KR20110101336A - Ground fault detection device and method with direct current wire for system of photovoltaic power generation - Google Patents

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KR20110101336A
KR20110101336A KR1020100020276A KR20100020276A KR20110101336A KR 20110101336 A KR20110101336 A KR 20110101336A KR 1020100020276 A KR1020100020276 A KR 1020100020276A KR 20100020276 A KR20100020276 A KR 20100020276A KR 20110101336 A KR20110101336 A KR 20110101336A
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신영찬
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헥스파워시스템(주)
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Abstract

본 발명은 회로 구성을 극히 단순화시켜 높은 제조단가 및 오동작 문제를 해결할 수 있고 보다 정확하고 구현하기 쉬운 지락 검출회로장치 및 지락 검출방법을 제공하는 데 목적이 있으며, 또 단순히 지락 발생 유무만 검출하는 게 아니라 직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈 사이에서 발생한 지락 사고 지점을 정확히 찾아낼 수 있도록 하는 수단을 제공하는 데 있다.
이를 위해 본 발명의 직류 전선로의 지락 검출회로장치는 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 분압저항 (R1)과 (R2)를 구비하며, 상기 분압저항 (R1)과 (R2)의 공통접속점(G)을 접지시켜 형성한 분압저항회로부(2)와; 상기 분압저항 (R1)과 (R2) 각각의 양단에 걸리는 전압(VPG)(VGN)과 (R1),(R2) 전체에 걸리는 전압(VPN)의 3개의 전압을 입력받아 상기 입력받은 고압의 전압을 저압레벨로 강압시키는 분압저항(5)과, 상기 분압저항(5)에서 출력되는 저압 아날로그 신호로부터 고주파신호 잡음을 제거하는 저역통과필터(6)를 포함하는 전압센싱부(3); 및 상기 전압센싱부(3)의 저역통과필터(6)로부터 아날로그 신호를 입력받아 A/D 변환하여 디지탈 값으로 수치화시킬 수 있는 A/D 변환기와, 실시간으로 수치화된 상기 디지탈 값을 가지고 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 태양광 발전기에 신호를 보내거나 알람을 발생시키는 MPU를 구비한 제어부(4);를 포함하여 구성되어 있다.
An object of the present invention is to provide a ground fault detection circuit device and a ground fault detection method which can solve a high manufacturing cost and malfunction problem by greatly simplifying the circuit configuration and are more accurate and easy to implement, and simply detect the presence of a ground fault. It does not, however, provide a means to pinpoint ground faults between multiple solar cell modules in series.
To this end, the ground fault detection circuit device of the DC line of the present invention includes a voltage divider R1 and R2 inserted in series between the P (+) side and the N (-) side of the DC line. A voltage divider resistance circuit portion 2 formed by grounding the common connection point G of R1 and R2; Receives the three voltages of the voltage (V PG ) (V GN ) and the voltage (V PN ) applied to both the voltage divider (R1) and (R2), respectively. A voltage sensing unit 3 including a voltage divider 5 for stepping down a high voltage to a low voltage level and a low pass filter 6 for removing high frequency signal noise from a low voltage analog signal output from the voltage divider 5. ; And an A / D converter capable of receiving an analog signal from the low pass filter 6 of the voltage sensing unit 3 and converting the A / D into a digital value, and having the digital value digitized in real time. It is configured to include; and a control unit (4) having an MPU to send a signal to the solar generator or to generate an alarm in the event of a ground fault.

Description

태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치 및 지락 검출방법{Ground fault detection device and method with direct current wire for system of photovoltaic power generation}Ground fault detection device and method with direct current wire for system of photovoltaic power generation}

본 발명은 직류 전선로의 지락 검출회로장치 및 검출방법으로서, 발전소, 특히 태양광 발전시스템에서 전력변환 장치의 입력으로 들어오는 직류 전선로상의 지락사고 및 고장점의 위치까지 검출할 수 있는 지락 검출회로장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention provides a ground fault detection circuit device and a detection method of a direct current line, a ground fault detection circuit device capable of detecting a ground fault and a location of a fault point on a direct current line coming into an input of a power conversion device in a power plant, particularly a photovoltaic power generation system; It's about how.

국제적인 지구환경 문제, 예를 들면 최근 고유가와 함께 지구 온난화 현상으로 인해 국제적으로 이산화탄소를 줄이려는 많은 노력 및 국민 생활수준의 향상으로 인한 전력소비량 증대 및 전력산업의 구조개편 등 국내외의 다변화에 대응하여 선진국은 물론 국내에서도 대체에너지 즉, 신 에너지 전원의 개발에 박차를 가하고 있다. 대체 에너지는 예를 들어, 태양광발전, 풍력발전, 연료전지발전, 바이오, 폐기물, 태양열발전, 소형열병합발전 등을 들 수 있다.Developed countries in response to international and global environmental problems, such as high oil prices, global efforts to reduce carbon dioxide due to global warming, and increased domestic power consumption and restructuring of the electric power industry. In addition, Korea is spurring the development of alternative energy sources, that is, new energy sources. Alternative energy is, for example, photovoltaic power generation, wind power generation, fuel cell power generation, bio, waste, solar power generation, small cogeneration.

