태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법 및 시스템
METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING CURRENT LEAKAGE AND ARC OF A SOLAR POWER GENERATION SYSTEM
특허 요약
태양광 발전 시스템에서 인버터와 연결된 선로에 발생할 수 있는 아크 또는 누설 전류를 진단하는 시스템으로, 태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 아크를 검출하는 제1 아크 검출 유닛, 제1 아크 검출 유닛의 마그네틱 코어에 나선형으로 감긴 도선의 아크발생을 검출하는 제2 아크 검출 유닛, 태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 누설 전류량과 누설 위치를 검출하는 누설 전류 검출 유닛, 제1 아크 검출 유닛, 제2 아크 검출 유닛, 그리고 누설 전류 검출 유닛의 출력을 판독하는 판독 유닛을 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템이다.
청구항
번호청구항
1

태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 아크를 검출하는 제1 아크 검출 유닛,상기 제1 아크 검출 유닛의 마그네틱 코어에 나선형으로 감긴 도선의 아크발생을 검출하는 제2 아크 검출 유닛,상기 태양광 모듈 스트링과 상기 인버터를 접속하는 상기 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 누설 전류량과 누설 위치를 검출하는 누설 전류 검출 유닛,상기 제1 아크 검출 유닛, 상기 제2 아크 검출 유닛, 그리고 상기 누설 전류 검출 유닛의 출력을 판독하는 판독 유닛을 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

2

제1항에서,상기 제1 아크 검출 유닛은,입력신호의 잡음을 제거하는 잡음제거 신호전송부,신호를 해석하기 위해 음 신호를 제거하는 음(negative) 신호 제거 필터부,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑부,상기 고정신호의 피크신호를 지연시키는 피크신호 지연부, 그리고상기 피크신호 지연부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환부를 포함하고, 상기 판독 유닛은 상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 아크가 검출되었는지 판독하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

3

제1항에서 상기 제2 아크 검출 유닛은,입력신호의 잡음을 제거하는 잡음제거 신호전송부,신호를 해석하기 위해 음 신호를 제거하는 음(negative) 신호 제거 필터부,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑부,상기 고정신호의 피크신호를 지연시키는 피크신호 지연부, 그리고상기 피크신호 지연부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환부,를 포함하고, 상기 판독 유닛은 상기 디지털 신호를 수신하여 제2 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 아크가 검출되었는지 판독하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

4

제1항에서상기 누설전류 검출 유닛은,누설 전류의 전류량을 판단하기 위해 노이즈를 제거하는 로우-패스 필터(Low-Pass Filter)부,상기 누설 전류 신호 중 음 신호를 제거하기 위한 레벨 쉬프터(Level Shifter)부,상기 누설 전류량을 파악하기 위해 신호를 스케일링 업 하는 신호 증폭부,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑부, 및상기 보호용 클램핑부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환부를 포함하고, 상기 판독 유닛은 상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 전류 누설량을 판독하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

5

제1항에서,상기 누설전류 검출 유닛은,상기 태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로 중 누설 전류가 발생한 선로를 판단하기 위해 입력 신호를 증폭하는 신호 증폭부,상기 누설 전류 신호 중 음 신호를 제거하기 위한 레벨 쉬프터(Level Shifter)부, 및상기 보호용 클램핑부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환부를 포함하고, 상기 판독 유닛은 상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 전류 누설 위치를 판독하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

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제1항에서,상기 판독 유닛은,상기 제1 아크 검출 유닛, 상기 제2 아크 검출 유닛, 그리고 상기 누설 전류 검출 유닛에서 디지털 신호를 수신하고,상기 디지털 신호로 각각의 유닛에서 기설정된 테이블로 점수를 산출하며,상기 점수를 기설정된 수학식으로 산출하여 태양광 모듈 스트링의 선로의 고장상태를 진단하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 시스템.

7

태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 아크를 검출하는 제1 아크 검출 단계,상기 제1 아크 검출 유닛의 마그네틱 코어에 나선형으로 감긴 도선의 아크발생을 검출하는 제2 아크 검출 단계,상기 태양광 모듈 스트링과 상기 인버터를 접속하는 상기 (+) 선로 및 (-) 선로에서 발생하는 누설 전류량과 누설 위치를 검출하는 누설 전류 검출 단계, 및상기 제1 아크 검출 유닛, 상기 제2 아크 검출 유닛, 그리고 상기 누설 전류 검출 유닛의 출력을 판독하는 판독 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

8

제7항에서,상기 제1 아크 검출 단계는,입력신호의 잡음을 제거하는 잡음제거 신호전송 단계,신호를 해석하기 위해 음 신호를 제거하는 음(negative) 신호 제거 필터 단계,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑 단계,상기 고정신호의 피크신호를 지연시키는 피크신호 지연 단계, 상기 피크신호 지연부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환 단계, 및상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 아크가 검출되었는지 판독하는 판독 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

9

제7항에서, 상기 제2 아크 검출 단계는,입력신호의 잡음을 제거하는 잡음제거 신호전송 단계,신호를 해석하기 위해 음 신호를 제거하는 음(negative) 신호 제거 필터 단계,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑 단계,상기 고정신호의 피크신호를 지연시키는 피크신호 지연 단계,상기 피크신호 지연부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환 단계, 및상기 디지털 신호를 수신하여 제2 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 아크가 검출되었는지 판독하는 판독 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

