaic power generation management system measures the at least one of the temperature and vibration of the solar cell array to generate first monitoring data, and generates at least one of the temperature, vibration, and solar radiation of the solar inverter. A sensing unit that measures and generates second monitoring data; And managing a first driving time and a first driving cycle of the solar cell array, and calculating a first life expectancy of the solar cell array based on the first driving time, the first driving cycle, and the first monitoring data. And manages a second driving time and a second driving cycle of the solar inverter, and based on the second driving time, the second driving cycle, and the second monitoring data, obtains a second life expectancy of the solar inverter. Further comprising a life calculation unit for calculating, the first life expectancy represents a change in efficiency over time of the solar cell array, the second life expectancy can represent a change in efficiency over time of the solar inverter. have. Here, the power generation amount predicting unit calculates the first power generation amount based on the first weather data, the first life expectancy, and the second life expectancy, and the controller controls the first and the first power generation when the efficiency is outside a reference efficiency range. 2 Based on the monitoring results, the solar power system determines whether at least one of the occurrence of the failure, the location of the occurrence of the failure, and the cause of the failure, and the control unit performs a first inspection of the solar cell array based on the first expected life A timing and a first replacement timing may be determined, and a second inspection timing and a second replacement timing of the solar inverter may be determined based on the second life expectancy.

일 실시예에 의하면, 상기 센싱부는, 상기 태양광 인버터의 일 측에 배치되어 상기 태양광 인버터로 입사되는 광량을 측정하는 일사량 측정 센서; 및 상기 태양광 인버터의 내측에 구비되어 상기 태양광 인버터의 내부 온도를 측정하는 온도 센서를 포함하고, 상기 수명 산출부는 상기 내부 온도 및 상기 광량이 클수록 상기 제2 기대수명의 감소폭을 증가시켜 상기 제2 기대수명을 산출 할 수 있다.According to an embodiment, the sensing unit may be disposed on one side of the solar inverter to measure the amount of light incident to the solar inverter. And a temperature sensor provided inside the photovoltaic inverter to measure the internal temperature of the photovoltaic inverter, and the life calculator increases the reduction in the second life expectancy as the internal temperature and the amount of light increase. 2 You can calculate the life expectancy.

일 실시예에 의하면, 상기 센싱부는, 상기 태양전지 어레이에 인접하여 배치되어 바람에 의해 발생되는 상기 태양전지 어레이의 진동을 감지하는 제1 진동 센서들을 포함하는 제1 진동 센서 그룹; 및 상기 태양광 인버터에 인접하여 배치되어 바람에 의해 발생되는 상기 태양광 인버터의 진동을 감지하는 제2 진동 센서들을 포함하는 제2 진동 센서 그룹을 더 포함하고, 상기 수명 산출부는 상기 태양전지 어레이의 진동의 크기와, 누적 진동량에 기초하여 상기 제1 기대수명을 산출하고, 상기 제어부는 상기 태양전지 어레이의 진동이 기준값을 초과하는 경우, 상기 태양전지 어레이에 장애가 있는 것으로 판단 할 수 있다.According to one embodiment, the sensing unit is disposed adjacent to the solar cell array, a first vibration sensor group including first vibration sensors for detecting vibration of the solar cell array generated by wind; And a second vibration sensor group that is disposed adjacent to the solar inverter and includes second vibration sensors that sense vibration of the solar inverter generated by wind, and the life calculator calculates the life of the solar cell array. The first life expectancy is calculated based on the magnitude of the vibration and the cumulative vibration amount, and when the vibration of the solar cell array exceeds a reference value, the controller may determine that the solar cell array has a failure.

일 실시예에 의하면, 상기 태양전지 어레이는, 상호 직렬 연결된 복수의 태양광 전지모듈들; 및 상기 태양광 전지모듈들에서 생성된 전력을 상기 태양광 인터버에 전송하는 접속반을 포함하고, 상기 센싱부는, 상기 태양광 전지모듈들 중 하나에 연결된 제1 측정라인; 및 상기 접속반에 연결되는 제2 측정라인을 포함하며, 상기 발전량 측정부는, 제1 및 제2 측정라인들을 통해 부분 전압을 산출하며, 상기 제어부는, 상기 제2 발전량과 상기 부분 전압에 기초하여 상기 태양광 전지모듈들 중 적어도 하나에 대한 장애 발생 여부를 판단 할 수 있다.According to one embodiment, the solar cell array, a plurality of solar cell modules connected in series with each other; And a connection panel for transmitting the power generated by the photovoltaic cell modules to the photovoltaic inverter, the sensing unit comprising: a first measurement line connected to one of the photovoltaic cell modules; And a second measurement line connected to the connection panel, wherein the power generation amount measuring unit calculates a partial voltage through the first and second measurement lines, and the control unit is based on the second power generation amount and the partial voltage. It may be determined whether a failure occurs in at least one of the solar cell modules.

일 실시예에 의하면, 상기 태양전지 어레이는 M행*N열(단, M 및 N은 양의 정수)의 태양광 전지모듈들을 포함하고, 상기 센싱부는 상기 태양광 전지모듈들 각각의 출력 전압을 측정하며, 상기 제어부는, 상기 태양광 발전 시스템의 전체 출력이 기준 출력을 초과하는 경우, 상기 태양광 전지모듈들 중 대상 전지모듈의 대상 출력 전압을 제1 내지 제4 비교 전지모듈들의 제1 내지 제4 출력 전압들과 순차적으로 비교하여 상기 대상 전지모듈의 정상 동작 여부를 판단하되, 상기 제1 및 제2 비교 전지모듈들은 상기 대상 전지모듈과 동일한 행에 포함되어 가장 인접하여 배치되며, 상기 제3 및 제4 비교 전지모듈들은 상기 대상 전지모듈과 동일한 열에 포함되어 가장 인접하여 배치되고, 상기 태양광 발전 시스템의 상기 전체 출력이 상기 기준 출력보다 작은 경우, 상기 대상 전지모듈의 상기 대상 출력 전압과 K개(단, K는 8이상의 정수)의 비교 전지모듈들의 출력 전압들과 순차적으로 비교하여 상기 대상 전지모듈의 정상 동작 여부를 판단하되, 상기 K개의 비교 전지모듈들은 상기 대상 전지모듈을 기준으로 나선형 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.According to an embodiment, the solar cell array includes solar cell modules of M rows * N columns (where M and N are positive integers), and the sensing unit receives the output voltage of each of the solar cell modules. When the total output of the photovoltaic power generation system exceeds a reference output, the control unit measures the target output voltage of the target battery module among the photovoltaic cell modules from 1 to 4 of the first to fourth comparison battery modules. The output cells are sequentially compared with the fourth output voltages to determine whether the target battery module is operating normally, but the first and second comparison battery modules are disposed in the same row as the target battery module and disposed closest to each other. The third and fourth comparative battery modules are disposed adjacent to each other in the same column as the target battery module, and when the total output of the solar power system is smaller than the reference output, the target output voltage of the target battery module and K (however, K is an integer greater than or equal to 8) is compared with the output voltages of the battery modules in order to determine whether the target battery module is operating normally, but the K comparison battery modules are based on the target battery module. It can be arranged sequentially in a spiral direction.

본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템은 외부 기상관측소로부터 제2 기상 데이터를 획득하여 발전 지역의 기상을 예측하고, 예측된 기상에 기초하여 기상정보 수집부에서 생성된 제1 기상 데이터의 신뢰도를 판단하며, 신뢰도에 기초하여 오차 범위(즉, 태양광 발전 시스템의 이상/장애 여부를 판단하는 기준 범위)를 가변적으로 설정함으로써, 기상 정보의 오차에 의한 태양광 발전 관리 시스템의 오류(또는, 오판)을 감소시키고, 고장 발생 여부를 정확하게 진단할 수 있다.The photovoltaic power generation management system according to embodiments of the present invention obtains second weather data from an external weather station to predict weather in a power generation area, and first weather data generated by the weather information collection unit based on the predicted weather. The error of the solar power generation management system due to the error of weather information is determined by variably setting the error range (i.e., the reference range for determining whether an abnormality / failure of the solar power system) is determined based on the reliability of the Alternatively, it is possible to reduce the false positives) and accurately diagnose whether a failure has occurred.

또한, 상기 태양광 발전 관리 시스템은, 발전량 측정부에 포함된 제1 및 제2 측정라인들을 통해 태양광 전지모듈들의 부분 전압을 측정하여, 태양광 전지모듈들에 대한 개별적인 고장 진단이 가능하게 함으로써, 고장 개소(또는, 고장 모듈)를 용이하게 파악할 수 있다.In addition, the photovoltaic power generation management system measures individual voltages of the photovoltaic cell modules through the first and second measurement lines included in the power generation amount measurement unit, thereby enabling individual failure diagnosis of the photovoltaic cell modules. , It is possible to easily identify the fault location (or fault module).

나아가, 상기 태양광 발전 관리 시스템은 발전량(또는, 일사량)에 따라 상호 다른 제1 및 제2 고장 검출 방식들을 이용하여 태양전지 모듈들의 정상 동작 여부를 판단함으로써, 고장 검출의 신뢰도를 향상시키고, 시스템의 부하를 감소시킬 수 있다.Furthermore, the photovoltaic power generation management system improves reliability of failure detection by determining whether normal operation of the solar cell modules is performed using different first and second failure detection methods according to the amount of power generation (or solar radiation), and the system Can reduce the load.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 기상정보 수집부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에서 기상 데이터를 획득하는 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 센싱부의 일 예를 타내는 도면이다.
도 5a는 내부 온도 변화에 따른 태양전지 어레이의 출력 변화를 나타내는 도면이다.
도 5b는 음영에 따른 태양전지 어레이의 출력 변화를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 발전량 예측부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 발전량 측정부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 제어부에서 장애 태양광 전지모듈을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 수명 산출부에서 산출된 기대수명의 일 예를 나타내는 도면이다.
1 is a view showing a solar power management system according to embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a weather information collection unit included in the photovoltaic power generation management system of FIG. 1.
3 is a diagram illustrating an example of a configuration for obtaining weather data in the solar power management system of FIG. 1.
4 is a view showing an example of a sensing unit included in the solar power management system of FIG. 1.
5A is a view showing a change in output of a solar cell array according to a change in internal temperature.
5B is a view showing a change in output of the solar cell array according to shading.
6 is a diagram illustrating an example of a power generation predictor included in the solar power management system of FIG. 1.
7 is a diagram illustrating an example of a power generation amount measurement unit included in the solar power management system of FIG. 1.
8A and 8B are diagrams illustrating a process of detecting a faulty solar cell module in a control unit included in the solar power management system of FIG. 1.
9 is a view showing an example of the life expectancy calculated by the life calculation unit included in the solar power management system of FIG. 1.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a solar power management system according to embodiments of the present invention.

도 1을 참조하면, 태양광 발전 시스템(10)은 태양전지 어레이(11)와 태양광 인버터(12)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the solar power system 10 may include a solar cell array 11 and a solar inverter 12.

태양전지 어레이(11)는 태양광 전지모듈들(또는, 태양 전지 패널들)로 구성되고, 표면으로 입사되는 태양광을 전기로 변환시킬 수 있다.The solar cell array 11 is composed of solar cell modules (or solar cell panels) and can convert sunlight incident on the surface into electricity.

참고로, 복수의 솔라셀이 하나의 태양전지 모듈을 구성하고, 복수의 태양전지 모듈들이 하나의 태양전지 스트링(PV string)을 구성하며, 복수의 태양전지 스트링들이 하나의 태양전지 어레이(11)를 구성할 수 있다. 여기서, 태양전지 스트링은 태양전지 어레이(11)가 요구되는 출력 전압을 생성시키기 위해 태양전지 모듈이 직렬로 연결되어 있는 회로에 해당하고, 스트링들은 역류방지소자를 개입시켜 상호 병렬 접속할 수 있다.For reference, a plurality of solar cells constitute one solar cell module, a plurality of solar cell modules constitute one solar cell string (PV string), and a plurality of solar cell strings one solar cell array 11 Can be configured. Here, the solar cell string corresponds to a circuit in which the solar cell modules are connected in series in order to generate the required output voltage of the solar cell array 11, and the strings can be connected in parallel to each other through a backflow prevention element.

태양광 인버터(12)는 태양전지 어레이(11)에서 생산된 전력을 용도에 부합하도록 변환하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 태양광 인버터(12)는 직류 형태의 태양광 에너지를 교류 형태의 전력으로 변활할 수 있다.The solar inverter 12 may be a device that converts the power produced by the solar cell array 11 to suit the purpose. For example, the solar inverter 12 may convert solar energy in the form of direct current into electric power in the form of alternating current.

태양광 발전 시스템(10)은 태양전지 어레이(11), 태양광 인버터(12) 이외에, 접속반, 변압기/배전반, 배전선 등의 구성을 포함하나, 이러한 구성은 일반적인 구성이므로, 이들에 대한 구성은 생략하기로 한다.The photovoltaic power generation system 10 includes a configuration of a connection panel, a transformer / switchboard, and a distribution line, in addition to the solar cell array 11 and the photovoltaic inverter 12. It will be omitted.

한편, 태양광 발전 시스템(10)(또는, 태양광 발전 관리 시스템(100))은 태양광 추적부(13)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the photovoltaic power generation system 10 (or the photovoltaic power generation management system 100) may further include a photovoltaic tracking unit 13.

태양광 추적부(13)는 옥외나 입사량을 확보하기 적합한 장소에 설치되어 태양전지 어레이(10)를 태양광의 입사각 확보가 최적화된 위치로 실시간 이동시킬 수 있다. 태양광 추적부(13)는 태양전지 어레이(11) 별로 하나씩 설치될 수 있다.The solar tracking unit 13 may be installed outdoors or in a suitable place to secure the amount of incidence, so that the solar cell array 10 can be moved in real time to a position where the incident angle of sunlight is optimized. The solar tracking unit 13 may be installed one by one for each solar cell array 11.

태양광 추적부(13)는 별도의 전원 공급부(미도시)를 포함하며, 전원 공급부는 태양전지 어레이(11)에서 확보한 전력의 일부를 태양광 추적부(13)의 구동에 필요한 전력으로 공급 할 수 있다. 또한, 태양광 추적부(13)는 태양전지 어레이(11)의 효율을 발전효율을 높이기 위하여 태양전지 어레이(11)의 경사각을 조정하는 경사각 센서부, 태양 전지의 방위각을 조정하는 방위각 센서부를 포함하여 구성될 수 있다.The solar tracking unit 13 includes a separate power supply unit (not shown), and the power supply unit supplies a part of the electric power secured by the solar cell array 11 to power required to drive the solar tracking unit 13. can do. In addition, the solar tracking unit 13 includes an inclination angle sensor unit for adjusting the inclination angle of the solar cell array 11 and an azimuth sensor unit for adjusting the azimuth angle of the solar cell in order to increase the efficiency of the solar cell array 11 and increase power generation efficiency. Can be configured.

한편, 태양광 발전 관리 시스템(100)은 기상정보 수집부(110), 발전량 예측부(120), 발전량 측정부(130) 및 제어부(140)를 포함할 수 있다. Meanwhile, the photovoltaic power generation management system 100 may include a weather information collection unit 110, a power generation prediction unit 120, a power generation measurement unit 130, and a control unit 140.

기상정보 수집부(110)는 일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 측정하여 제1 기상 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 기상정보 수집부(110)는 일사량 센서, 온도 센서, 습도 센서, 풍향/풍속 센서 등을 이용하여 태양관 발전 시스템(10)이 위치한 지역의 일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속을 측정할 수 있다. 기상정보 수집부(110)의 구성에 대해서는 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.Weather information collection unit 110 is First weather data may be generated by measuring at least one of solar radiation, temperature, humidity, wind direction, and wind speed. For example, the weather information collection unit 110 uses the solar radiation sensor, the temperature sensor, the humidity sensor, the wind direction / wind speed sensor, and the like to measure the solar radiation, temperature, humidity, wind direction and wind speed in the area where the solar tube power generation system 10 is located. Can be measured. The configuration of the weather information collection unit 110 will be described later with reference to FIG. 2.

발전량 예측부(120)는 제1 기상 데이터에 기초하여 태양광발전 시스템(10)의 발전량을 예측하여 제1 발전량(또는, 예측 발전량, 제1 발전량 데이터)을 산출할 수 있다.The power generation amount predicting unit 120 may calculate the first power generation amount (or the predicted power generation amount, the first power generation amount data) by predicting the power generation amount of the photovoltaic system 10 based on the first weather data.

예를 들어, 발전량 예측부(120)는 태양광 발전량의 변화 추이에 대한 데이터베이스를 미리 구축하고, 제1 기상 데이터에 매칭되는 태양광 발전량을 제1 발전량으로 결정할 수 있다. 여기서, 데이터베이스는 태양광 발전 시스템(10)이 설치된 위치의 태양광 발전량에 대한 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이가 미리 저장되도록 구성될 수 있다. 태양광 발전 시스템(10)이 설치된 위도와 경도에 따라 태양의 방향, 위치, 고도는 시시각각 달라지며, 발전량 예측부(120)는 이를 미리 산출하여 데이터베이스에 저장할 수 있다.For example, the power generation amount predicting unit 120 may previously build a database for the change trend of the solar power generation amount and determine the solar power generation amount matching the first weather data as the first power generation amount. Here, the database may be configured to store in advance the real-time change trend by date and time for the amount of photovoltaic power generation at the location where the photovoltaic power generation system 10 is installed. The direction, position, and altitude of the sun vary from time to time depending on the latitude and longitude where the photovoltaic power generation system 10 is installed, and the power generation prediction unit 120 may calculate it in advance and store it in a database.

발전량 측정부(130)는 태양전지 어레이(11)와 태양광 인버터(12)의 사이 또는 태양광 인버터(12)의 출력단에 배치되어 태양광발전 시스템(10)의 발전량을 측정하여 제2 발전량(또는, 실제 발전량, 제2 발전량 데이터)을 산출할 수 있다.The generation amount measurement unit 130 is disposed between the solar cell array 11 and the photovoltaic inverter 12 or at the output terminal of the photovoltaic inverter 12 to measure the amount of electricity generated by the photovoltaic system 10 to generate a second amount of electricity generation ( Alternatively, actual power generation amount and second power generation amount data) may be calculated.

발전량 측정부(130)는 태양전지 어레이(110)에 의한 발전량을 측정할 수 있다. 발전량 측정부(130)는 태양전지 어레이(110)의 발전량을 측정하기 위한 전류계(111), 전압계(112), 전력계(113) 및 전력량계(114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 발전량 측정부(130)는 태양전지 어레이(110)에 의해 생성되는 광 전류값을 측정하기 위한 전류계일 수 있다. 예를 들어, 발전량 측정부(130)는 전류 센서, 전압 센서 및 곱셈기로 구성되고, 전류 센서 및 전압 센서에 의해 측정되는 전류 및 전압을 곱셈기에 의해 곱하여 전력을 측정 할 수 있다.The generation amount measuring unit 130 may measure the amount of power generated by the solar cell array 110. The generation amount measurement unit 130 may include at least one of an ammeter 111, a voltmeter 112, a power meter 113, and a power meter 114 for measuring the generation amount of the solar cell array 110. For example, the generation amount measurement unit 130 may be an ammeter for measuring the photocurrent value generated by the solar cell array 110. For example, the generation amount measuring unit 130 may be composed of a current sensor, a voltage sensor, and a multiplier, and may measure power by multiplying the current and voltage measured by the current sensor and the voltage sensor by a multiplier.