10

제7항에서,상기 누설전류 검출 단계는,누설 전류의 전류량을 판단하기 위해 노이즈를 제거하는 로우-패스 필터(Low-Pass Filter) 단계,상기 누설 전류 신호 중 음 신호를 제거하기 위한 레벨 쉬프터(Level Shifter) 단계,상기 누설 전류량을 파악하기 위해 신호를 스케일링 업 하는 신호 증폭 단계,상기 음 신호가 제거된 신호를 임베디드 회로에서 수용할 수 있는 크기로 클램핑하여 변환하는 보호용 클램핑 단계,상기 보호용 클램핑부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환 단계, 및상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 전류 누설량을 판독하는 누설량 판독 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

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제7항에서,상기 누설전류 검출 단계는,상기 태양광 모듈 스트링과 인버터를 접속하는 (+) 선로 및 (-) 선로 중 누설 전류가 발생한 선로를 판단하기 위해 입력 신호를 증폭하는 신호 증폭 단계,상기 누설 전류 신호 중 음 신호를 제거하기 위한 레벨 쉬프터(Level Shifter) 단계,상기 보호용 클램핑부의 아날로그 출력을 디지털로 변환하는 디지털 변환 단계, 및상기 디지털 신호를 수신하여 제1 아크 검출 유닛이 수신한 신호에서 전류 누설 위치를 판독하는 누설 위치 판독 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

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제11항에서,상기 누설 위치 판독 단계는,상기 누설 신호를 감지하는 누설 신호 감지 단계,상기 누설 신호의 기준점이 1.5v인지 아닌지를 감지하는 기준점 감지단계, 및상기 기준점이 1.5v인 경우 정상 상태를 출력하는 정상 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

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제11항에서,상기 누설 위치 판독 단계는,상기 누설 신호를 감지하는 누설 신호 감지 단계,상기 누설 신호의 기준점이 1.5v인지 아닌지를 감지하는 기준점 감지단계,상기 기준점이 1.5v가 아닌 경우 전류 누설량을 판독하는 누설량 판독 단계,상기 전류 누설량을 판독하고, 상기 누설 신호의 기준점이 0v 내지 1.49v인지 판단하는 누설위치 판독 단계,상기 누설위치 판독단계에서 상기 누설 신호의 기준점이 0v 내지 1.49v인 경우 (-) 선로 누설 경고를 출력하는 (-) 선로 누설 경고 단계, 및상기 누설위치 판독단계에서 상기 누설 신호의 기준점이 0v 내지 1.49v가 아닌 경우 (+) 선로 누설 경고를 출력하는 (+) 선로 누설 경고 단계를 포함하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

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제7항에서,상기 판독 단계는,상기 제1 아크 검출 단계, 상기 제2 아크 검출 단계, 그리고 상기 누설 전류 검출 단계에서 디지털 신호를 수신하고,상기 디지털 신호로 각각의 유닛에서 기설정된 테이블로 점수를 산출하며,상기 점수를 기설정된 수학식으로 산출하여 태양광 모듈 스트링의 선로의 고장상태를 기설정된 변수들로 구성된 다면 평가 테이블을 구성하여 상기 태양광 모듈 스트링 선로를 진단하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

15

제14항에서,상기 기설정된 테이블은,누설 신호, 아크 제2 신호, 아크 제1 신호, 누설 (-) 선로, 그리고 누설 (+) 선로로 구성되고,상기 누설 신호 점수는 누설 발생량이 0mA 인 경우 "0", 0.1 내지 5mA인 경우 "1", 5 내지 10mA인 경우 "2", 그리고 10mA 이상인 경우 "4"인 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

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제15항에서,상기 아크 제2 신호 점수는,판독 단계에 입력된 신호가 경계값 이하인 경우 "1", 경계값 이상인 경우 "4"인 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

17

제15항에서,상기 아크 제1 신호 점수는,판독 단계에 입력된 신호가 경계값 이하인 경우 "1", 경계값 이상인 경우 "2", 그리고 경계 빈도 이상(異常)인 경우 "2"인 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

18

제15항에서,누설 (-) 선로 점수는,판독 단계에 입력된 신호가 경계값 이상인 경우 "1" 인 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

19

제15항에서,누설 (+) 선로 점수는,판독 단계에 입력된 신호가 경계값 이상인 경우 "1" 인 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.

20

제14항에서,상기 다면 평가 테이블은,상기 기설정된 변수들로 하기의 수학식을 만족하는 점수를 산출하여 태양과 모듈 스트링 선로의 고장을 진단하고,x = a×① + b×(② + ③) + (④ and ⑤)① 은 누설 발생량, ② 는 아크 제2 신호, ③ 은 아크 제1 신호, ④ 는 누설 (-) 선로, ⑤ 는 누설 (+) 선로, a는 "1"을 기본값으로 하는 누설감시 강화 상수, b는 "1"을 기본값으로 하는 아크감시 강화 상수이며,상기 x가 "0" 인 경우에는 "정상"을 출력하고,상기 x가 "1 내지 3" 인 경우에는 "주의"을 출력하며, 상기 x가 "4 내지 9" 인 경우에는 "경고"를 출력하고,상기 x가 "10 내지 12" 인 경우에는 "위험"을 출력하는 태양광 발전시스템의 누설과 아크 측정 방법.