제어부(140)(또는, 진단부)는 제1 발전량(또는, 예측 발전량, 예측 전력량)과 제2 발전량(또는, 실제 발전량, 실제 전력량)을 비교하여 태양광발전 시스템(10)의 효율(또는, 발전 효율)을 산출하며, 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우(예를 들어, 실제 발전량이 예측 발전량의 +- 10% 범위를 벗어난 경우) 제2 발전량에 기초하여 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단할 수 있다. The control unit 140 (or the diagnostic unit) compares the first power generation amount (or the predicted power generation amount and the predicted power amount) and the second power generation amount (or actual power generation amount, actual power amount) to compare the efficiency of the solar power system 10 (or , Generation efficiency), and if the efficiency is outside the standard efficiency range (e.g., if the actual power generation is outside the +-10% range of the predicted generation) At least one can be judged.

즉, 제어부(140)는 측정된 발전량과 예측된 발전량을 대비하여, 태양광 발전 시스템(10)의 고장이나 이상 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 특정의 상한 임계값 및 하한 임계값을 갖는 확률적인 예측 발전량과 측정된 실제 발전량이 특정 시간 이상동안 특정 값 이상 차이가 나는 경우, 제어부(140)는 태양광 발전 시스템(10)에 고장, 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 제어부(140)에서 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인을 판단하는 구성에 대해서는 도 7 내지 도 8b를 참조하여 후술하기로 한다.That is, the control unit 140 may determine whether the solar power generation system 10 has failed or malfunctions in comparison with the measured power generation amount and the predicted power generation amount. For example, when there is a difference between a specific predicted generation amount having a specific upper and lower threshold value and a measured actual generation amount over a specific value for a specific time or more, the control unit 140 is connected to the solar power system 10. It can be judged that a failure or abnormality has occurred. The configuration in which the control unit 140 determines the place of occurrence of the failure and the cause of the failure will be described later with reference to FIGS. 7 to 8B.

한편, 태양광 발전 관리 시스템(100)은 센싱부(150), 수명 산출부(160) 및 분석부(170)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the solar power management system 100 may further include a sensing unit 150, a life calculation unit 160, and an analysis unit 170.

센싱부(150)는 태양전지 어레이(11)의 온도 및 진동 중 적어도 하나를 측정하여 제1 모니터링 데이터를 생성하고, 태양광 인버터(12)의 온도, 진동, 일사량 중 적어도 하나를 측정하여 제2 모니터링 데이터를 생성할 수 있다. 센싱부(150)의 구체적인 구성에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다.The sensing unit 150 measures the at least one of the temperature and vibration of the solar cell array 11 to generate first monitoring data, and measures at least one of the temperature, vibration, and solar radiation of the solar inverter 12 to measure the second Monitoring data can be generated. The detailed configuration of the sensing unit 150 will be described later with reference to FIG. 4.

수명 산출부(160)는 태양전지 어레이(11)의 제1 구동 시간 및 제1 구동 주기(또는, 구동 횟수)를 관리하며, 제1 구동 시간, 제1 구동 주기 및 상기 제1 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양전지 어레이(11)의 제1 기대수명을 산출 할 수 있다. 유사하게, 수명 산출부(160)는 태양광 인버터(12)의 제2 구동 시간 및 제2 구동 주기를 관리하며, 제2 구동 시간, 제2 구동 주기 및 제2 모니터링 데이터에 기초하여 태양광 인버터(12)의 제2 기대수명을 산출할 수 있다. 여기서, 제1 기대수명은 태양전지 어레이(11)의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타내며, 제2 기대수명은 태양광 인버터(12)의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타낼 수 있다.The life calculator 160 manages the first driving time and the first driving cycle (or the number of driving times) of the solar cell array 11 and is based on the first driving time, the first driving cycle, and the first monitoring data. By doing so, the first life expectancy of the solar cell array 11 can be calculated. Similarly, the life calculator 160 manages the second driving time and the second driving cycle of the solar inverter 12, and the solar inverter based on the second driving time, the second driving cycle, and the second monitoring data The second life expectancy of (12) can be calculated. Here, the first life expectancy may indicate a change in efficiency over time of the solar cell array 11, and the second life expectancy may indicate a change in efficiency over time of the solar inverter 12.

이 경우, 발전량 예측부(120)는 제1 기상 데이터, 제1 기대수명 및 제2 기대수명에 기초하여 제1 발전량(즉, 예측 발전량)을 산출할 수 있다. 제어부(140)는 효율(즉, 예측 발전량 대비 실제 발전량의 비율)이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 제1 및 제2 모니터링 결과들에 기초하여 태양광발전 시스템(10)의 장애 발생 여부, 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단 할 수 있다. 예를 들어, 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우, 해당 시점(또는, 해당 시점으로부터 특정 시간 범위 이내)에서 제1 및 제2 모니터링 결과들(즉, 온도, 진동, 일사량 등)에서 특이점이 있는 여부를 추출하고, 해당 특이점에 기초하여 장애 원인을 예측할 수 있다.In this case, the power generation amount predicting unit 120 may calculate the first power generation amount (that is, the predicted power generation amount) based on the first weather data, the first life expectancy, and the second life expectancy. If the efficiency (that is, the ratio of the actual generation amount to the predicted generation amount) is out of the standard efficiency range, the control unit 140 determines whether or not the solar power generation system 10 has a failure based on the first and second monitoring results. And at least one of the causes of the failure. For example, if the efficiency is outside the standard efficiency range, whether there are singularities in the first and second monitoring results (ie, temperature, vibration, solar radiation, etc.) at the time point (or within a specific time range from the time point) And the cause of the disorder can be predicted based on the singularity.

한편, 제어부(140)는 수명 산출부(160)에 의해 산출된 제1 기대수명에 기초하여 태양전지 어레이(11)의 제1 점검 시기 및/또는 제1 교체 시기를 결정할 수 있다. 유사하게, 제어부(140)는 제2 기대수명에 기초하여 태양광 인버터(120)의 제2 점검 시기 및/또는 제2 교체 시기를 결정할 수 있다.Meanwhile, the controller 140 may determine a first inspection timing and / or a first replacement timing of the solar cell array 11 based on the first life expectancy calculated by the life calculator 160. Similarly, the control unit 140 may determine a second inspection timing and / or a second replacement timing of the solar inverter 120 based on the second life expectancy.

한편, 분석부(170)는 데이터베이스에 저장된 날짜 및 시간대별 실시간 변화 추이를 실시간 날씨 및 실시간 측정된 발전량과 대응시켜 데이터베이스에 저장할 수 있다. 저장된 데이터는 태양광 발전 시스템(10)의 고장, 장애, 이상 여부를 판단하는 데 이용될 수 있다. 데이터베이스에 저장되는 데이터는 값들은 지속적으로 갱신되며, 이 경우, 발전량 예측부(120)는 데이터베이스를 이용하여 보다 정확한 발전량을 예측할 수 있다.Meanwhile, the analysis unit 170 may store real-time change trends by date and time zone stored in the database in correspondence with real-time weather and real-time measured power generation and store it in the database. The stored data can be used to determine whether the photovoltaic system 10 has failed, failed, or abnormal. The data stored in the database are continuously updated, and in this case, the power generation amount predicting unit 120 may predict a more accurate power generation amount using the database.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템(100)은 측정된 발전량, 제1 모니터링 결과, 제2 모니터링 결과에 기초하여 태양광 발전 시스템(10)의 노후를 예측함으로써, 주기적인 고장 진단 및 점검을 통해 보다 높은 효율을 가지고 태양광 발전 시스템(10)이 구동 가능하게 할 수 있다.As described with reference to FIG. 1, the solar power management system 100 according to embodiments of the present invention is based on the measured power generation amount, the first monitoring result, and the second monitoring result. By predicting old age, the solar power generation system 10 can be driven with higher efficiency through periodic failure diagnosis and inspection.

도 2는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 기상정보 수집부의 일 예를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a weather information collection unit included in the solar power management system of FIG. 1.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기상정보 수집부(110)는 무선 기상정보 수집장치(200)로 구현될 수 있다.1 and 2, the weather information collection unit 110 may be implemented as a wireless weather information collection device 200.

무선 기상정보 수집장치(200)는 태양전지판(211)을 구비하는 하우징(210), 일사량 측정센서를 구비하는 일사량 측정부(220), 온도측정센서를 구비하는 온도측정부(230) 및 제어모듈 및 무선통신모듈을 구비하는 관리부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.The wireless weather information collection device 200 includes a housing 210 having a solar panel 211, an insolation measurement unit 220 with an insolation measurement sensor, a temperature measurement unit 230 with a temperature measurement sensor, and a control module. And it may be configured to include a management unit 240 having a wireless communication module.

하우징(210)은 구성품 전체를 장착시키는 구성으로서, 일정의 외부 형태와 내부공간을 가질 수 있다. 하우징(210)의 상부는 평평한 형태로 구성되어 상부에 하나 이상이 태양전지판(211)을 구비할 수 있고, 외부 또는 내부공간 일정부분에는 태양전지판(211)에서 생산된 전력을 관리 및 저장하는 전원모듈일 구비될 수 있다.The housing 210 is configured to mount the entire component, and may have a predetermined external shape and internal space. The upper portion of the housing 210 is formed in a flat shape, and one or more solar panels 211 may be provided on the upper portion, and a power source for managing and storing the electric power produced by the solar panels 211 may be provided in a portion of the external or internal space. It may be provided as a module.

일사량 측정부(220)는 하우징(210)의 측부에 구비되고, 일사량을 측정하는 일사량 측정센서를 구비하는 구성으로서, 일사량(日射量)을 측정할 수 있다. 여기서, 일사량은 태양으로부터 오는 태양 복사 에너지(일사(日射))가 지표에 닿는 양으로서, 태양 복사에너지를 측정하여 태양 전지판(211)에 닿는 태양 복사에너지의 양 또는 실제 지면에 닿는 태양 복사에너지의 양일 수 있다.The solar radiation measurement unit 220 is provided on the side of the housing 210, and is configured to include a solar radiation measurement sensor for measuring the solar radiation, and can measure the solar radiation. Here, the amount of solar radiation is the amount of solar radiation coming from the sun (solar radiation) hitting the surface, measuring the amount of solar radiation and measuring the amount of solar radiation reaching the solar panel 211 or the amount of solar radiation reaching the actual ground. It can be sheep.

예를 들어, 일사량 측정부(220)는, 하우징(210)의 측부에서 측방으로 돌출 형성되도록 구성되고, 외부에 수직일사량 측정센서(223), 수평일사량 측정센서(224) 또는 추적식 일사량 측정센서(225) 중 적어도 하나의 일사량 측정센서를 구비할 수 있다.For example, the solar radiation measurement unit 220 is configured to protrude from the side of the housing 210 to the side, and a vertical solar radiation measurement sensor 223, a horizontal solar radiation measurement sensor 224 or a tracking solar radiation measurement sensor on the outside. At least one solar radiation measurement sensor of 225 may be provided.

일 실시예에서, 일사량 측정부(220)는 하우징(210)의 측부에서 측방으로 돌출 형성되며 하우징(210)에 고정체결되는 메인바디(221)와, 메인바디(221)의 외주에 회전 가능하거나 고정된 상태로 장착되고, 측정센서 중 적어도 하나를 외부에 구비하는 하나 이상의 센서드럼(222)을 포함하여 구성될 수 있다.In one embodiment, the solar radiation measurement unit 220 is formed to protrude from the side of the housing 210 to the side and is fixed to the housing 210 and the main body 221, and is rotatable on the outer periphery of the main body 221 Mounted in a fixed state, it may be configured to include one or more sensor drums 222 having at least one of the measurement sensors on the outside.

즉, 메인바디(221)는 하우징(210)의 측부에 일측이 체결되고, 타측은 일측에서 측방으로 길이 연장될 수 있다. 여기서, 메인바디(221)는 수직단면이 원형을 가지는 실린더 형태 또는 블럭 형태로 구성되어, 외주에 센서드럼(222)이 회전도 가능하게 장착될 수 있도록 구성될 수 있다.That is, one side of the main body 221 is fastened to the side of the housing 210, and the other side can be extended from one side to the side. Here, the main body 221 is configured in a cylinder shape or a block shape having a vertical cross-section, so that the sensor drum 222 may be rotatably mounted on the outer periphery.

센서드럼(222)은 메인바디(221)의 외주에 회전 가능하거나 고정된 상태로 장착되고, 측정센서 중 적어도 하나를 외부에 구비할 수 있다.The sensor drum 222 is rotatably mounted on the outer circumference of the main body 221 or fixed, and at least one of the measurement sensors may be provided outside.

예를 들어, 하우징(110)의 상부에는 하나 이상의 수직일사량 측정센서(223)가 구비되도록 구성되고, 센서드럼(222)에는 수평일사량 측정센서(24)가 구비되며, 메인바디(221)에 수동으로 회전 가능하도록 장착되는 제1센서드럼(222a)과, 추적식 일사량 측정센서(225)가 구비되고, 메인바디(221)에 구비되는 구동체(260)에 의하여 자동으로 회전 가능하도록 장착되는 제2센서드럼(222b)을 포함하여 구성될 수 있다.For example, the upper portion of the housing 110 is configured to be provided with one or more vertical solar radiation measurement sensor 223, the sensor drum 222 is provided with a horizontal solar radiation measurement sensor 24, the main body 221 manually A first sensor drum (222a) mounted to be rotatable, and a tracking type solar radiation measurement sensor (225) is provided, and is mounted to be automatically rotatable by a driving body (260) provided on the main body (221) It may be configured to include a two-sensor drum (222b).

일 실시예에서, 센서드럼(222)은 동작감지센서가 내장되는 영상카메라(250)를 포함하고, 메인바디(221)에 구비되는 구동체(260)에 의하여 자동으로 회전 가능하도록 장착되는 제3 센서드럼(222c)을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the sensor drum 222 includes a video camera 250 with a built-in motion sensor, and is mounted to be automatically rotatable by a driving body 260 provided on the main body 221 A sensor drum 222c may be further included.

영상카메라(250)는 무선 기상정보 수집장치(200)의 주변을 영상 촬영하고, 동작감지센서에 의한 피사체 감지신호를 전달받아 해당 피사체의 움직임을 추적하며 영상 촬영할 수 있다. 여기서, 동작감시센서 및 영상카메라(250)는 메인바디(221)에 구비된 제3 센서드럼(222c)의 회전에 의하여 위치 이동할 수 있고, 제3 센서드럼(222c)은 제1 센서드럼(222a) 또는 제2 센서드럼(222b)과 인접되는 메인바디(221)의 일정부분에 회전 가능하도록 구비될 수 있다.The video camera 250 may take a video of the surroundings of the wireless weather information collection device 200, receive a subject detection signal by a motion detection sensor, track the movement of the subject, and photograph the video. Here, the motion monitoring sensor and the video camera 250 may be moved by rotation of the third sensor drum 222c provided in the main body 221, and the third sensor drum 222c may be the first sensor drum 222a. ) Or may be provided to be rotatable on a portion of the main body 221 adjacent to the second sensor drum 222b.

온도측정부(230)는 하우징(210) 또는 일사량 측정부(220) 중 적어도 하나에 구비되어 대기온도, 하우징(210) 또는 일사량 측정부(220) 중 하나의 온도를 측정하는 온도측정센서를 포함하고, 대기온도 및 무선 기상정보 수집장치(200)의 온도를 지속적 또는 시간별로 측정할 수 있다.The temperature measurement unit 230 is provided in at least one of the housing 210 or the solar radiation measurement unit 220 and includes a temperature measurement sensor for measuring the air temperature, the temperature of one of the housing 210 or the solar radiation measurement unit 220. And, the air temperature and the temperature of the wireless weather information collecting device 200 may be continuously or hourly measured.

관리부(240)는 하우징(210)의 내부에 구비되어 전원모듈, 일사량 측정센서 및 온도측정센서에서 생성된 정보를 전달받아 관리하는 제어모듈과, 상기 제어모듈과 연결되어 상기 생성된 정보를 외부(또는, 발전량 예측부(120))와 무선 통신하는 무선통신모듈을 포함하여 구성될 수 있다.The management unit 240 is provided inside the housing 210 to receive and manage the information generated by the power module, solar radiation measurement sensor and temperature measurement sensor, and the control module connected to the control module to externally generate the generated information ( Or, it may be configured to include a wireless communication module for wireless communication with the power generation predictor (120).

도 3은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에서 기상 데이터를 획득하는 구성의 일 예를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a configuration for obtaining weather data in the solar power management system of FIG. 1.

도 3을 참조하면, 태양광 발전 관리 시스템(100)(또는, 제어부(140))은 기상관측소(311, 312)(예를 들어, 태양광 발전 시스템(10)과 인접한 적어도 하나의 기상 관측소)로부터 제2 기상 데이터(즉, 기상관측소(311, 312)에서 측정된 기상 데이터)를 수신하고, 태양광 발전 시스템(10)의 제1 위치정보 및 기상관측소(311, 312)의 제2 위치정보에 기초하여 제2 기상 데이터를 내삽(interpolation)하여 제3 기상 데이터(즉, 제2 기상 데이터에 기초하여 예측된 발전지역의 기상 데이터)를 생성하며, 제3 기상 데이터에 기초하여 제1 기상 데이터의 신뢰도를 산출하거나, 기상정보 수집부(110)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 신뢰도가 상대적으로 높을수록 기준 효율 범위(즉, 예측 발전량 대비 실제 발전량의 비율(효율)이 정상인 것으로 판단되는 범위)는 상대적으로 좁게 설정될 수 있다.Referring to FIG. 3, the solar power management system 100 (or the control unit 140) is a weather station 311, 312 (eg, at least one weather station adjacent to the solar power system 10). Receives second weather data (that is, weather data measured at weather stations 311, 312) from the first location information of the solar power system 10 and second location information of the weather stations 311, 312 Interpolation of the second weather data based on the third weather data (ie, weather data of the power generation area predicted based on the second weather data) to generate the first weather data based on the third weather data It is possible to calculate the reliability, or determine whether the weather information collection unit 110 is operating normally. As the reliability is relatively high, the reference efficiency range (ie, a range in which the ratio (efficiency) of the actual generation amount to the predicted generation amount is determined to be normal) may be set relatively narrow.

예를 들어, 태앙광 발전 관리 시스템(100)은 제1 및 제2 기상관측소들(311, 312)로부터 기상 데이터들을 획득하고, 기상관측소들의 GPS 좌표, 태양광 발전 시스템(10)의 GPS 좌표에 기초하여 기상 데이터들을 내삽하여 태양광 발전 시스템(10)이 위치한 지역(즉, 발전지역)의 기상(예를 들어, 일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속)을 예측할 수 있다.For example, the Taeanggwang power generation management system 100 acquires weather data from the first and second weather stations 311 and 312, and the GPS coordinates of the weather stations and the GPS coordinates of the solar power system 10. On the basis of the interpolation of weather data, it is possible to predict the weather (eg, solar radiation, temperature, humidity, wind direction and wind speed) of the region where the solar power system 10 is located (ie, the power generation region).

한편, 제어부(140)는 예측된 제3 데이터를 기준으로 기상정보 수집부(110)에서 생성된 제1 기상 데이터의 신뢰도(예를 들어, 평균 비율)을 산출하며, 신뢰도에 기초하여 기준 효율 범위를 설정할 수 있다(예를 들어, 100% - 신뢰도(%) = 기준 효율 오차 범위(%)). 또한, 신뢰도가 기준 신뢰도 범위를 벗어난 경우, 기상정보 수집부(110)에 이상/장애가 발생한 것으로 판단할 수 있다.On the other hand, the control unit 140 calculates the reliability (for example, an average ratio) of the first weather data generated by the weather information collection unit 110 based on the predicted third data, and the reference efficiency range based on the reliability Can be set (for example, 100%-reliability (%) = reference efficiency error range (%)). In addition, when the reliability is out of the standard reliability range, it may be determined that an abnormality / disorder has occurred in the weather information collection unit 110.

도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템(100)은 외부 기상관측소로부터 제2 기상 데이터를 획득하여 발전 지역의 기상을 예측하고, 예측된 기상에 기초하여 기상정보 수집부(110)에서 생성된 제1 기상 데이터의 신뢰도를 판단하며, 신뢰도에 기초하여 오차 범위(즉, 태양광 발전 시스템(10)의 이상/장애 여부를 판단하는 기준 범위)를 가변적으로 설정함으로써, 기상 정보의 오차에 의한 태양광 발전 관리 시스템(100)의 오류(또는, 오판)을 감소시킬 수 있다.As described with reference to FIG. 3, the photovoltaic power generation management system 100 according to embodiments of the present invention obtains second weather data from an external weather station to predict weather conditions in a power generation area, and based on the predicted weather By determining the reliability of the first weather data generated by the meteorological information collection unit 110, the error range (i.e., a reference range for determining whether an abnormality / failure of the solar power system 10) is variable based on the reliability By setting to, it is possible to reduce the error (or false positive) of the photovoltaic power generation management system 100 due to an error in weather information.

도 4는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 센싱부의 일 예를 타내는 도면이다.4 is a view showing an example of a sensing unit included in the solar power management system of FIG. 1.

도 1 및 도 4를 참조하면, 센싱부(150)는 태양전지 어레이(11)의 온도 및 진동 중 적어도 하나를 측정하여 제1 모니터링 데이터를 생성하고, 태양광 인버터(12)의 온도, 진동, 일사량 중 적어도 하나를 측정하여 제2 모니터링 데이터를 생성할 수 있다.1 and 4, the sensing unit 150 measures at least one of the temperature and vibration of the solar cell array 11 to generate first monitoring data, and the temperature and vibration of the solar inverter 12, The second monitoring data may be generated by measuring at least one of the solar radiation.

센싱부(150)는 온도 센서(410), 진동 센서(420), 일사량 측정 센서(430)를 포함할 수 있다.The sensing unit 150 may include a temperature sensor 410, a vibration sensor 420, and a solar radiation measurement sensor 430.

온도 센서(410)는 태양전지 어레이(11) 및/또는 태양광 인버터(12)의 내측에 구비되어 태양전지 어레이(11) 및/또는 태양광 인버터(12)의 내부 온도를 측정할 수 있다. 온도 센서(410)의 구체적인 구성 및 배치에 대해서는 한국등록특허 제1,593,962호에 상세하게 기재되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.The temperature sensor 410 is provided inside the solar cell array 11 and / or the solar inverter 12 to measure the internal temperature of the solar cell array 11 and / or the solar inverter 12. The specific configuration and arrangement of the temperature sensor 410 is described in detail in Korean Patent Registration No. 1,593,962, so a detailed description thereof will be omitted.

진동 센서(420)는 태양전지 어레이(11) 또는 태양광 인버터(12)를 지지하는 설치대(또는 지지대)에 설치되어, 바람 등에 의해 발생하는 진동을 감지할 수 있다.The vibration sensor 420 is installed on an installation stand (or support) supporting the solar cell array 11 or the solar inverter 12 to detect vibrations generated by wind or the like.

예를 들어, 진동 센서(420)는 태양전지 어레이(11)에 인접하여 배치되어 바람에 의해 발생되는 태양전지 어레이(11)의 진동을 감지하는 제1 진동 센서들을 포함하고, 태양광 인버터(12)에 인접하여 배치되어 바람에 의해 발생되는 태양광 인버터(12)의 진동을 감지하는 제2 진동 센서들을 포함할 수 있다. 이 경우, 수명 산출부(160)는 태양전지 어레이(11)의 진동의 크기와, 누적 진동량에 기초하여 제1 기대수명을 산출하고, 태양광 인버터(12)의 진동의 크기와, 누적 진동량에 기초하여 제2 기대수명을 산출 할 수 있다. 한편, 제어부(140)는 태양전지 어레이(11)의 진동의 크기가 일정 시간 동안 기준값을 초과하는 경우, 태양전지 어레이(11)에 장애가 있는 것으로 판단하거나 장애 발생을 예상하여 점검 시기를 재설정할 수 있다.For example, the vibration sensor 420 is disposed adjacent to the solar cell array 11 and includes first vibration sensors for detecting vibration of the solar cell array 11 generated by wind, and the solar inverter 12 ), And may include second vibration sensors that sense vibration of the solar inverter 12 generated by wind. In this case, the life calculator 160 calculates the first life expectancy based on the magnitude of the vibration of the solar cell array 11 and the cumulative vibration amount, and the magnitude and vibration of the vibration of the solar inverter 12 The second life expectancy can be calculated based on the quantity. On the other hand, when the magnitude of vibration of the solar cell array 11 exceeds a reference value for a certain period of time, the controller 140 may determine that there is a failure in the solar cell array 11 or reset the inspection timing in anticipation of a failure. have.

일사량 측정 센서(430)는 태양광 인버터(12)의 일 측에 배치되어 태양광 인버터(12)로 입사되는 광량을 측정할 수 있다.The solar radiation measurement sensor 430 is disposed on one side of the solar inverter 12 to measure the amount of light incident to the solar inverter 12.

예를 들어, 태양광 인버터(12)가 외부에 노출되는 경우, 일사량 측정 센서(430)는 태양광 인버터(12)로 입사되는 광량을 측정할 수 있다. 이 경우, 수명 산출부(160)는 태양광 인버터(12)에 대한 광량 및 태양광 인버터(12)의 내부 온도 간의 상관 관계를 분석하고, 태양광 인버터(12)의 노출 정도(또는, 누적 광량)에 기초하여 태양광 인버터(12)의 제2 기대수명을 산출할 수 있다. 즉, 수명 산출부(160)는 태양광 인버터(12)의 내부 온도 및 광량이 클수록 제2 기대수명의 감소폭을 증가시켜 제2 기대수명을 산출할 수 있다.For example, when the solar inverter 12 is exposed to the outside, the solar radiation measurement sensor 430 may measure the amount of light incident to the solar inverter 12. In this case, the life calculation unit 160 analyzes a correlation between the amount of light for the solar inverter 12 and the internal temperature of the solar inverter 12, and the degree of exposure (or cumulative light amount) of the solar inverter 12 ), The second life expectancy of the solar inverter 12 can be calculated. That is, the life calculation unit 160 may calculate the second life expectancy by increasing the reduction width of the second life expectancy as the internal temperature and the amount of light of the solar inverter 12 increase.

도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 센싱부(150)는 온도 센서(410), 진동 센서(420), 일사량 측정 센서(430) 등을 포함하고, 수명 산출부(160)는 센싱부(150)를 통해 측정된 제1 및 제2 모니터링 데이터들에 기초하여 태양전지 어레이(11)의 제1 기대수명 및 태양광 인버터(12)의 제2 기대수명을 보다 정확하게 산출할 수 있다.As described with reference to FIG. 4, the sensing unit 150 includes a temperature sensor 410, a vibration sensor 420, a solar radiation measurement sensor 430, and the like, and the life calculation unit 160 is a sensing unit 150 The first life expectancy of the solar cell array 11 and the second life expectancy of the solar inverter 12 may be more accurately calculated based on the first and second monitoring data measured through.

한편, 도 4를 참조하여 센싱부(150)는 온도 센서(410)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 센싱부(150)는 태양전지 어레이(11), 태양광 인버터(12)와 이격되어 배치되어 열화상을 생성하는 열화상 카메라를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 수명 산출(160) 및 제어부(140)는 열화상에 기초하여 기대수명을 산출하거나, 태양광 발전 시스템(10)의 고장, 장애, 이상 유무를 판단하거나, 구성요소들의 동작(또는, 정지)을 제어할 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 4, the sensing unit 150 is described as including the temperature sensor 410, but the present invention is not limited thereto. For example, the sensing unit 150 may further include a thermal imaging camera that is spaced apart from the solar cell array 11 and the solar inverter 12 to generate a thermal image. In this case, the life calculation 160 and the control unit 140 calculate the life expectancy based on the thermal image, determine the failure, failure, or abnormality of the solar power system 10, or operate the components (or Stop).

도 5a는 내부 온도 변화에 따른 태양전지 어레이의 출력 변화를 나타내는 도면이고, 도 5b는 음영에 따른 태양전지 어레이의 출력 변화를 나타내는 도면이다.5A is a view showing a change in output of the solar cell array according to a change in the internal temperature, and FIG. 5B is a view showing a change in output of the solar cell array according to the shading.

도 5a를 참조하면, 태양전지 어레이(11)의 온도에 따라 출력전압 및 발전량이 변화하며, 태양전지의 특성상 발전할 때 온도가 증가할 수 있다. 다만, 일정범위를 초과하여 온도가 증가할 경우, 태양전지의 발전효율이 급격히 떨어지고, 에너지발전량이 낮아 질 수 있다.Referring to Figure 5a, the output voltage and the amount of power generation changes according to the temperature of the solar cell array 11, the temperature may increase when generating power due to the characteristics of the solar cell. However, if the temperature increases beyond a certain range, the power generation efficiency of the solar cell may drop rapidly and the amount of energy generated may be lowered.

또한, 고온에서 솔라셀이 작동할 경우 솔라셀 자체의 내구성이 떨어짐에 따라 발전 손실이 발생할 수 있다.In addition, when the solar cell is operated at a high temperature, power generation loss may occur as the durability of the solar cell itself decreases.

이에 따라, 발전량 측정부(130) 및/또는 센싱부(150)를 통해 솔라셀의 동작온도, 출력전압, 출력전류를 실시간으로 측정하여 온도가 최적효율 범위를 초과할 경우 솔라셀의 동작을 제어함으로써 발전효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 도 4를 참조하여 설명한 센싱부(150)의 온도센서(410)를 이용하여 솔라셀이 작동하는 동안의 온도를 감지하고, 제어부(140)는 솔라셀이 최적의 온도 조건에서 작동하도록 제어할 수 있다.Accordingly, the operating temperature, output voltage, and output current of the cell are measured in real time through the power generation unit 130 and / or the sensing unit 150 to control the operation of the cell when the temperature exceeds the optimum efficiency range. By doing so, it is possible to prevent the power generation efficiency from falling. That is, using the temperature sensor 410 of the sensing unit 150 described with reference to FIG. 4, the temperature during the solar cell operation is sensed, and the control unit 140 controls the solar cell to operate at an optimal temperature condition. can do.

제어부(140)는 센싱부(150)에서 센싱된 내부 온도를 기 설정된 온도와 비교하여 해당 솔라셀의 온도가 정상인지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 내부 온도와 기 설정된 온도를 비교하여 센싱된 내부 온도가 설정 온도 이상일 경우 해당 솔라셀이 과열된 것으로 판단하여 솔라셀의 작동을 정지시킬 수 있다.The control unit 140 may compare the internal temperature sensed by the sensing unit 150 with a preset temperature to determine whether the corresponding cell temperature is normal. For example, the controller 140 may compare the internal temperature with a preset temperature, and if the sensed internal temperature is greater than or equal to the preset temperature, determine that the corresponding cell is overheated and stop the operation of the solar cell.

도 5b를 참조하면, 제어부(140)는 광센서(미도시)를 통해 측정된 조도에 기초하여 각 솔라셀의 음영 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 광센서에서 감지된 조도가 설정된 조도 이하일 경우, 제어부(140)는 해당 솔라셀이 설치된 솔라셀 모듈의 구동을 정지시킬 수 있다.Referring to FIG. 5B, the control unit 140 may determine whether to shade each solar cell based on the illuminance measured through an optical sensor (not shown). For example, when the illuminance detected by the optical sensor is less than or equal to the set illuminance, the controller 140 may stop driving the solar cell module in which the corresponding solar cell is installed.

도 5b에 도시된 바와 같이, 태양전지 어레이(11)에 발생한 음영은 해당 솔라셀의 전압 강하를 일으키고, 태양전지 어레이(11) 전체의 전력의 출력을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 본 발명은 음영을 감지하여 해당 태양전지 어레이(11)의 구동을 제어함에 따라 보다 효율적으로 전력을 변화할 수 있다.As shown in FIG. 5B, the shade generated in the solar cell array 11 causes a voltage drop of the corresponding solar cell, and may decrease the power output of the entire solar cell array 11. Therefore, according to the present invention, power can be changed more efficiently by controlling the driving of the solar cell array 11 by sensing the shadow.

도 6은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 발전량 예측부의 일 예를 나타내는 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a power generation predictor included in the solar power management system of FIG. 1.

도 6을 참조하면, 발전량 예측부(120)는 제1 기상 데이터(즉, 일사량, 온도, 습도, 풍향, 풍속)과, 태양의 고도각 및 방위각에 기초하여 제1 발전량(즉, 예측 발전량)을 산출할 수 있다.Referring to FIG. 6, the power generation amount predicting unit 120 based on the first weather data (ie, solar radiation, temperature, humidity, wind direction, and wind speed) and the sun's altitude angle and azimuth angle (ie, the predicted power generation amount) Can be calculated.

발전량 예측부(120)(또는, 분석부(170))는 과거의 기상데이터와, 태양의 고도각, 방위각을 학습 데이터로 이용하여 일사량, 태양의 고도각 및 태양의 방위각을 입력으로 하고, 예측 발전량을 출력으로 하는 함수를 획득할 수 있다. 이 경우, 발전량 예측부(120)는 획득된 함수에 입력된 현재 측정된 일사량, 현재 태양의 고도각 및 방위각에 대응하여 현재 발전량을 예측할 수 있다.The generation amount prediction unit 120 (or the analysis unit 170) uses the past weather data, the sun's elevation angle, and the azimuth angle as learning data, and inputs solar radiation, the sun's elevation angle, and the sun's azimuth angle as inputs, and predicts A function that outputs the amount of power generated can be obtained. In this case, the power generation amount predicting unit 120 may predict the current power generation amount in correspondence to the current measured solar radiation input to the acquired function, the current solar elevation angle, and the azimuth angle.

예를 들어, 발전량 예측부(120)는 도 6에 도시된 바와 같이, 일사량, 태양의 고도각 및 태양의 방위각을 입력으로 하고, 예측 발전량을 출력으로 하는 인공신경망을 구성하고, 확률적 경사 하강(Stochastic Gradient Descent)을 이용하여 인공신경망의 신경망 연결 가중치를 조정할 수 있다.For example, as illustrated in FIG. 6, the power generation predictor 120 configures an artificial neural network that inputs solar radiation, an altitude of the sun, and an azimuth of the sun as an input, and outputs the predicted power generation as a stochastic gradient descent. (Stochastic Gradient Descent) can be used to adjust the neural network connection weight of the artificial neural network.

다른 예를 들어, 발전량 예측부(120)는 일사량, 태양의 고도각 및 태양의 방위각을 학습 데이터로 하여 회귀학습에 기초한 다른 기계학습 알고리즘도 이용할 수 있다.For another example, the power generation predicting unit 120 may use other machine learning algorithms based on regression learning by using solar radiation, an elevation angle of the sun, and an azimuth angle of the sun as learning data.

도 7은 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 발전량 측정부의 일 예를 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of a power generation amount measurement unit included in the solar power management system of FIG. 1.

태양전지 어레이(11)는, 상호 직렬 연결된 복수의 태양광 전지모듈들(711 내지 718); 및 태양광 전지모듈들(711 내지 718)에서 생성된 전력을 태양광 인터버(120)에 전송하는 접속반(720)을 포함할 수 있다. 이 경우, 발전량 측정부(130)는, 태양광 전지모듈들(711 내지 718) 중 하나에 연결된 제1 측정라인(731); 및 접속반(720)에 연결되는 제2 측정라인(732)을 포함하고, 제1 및 제2 측정라인들(731, 732)을 통해 부분 전압을 산출할 수 있다. 제어부(140)는, 제2 발전량(또는, 실제 발전량)과 부분 전압에 기초하여 태양광 전지모듈들(711 내지 720)) 중 적어도 하나에 대한 장애 발생 여부를 판단할 수 있다.The solar cell array 11 includes a plurality of solar cell modules 711 to 718 connected in series with each other; And it may include a connection panel 720 for transmitting the power generated by the solar cell modules (711 to 718) to the solar inverter 120. In this case, the generation amount measurement unit 130 includes: a first measurement line 731 connected to one of the solar cell modules 711 to 718; And a second measurement line 732 connected to the connection panel 720, and partial voltages may be calculated through the first and second measurement lines 731 and 732. The control unit 140 may determine whether a failure occurs in at least one of the solar cell modules 711 to 720 based on the second power generation amount (or actual power generation amount) and the partial voltage.

도 7을 참조하면, 솔라셀들로 형성된 제1 내지 제8 태양광 전지모듈들(711 내지 718)이 직렬라인을 통해 직렬 연결되어 하나의 태양전지 어레이(11)를 형성하고, 태양전지 어레이(11)가 접속반(720)에 연결되어 있다.Referring to FIG. 7, the first to eighth solar cell modules 711 to 718 formed of solar cells are connected in series through a serial line to form one solar cell array 11, and the solar cell array ( 11) is connected to the connection panel 720.

직렬 연결된 제1 내지 제8 태양광 전지 모듈들(711 내지 718) 중 제1 태양광 전지모듈(711)의 음극 단자는 접지(Ground)되며, 제1 내지 제8 태양광 전지 모듈들 중 중간에 위치된 제4 태양광 전지 모듈(714)의 양극 단자와 제5 태양광 전지 모듈(715)의 음극 단자를 직렬 연결하는 직렬라인 상에 제1 측정 라인(731)이 연결될 수 있다. 유사하게, 제8 태양광 전지 모듈(718)의 출력 단자에 제2 측정 라인(732)이 연결되거나, 접속반(720)에 연결될 수 있다.The negative terminal of the first solar cell module 711 among the first to eighth solar cell modules 711 to 718 connected in series is ground, and in the middle of the first to eighth solar cell modules. The first measurement line 731 may be connected to a series line connecting the positive terminal of the fourth solar cell module 714 and the negative terminal of the fifth solar cell module 715 in series. Similarly, the second measurement line 732 may be connected to the output terminal of the eighth solar cell module 718 or may be connected to the connection panel 720.

제1 및 제2 측정라인들(731, 732)은 발전량 측정부(130)에 연결되며, 발전량 측정부(130)에서는 측정라인들(731, 732)의 전압을 검침하여 출력 전압을 획득하고, 8개의 태양광 전지모듈(711 내지 718)의 직렬 연결 순서에 따라 순차적으로 각 태양광 전지모듈의 발전용량을 적산하여 산출한 후 산출된 발전량과 측정라인들(731, 732)을 통해 검출된 출력전압을 대비하여 태양광 전지모듈들(711 내지 718)의 고장 여부를 판단 할 수 있다.The first and second measurement lines 731 and 732 are connected to the power generation measurement unit 130, and the power generation measurement unit 130 reads the voltages of the measurement lines 731 and 732 to obtain an output voltage, The outputs detected through the generated power generation and measurement lines 731 and 732 after calculating and calculating the power generation capacity of each photovoltaic cell module sequentially according to the serial connection order of the eight photovoltaic cell modules 711 to 718 It is possible to determine whether the photovoltaic cell modules 711 to 718 have failed in preparation for voltage.

도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 발전량 측정부(130)는 제1 및 제2 측정라인들(731, 732)을 통해 태양광 전지모듈들(711 내지 718)의 부분 전압을 측정하여, 태양광 전지모듈들(711 내지 718)에 대한 개별적인 고장 진단이 가능하므로, 고장 개소(또는, 고장 모듈)를 용이하게 파악할 수 있다.As described with reference to FIG. 7, the generation amount measurement unit 130 measures partial voltages of the photovoltaic cell modules 711 to 718 through the first and second measurement lines 731 and 732, and Since individual fault diagnosis is possible for the battery modules 711 to 718, the fault location (or fault module) can be easily identified.

도 8a 및 도 8b는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 제어부에서 장애 태양광 전지모듈을 검출하는 과정을 설명하는 도면이다.8A and 8B are diagrams illustrating a process of detecting a faulty solar cell module in a control unit included in the photovoltaic power generation management system of FIG. 1.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 태양전지 어레이(11)는 M행*N열(단, M 및 N은 양의 정수)의 태양광 전지모듈들을 포함하고, 센싱부(150)는 태양광 전지모듈들 각각의 출력 전압을 측정할 수 있다. 8A and 8B, the solar cell array 11 includes solar cell modules of M rows * N columns (where M and N are positive integers), and the sensing unit 150 is a solar cell The output voltage of each of the modules can be measured.

한편, 제어부(140)는 제1 및 제2 고장 검출 방법들을 이용하여 고장, 이상, 장애 등이 있는 태양광 전지모듈을 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 태양광 발전 시스템(10)의 전체 출력이 기준 출력을 초과하는 경우(예를 들어, 일사량이 많은 경우), 제1 고장 검출 방법을 이용할 수 있다. 제1 고장 검출 방법에 따라, 제어부(140)는 태양광 전지모듈들 중 대상 전지모듈의 대상 출력 전압을 제1 내지 제4 비교 전지모듈들의 제1 내지 제4 출력 전압들과 순차적으로 비교하여 대상 전지모듈의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 비교 전지모듈들은 대상 전지모듈과 동일한 행에 포함되어 가장 인접하여 배치되며, 제3 및 제4 비교 전지모듈들은 상기 대상 전지모듈과 동일한 열에 포함되어 가장 인접하여 배치될 수 있다. 다른 예를 들어, 제어부(140)는 태양광 발전 시스템(10)의 전체 출력이 기준 출력보다 작은 경우(예를 들어, 일사량이 적은 경우), 대상 전지모듈의 대상 출력 전압과 K개(단, K는 8 이상의 정수)의 비교 전지모듈들의 출력 전압들과 순차적으로 비교하여 대상 전지모듈의 정상 동작 여부를 판단할 수 있다. 여기서, K개의 비교 전지모듈들은 대상 전지모듈을 기준으로 나선형 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.Meanwhile, the controller 140 may detect a solar cell module having a failure, an abnormality, or a failure using the first and second failure detection methods. For example, the control unit 140 may use the first failure detection method when the total output of the solar power system 10 exceeds a reference output (for example, when there is a large amount of solar radiation). According to the first failure detection method, the controller 140 sequentially compares the target output voltage of the target battery module among the photovoltaic cell modules with the first to fourth output voltages of the first to fourth comparison battery modules. It is possible to determine whether the battery module is operating normally. Here, the first and second comparison battery modules are included in the same row as the target battery module and disposed closest to each other, and the third and fourth comparison battery modules are included in the same column as the target battery module and disposed closest to each other. have. For another example, when the total output of the photovoltaic power generation system 10 is smaller than the reference output (for example, when the amount of solar radiation is small), the controller 140 outputs the target output voltage of the target battery module and K (however, K is an integer of 8 or more), and sequentially compares output voltages of the comparison battery modules to determine whether the target battery module operates normally. Here, the K comparative battery modules may be sequentially arranged in a spiral direction based on the target battery module.

제어부(140)는 태양전지 어레이의 평균 전압 값이 가장 높은 어레이에 해당하는 태양전지 모듈을 대상 전지모듈, 즉, 고장 진단 대상으로 선정할 수 있다. 일사량이 충분하고 음영이 발생하지 않는다고 볼 수 있기 때문이다.The controller 140 may select a solar cell module corresponding to the array having the highest average voltage value of the solar cell array as a target cell module, that is, a fault diagnosis target. This is because it can be considered that the amount of insolation is sufficient and no shading occurs.

일반적으로, 고장 검출 방식은, 직렬 스트링 내에서 태양전지 모듈간에 전압을 상대 비교한다. 그러나, 직렬 스트링 내 모듈들의 위치가 인접하지 않고 이격되고, 하나의 그룹으로 분류된 모듈들 중 일부가 태양광을 못 받는 음영상태이거나 불충분한 일사량 노출 상태인 경우에는 정확한 고장 진단이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.In general, the failure detection method compares voltages between solar cell modules in a series string. However, when the positions of the modules in the serial string are not contiguous and spaced apart, and some of the modules classified as one group are in a shaded state that does not receive sunlight or an insufficient irradiation condition, accurate trouble diagnosis may be difficult. Can be.

따라서, 제어부(140)는 제1 및 제2 고장 검출 방식을 이용하되, 제1 및 제2 고장 검출 방식의 장단점을 보완하여, 발전 조건에 따라 선택적으로 이용할 수 있다.Therefore, the control unit 140 may use the first and second failure detection methods, but complement the advantages and disadvantages of the first and second failure detection methods, and selectively use them according to power generation conditions.

도 8a에 도시된 바와 같이 제1 고장 검출 방식의 경우, 제어부(140)는 대상 전지모듈(즉, 고장 진단 대상 모듈)을 중심으로 상하좌우 방향에 위치한 인접 모듈과의 전압을 비교할 수 있다(즉, 교차 비교). 제1 고장 검출 방식은 고장 여부를 직관적으로 판단할 수 있다는 장점이 있으나, 해당구간 주변이 음영이나 오염되었을 경우 판단하기 어려운 단점을 가진다. 따라서, 상대적으로 발전량이 높은 경우, 즉, 음영이나 오염되었을 가능성이 낮은 경우에, 제어부(140)는 제1 고장 검출 방식을 이용할 수 있다.As shown in FIG. 8A, in the case of the first fault detection method, the controller 140 may compare voltages with adjacent modules located in the up, down, left, and right directions around the target battery module (ie, the fault diagnosis target module) (ie. , Cross comparison). The first fault detection method has the advantage of being able to intuitively determine whether a fault has occurred, but has a disadvantage that it is difficult to determine when the surrounding area is shaded or contaminated. Therefore, in a case where the amount of power generation is relatively high, that is, in a case where there is a low possibility of being shaded or contaminated, the control unit 140 may use the first failure detection method.

도 8b에 도시된 바와 같이 제2 고장 검출 방식의 경우, 제어부(140)는 대상 전지모듈(즉, 고장 진단 대상 모듈)을 중심으로 주변 모든 모듈의 전압 값을 나선형으로 돌아가면서 비교할 수 있다(즉, 나선형 비교). 제2 고장 검출 방식은 모듈들의 그룹단위에서 제1 고장 검출 방식에 비해 신뢰성이 높으나, 태양광 발전 시스템(10)의 규모가 커질수록 그 부하가 커지고 판단시간이 오래 걸릴 수 있다. 따라서, 상대적으로 발전량이 낮은 경우, 제어부(140)는 제2 고장 검출 방식을 이용할 수 있다.As shown in FIG. 8B, in the case of the second failure detection method, the control unit 140 may compare the voltage values of all surrounding modules spirally around the target battery module (ie, the failure diagnosis target module) (ie , Spiral comparison). The second failure detection method is more reliable than the first failure detection method in group units of modules, but as the scale of the photovoltaic system 10 increases, the load increases and the determination time may take longer. Therefore, when the amount of power generation is relatively low, the control unit 140 may use a second failure detection method.

도 8a 및 도 8b를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 태양광 발전 관리 시스템(100)은 발전량(또는, 일사량)에 따라 상호 다른 제1 및 제2 고장 검출 방식들을 이용하여 태양전지 모듈들의 정상 동작 여부를 판단함으로써, 고장 검출의 신뢰도를 향상시키고, 부하를 감소시킬 수 있다.As described with reference to FIGS. 8A and 8B, the photovoltaic power management system 100 according to embodiments of the present invention uses different first and second failure detection schemes according to the amount of power generation (or solar radiation). By determining whether the solar cell modules are operating normally, it is possible to improve the reliability of the failure detection and reduce the load.

도 9는 도 1의 태양광 발전 관리 시스템에 포함된 수명 산출부에서 산출된 기대수명의 일 예를 나타내는 도면이다.9 is a view showing an example of the life expectancy calculated by the life calculation unit included in the solar power management system of FIG. 1.

수명 산출부(160)는 태양광 발전 시스템(10)의 누적 발전량을 비교분석하여 태양광 발전 시스템(10)(또는, 태양전지 어레이(11), 태양광 인버터(12))의 노후화 상태를 추론할 수 있다. 수명 산출부(160)는 데이터베이스에 저장된 데이터를 분석하여 발전량 감소치에 대한 기울기 값과 노후화의 기준선을 설정하고, 노후화 기준선까지의 임계시간을 추론할 수 있다.The life calculation unit 160 compares and analyzes the cumulative generation amount of the photovoltaic power generation system 10 to infer the aging state of the photovoltaic power generation system 10 (or, the solar cell array 11, the photovoltaic inverter 12). can do. The life calculation unit 160 may analyze data stored in the database to set a slope value for a decrease in power generation and a baseline for aging, and infer a critical time to the aging baseline.

수명 산출부(160)는 수리예측에 필요한 예상 평균 기울기(AG)를 판단하고, 그 값을 구하면 예상 평균 기울기를 기준으로 수리 필요시까지 예측시간을 산출할 수 있다.The life calculator 160 may determine the expected average slope AG required for repair prediction, and obtain the value to calculate the predicted time until repair is required based on the expected average slope.

성능저하를 예측하는데 필요한 △a는 아래의 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.[Delta] a required for predicting the performance degradation can be calculated by Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, a는 예상 평균 기울기, ti는 시간, gi는 ti시간에서의 태양광 발전량, n은 예상 평균 기울기를 연산하기 위해 사용할 기울기의 개수, k는 예상 평균 기울기를 연산하기 위해 처음으로 사용할 시간과 발전량에 대한 인덱스일 수 있다.Here, a is the expected average slope, ti is time, gi is the amount of solar power generated at ti time, n is the number of slopes to be used to calculate the expected average slope, k is the first time to be used to calculate the expected average slope, and It may be an index for power generation.

발전량 i 번째 구간 값은

Figure pat00002
이고 시간에 대한 i 번째 구간 값은
Figure pat00003
라고 정의한다면 구간에 대한 평균 기울기는 k번째부터 (n-1)번째 까지 합을 구의 개수 n으로 나눈 값으로 정의할 수 있다. 따라서, 평균 기울기는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다. 이후, 수명 산출부(160)는 선정된 기울기에 따라 남은 시간 t(예를 들어, 고장 진단 시간)를 구할 수 있다.The power generation i-th section value
Figure pat00002
And the i-th interval value for time is
Figure pat00003
If it is defined as, the average slope for the interval can be defined as the sum from kth to (n-1) th divided by the number of spheres n. Therefore, the average slope can be expressed as Equation (1). Thereafter, the life calculator 160 may obtain the remaining time t (eg, a fault diagnosis time) according to the selected slope.

도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 수명 산출부(160)는 태양광 발전 시스템(10)의 노후(또는, 기대수명, 고장 진단 시기, 점검 시기 등)를 예측함으로써, 태양전지 어레이(11)의 열화 현상과 태양광 인버터(12)의 성능저하로 인한 급격한 발전량 감소를 예방할 수 있다.As described with reference to FIG. 9, the life calculation unit 160 predicts the aging (or expected life, failure diagnosis time, and inspection time, etc.) of the photovoltaic power generation system 10, thereby allowing the solar cell array 11 to be predicted. It is possible to prevent a rapid decrease in power generation due to deterioration and a decrease in the performance of the solar inverter 12.

본 발명은 태양광 발전 관리 시스템, 태양광 발전 시스템의 고장 진단 장치 등에 적용될 수 있다. The present invention can be applied to a photovoltaic power generation management system, a failure diagnosis device for a photovoltaic power generation system, and the like.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.As described above, although described with reference to embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art variously vary the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be understood that modifications and changes can be made.

10: 태양광 발전 시스템
11: 태양전지 어레이
12: 태양광 인터버
100: 태양광 발전 관리 시스템
110: 기상정보 수집부
120: 발전량 예측부
130: 발전량 측정부
140: 제어부
150: 센싱부
160: 수명 산출부
170: 분석부
10: Solar power system
11: Solar cell array
12: solar inverter
100: solar power management system
110: weather information collection unit
120: power generation prediction unit
130: power generation measurement unit
140: control unit
150: sensing unit
160: life calculation unit
170: analysis unit

Claims (3)

태양전지 어레이 및 태양광 인버터를 포함하는 태양광발전 시스템의 상태를 진단하는 태양광발전 관리 시스템에서,
일사량, 온도, 습도, 풍향 및 풍속 중 적어도 하나를 측정하여 제1 기상 데이터를 생성하는 기상정보 수집부;
상기 제1 기상 데이터에 기초하여 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 예측하여 제1 발전량을 산출하는 발전량 예측부;
상기 태양전지 어레이와 상기 태양광 인버터의 사이 또는 태양광 인버터의 출력단에 배치되어 상기 태양광발전 시스템의 발전량을 측정하여 제2 발전량을 산출하는 발전량 측정부; 및
상기 제1 발전량과 상기 제2 발전량을 비교하여 상기 태양광발전 시스템의 효율을 산출하며, 상기 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 상기 제2 발전량에 기초하여 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단하는 제어부를 포함하며,
상기 태양전지 어레이의 온도 및 진동 중 적어도 하나를 측정하여 제1 모니터링 데이터를 생성하고, 상기 태양광 인버터의 온도, 진동, 일사량 중 적어도 하나를 측정하여 제2 모니터링 데이터를 생성하는 센싱부; 및
상기 태양전지 어레이의 제1 구동 시간 및 제1 구동 주기를 관리하며, 상기 제1 구동 시간, 상기 제1 구동 주기 및 상기 제1 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양전지 어레이의 제1 기대수명을 산출하고, 상기 태양광 인버터의 제2 구동 시간 및 제2 구동 주기를 관리하며, 상기 제2 구동 시간, 상기 제2 구동 주기 및 상기 제2 모니터링 데이터에 기초하여 상기 태양광 인버터의 제2 기대수명을 산출하는 수명 산출부를 더 포함하고,
상기 제1 기대수명은 상기 태양전지 어레이의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타내며,
상기 제2 기대수명은 상기 태양광 인버터의 시간 경과에 따른 효율 변화를 나타내고,
상기 발전량 예측부는 상기 제1 기상 데이터, 상기 제1 기대수명 및 상기 제2 기대수명에 기초하여 상기 제1 발전량을 산출하며,
상기 제어부는 상기 효율이 기준 효율 범위를 벗어난 경우 제1 및 제2 모니터링 결과들에 기초하여 상기 태양광발전 시스템의 장애 발생 여부, 장애 발생 개소 및 장애 발생 원인 중 적어도 하나를 판단하고,
상기 제어부는 상기 제1 기대수명에 기초하여 상기 태양전지 어레이의 제1 점검 시기 및 제1 교체 시기를 결정하고, 상기 제2 기대수명에 기초하여 상기 태양광 인버터의 제2 점검 시기 및 제2 교체 시기를 결정하는 것을 특징으로 하는 기상정보를 이용한 태양광 발전 관리 시스템.
In a solar power management system for diagnosing the state of a solar power system including a solar cell array and a solar inverter,
A meteorological information collection unit that generates first weather data by measuring at least one of solar radiation, temperature, humidity, wind direction, and wind speed;
A power generation predictor for predicting a power generation amount of the photovoltaic system based on the first weather data and calculating a first power generation amount;
A power generation amount measuring unit disposed between the solar cell array and the solar inverter or at an output terminal of the solar inverter to measure a power generation amount of the solar power system to calculate a second power generation amount; And
Comparing the first power generation amount and the second power generation amount to calculate the efficiency of the photovoltaic power generation system, and when the efficiency is out of the standard efficiency range, based on the second power generation amount, at least one of a failure occurrence location and a failure occurrence cause It includes a control unit to determine,
A sensing unit measuring at least one of temperature and vibration of the solar cell array to generate first monitoring data, and measuring at least one of temperature, vibration, and solar radiation of the solar inverter to generate second monitoring data; And
Manage the first driving time and the first driving cycle of the solar cell array, calculate the first life expectancy of the solar cell array based on the first driving time, the first driving cycle and the first monitoring data , Manages the second driving time and the second driving cycle of the solar inverter, and calculates the second life expectancy of the solar inverter based on the second driving time, the second driving cycle, and the second monitoring data It further includes a life calculation unit,
The first life expectancy represents a change in efficiency over time of the solar cell array,
The second life expectancy represents a change in efficiency over time of the solar inverter,
The power generation prediction unit calculates the first power generation based on the first weather data, the first life expectancy, and the second life expectancy,
When the efficiency is out of the reference efficiency range, the control unit determines at least one of the occurrence of the failure, the location of the failure, and the cause of the failure, based on the first and second monitoring results,
The controller determines a first inspection time and a first replacement time of the solar cell array based on the first expected life, and a second inspection time and a second replacement of the solar inverter based on the second expected life. Solar power generation management system using weather information characterized by determining the timing.
제 1 항에 있어서, 상기 기상정보 수집부는,
상부에 하나 이상의 태양전지판을 구비하고, 상기 태양전지판에서 생산된 전력을 관리 및 저장하는 전원모듈을 구비하는 하우징;
상기 하우징의 측부에 구비되고, 일사량을 측정하는 일사량 측정센서를 구비하는 일사량 측정부;
상기 하우징 또는 일사량 측정부 중 적어도 하나에 구비되어 대기온도, 하우징 또는 일사량 측정부 중 적어도 하나의 온도를 측정하는 온도측정센서를 구비하는 온도측정부; 및
상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 전원모듈, 일사량 측정센서 및 온도측정센서에서 생성된 정보를 전달받아 관리하는 제어모듈과, 상기 제어모듈과 연결되어 상기 생성된 정보를 관리자 단말기와 무선 통신하는 무선통신모듈을 포함하여 구성되는 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상정보를 이용한 태양광 발전 관리 시스템.
According to claim 1, The weather information collection unit,
A housing provided with at least one solar panel on the top, and having a power module for managing and storing electric power produced by the solar panel;
An insolation measurement unit provided on a side of the housing and having an insolation measurement sensor for measuring insolation;
A temperature measurement unit provided in at least one of the housing or the solar radiation measurement unit and having a temperature measurement sensor for measuring air temperature, at least one of the housing or the solar radiation measurement unit; And
A control module provided inside the housing to receive and manage information generated by the power module, solar radiation measurement sensor, and temperature measurement sensor, and wireless communication connected to the control module to wirelessly communicate the generated information with an administrator terminal. Solar power management system using weather information, characterized in that it comprises a management unit comprising a module.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
기상관측소로부터 상기 기상관측소에 대한 제2 기상 데이터를 수신하고, 상기 태양광 발전 시스템의 제1 위치정보 및 상기 기상관측소의 제2 위치정보에 기초하여 상기 제2 기상 데이터를 내삽하여 제3 기상 데이터를 생성하며, 상기 제3 기상 데이터에 기초하여 상기 제1 기상 데이터의 신뢰도를 산출하거나, 상기 기상정보 수집부의 정상 동작 여부를 판단하며,
상기 신뢰도가 상대적으로 높을수록 상기 기준 효율 범위를 상대적으로 좁게 설정하는 것을 특징으로 하는 기상정보를 이용한 태양광 발전 관리 시스템.
The method of claim 1, wherein the control unit,
Receive the second weather data for the weather station from the weather station, and interpolate the second weather data based on the first location information of the photovoltaic power generation system and the second location information of the weather station to generate third weather data. And calculates the reliability of the first weather data based on the third weather data, or determines whether the weather information collection unit is operating normally,
Solar power generation management system using weather information, characterized in that the higher the reliability, the relatively narrow the reference efficiency range.
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