그 중 태양광을 에너지원으로 하는 태양광 발전은 효율을 향상시키기 위해 개발중이거나, 일부는 이미 널리 실용화되고 있는 실정이다. 태양광 발전의 대표적인 예는 태양전지를 사용하는 것이다. 태양광 발전은 발전한 전력을 자가 사용할 뿐만 아니라, 태양전지에 의해 발전된 직류전력을 교류전력으로 변환하여 상용 전력계통에 공급할 수 있다.Among them, photovoltaic power generation using sunlight as an energy source is under development to improve efficiency, or some are already widely used. A representative example of photovoltaic power generation is the use of solar cells. Photovoltaic power generation can not only use the generated power by itself, but also convert the DC power generated by the solar cell into AC power and supply it to the commercial power system.

이 때문에 최근 각국은 신재생 에너지 중 이산화탄소의 배출이 거의 없어 친환경 에너지로 각광받고 있는 태양광 발전 시스템에 많은 지원을 하고 있다. 그러나 태양광 발전 시스템은 그 특성상 태양광을 받아야 하므로 해가 지는 밤이나 구름이 많이 끼거나 비가 오는 날 등에는 전기를 발전할 수 없다는 한계가 있고, 또 태양전지의 효율이 아직까지는 높은 편이 아니어서 태양전지 모듈의 설치면적이 그만큼 커질 수밖에 없다. 그리고 대부분의 나라들에 있어 정부 주도의 보급사업 및 발전 차액 지원제도로 인해 태양광발전 시스템의 단일설치 용량이 점점 커지고 있는 실정이다.For this reason, each country has been supporting a large number of photovoltaic power generation systems that are spotlighted as environmentally friendly energy because they emit little carbon dioxide among renewable energy. However, the photovoltaic power generation system has a limitation in that it cannot generate electricity at night, when there is a lot of clouds, or when it rains due to its characteristics, and the efficiency of solar cells is not high yet. The installation area of the solar cell module is inevitably larger. In most countries, the single installation capacity of the photovoltaic system is increasing due to the government-sponsored distribution project and power generation gap support system.

그러나 넓은 면적에 설치된 태양전지 모듈은 직류 전선로에 문제를 야기할 뿐 아니라 태양전지 모듈을 직병렬로 연결하여 전압 및 전류 용량을 증가해야 하므로 태양전지 모듈 사이의 각 연결부위에서 시간이 지날수록 문제가 발생할 수밖에 없다. 이런 직류 전선로 상의 지락 사고는 인명사고로 이어질 수 있으며 태양광발전 시스템의 효율 저하 및 기기의 수명 단축 등 큰 문제를 발생할 수 있다.However, the solar cell module installed in the large area not only causes problems in the DC cable line but also needs to increase the voltage and current capacity by connecting the solar cell modules in series and in parallel, so that problems occur over time at each connection between the solar cell modules. There is no choice but to. Ground faults on DC lines can lead to life-saving accidents and can lead to major problems such as reduced efficiency of photovoltaic systems and shortened device life.

특히 상용 전력계통은 태양전지에 의해 발전된 직류전력의 전압을 승압 회로에 의해 승압하고, 인버터회로에 의해 상용 전력계통의 교류전력과 동일한 주파수의 교류전력으로 제어하도록 하고 있다.In particular, the commercial power system boosts the voltage of the DC power generated by the solar cell by the booster circuit, and the inverter circuit controls the AC power of the same frequency as the AC power of the commercial power system.

이러한 상용 전력계통에는 태양전지와 상용 전력계통을 연결하는 직류선로의 지락(ground fault)을 검출하기 위한 검출회로장치가 제공된다. 지락 발생시 적절한 대응을 수행하지 못하면, 상기 상용 전력계통에 연결된 시스템이 정지될 수 있고, 전력변환을 위해 구성된 승압회로 및 인버터 등에 손상을 일으킬 수 있다.The commercial power system is provided with a detection circuit device for detecting a ground fault of a DC line connecting the solar cell and the commercial power system. If a ground fault does not occur properly, a system connected to the commercial power system may be stopped, and damage may occur to a boost circuit and an inverter configured for power conversion.

그래서 다양한 방법의 지락 검출회로장치가 제안되어 왔는바, 종래 일반적으로 사용되어 온 지락검출기는 지락이 발생하였을 경우 설정된 값과 비교하여 경보를 발생하도록 되어 있으며, 이 지락검출기에는 직류전압강하법과 교류전압강하법이 있는데, 여기서 교류전압강하법의 대부분은 인가 교류전압을 20[㎐]를 이용하였으므로 교류 60[㎐]에 큰 영향을 미치고, 직류에 잡음의 원인이 되는 리플 주파수가 발생되는 문제점이 있었다. Therefore, various ground fault detection circuit devices have been proposed. Ground fault detectors, which have been commonly used in the past, generate an alarm compared to a set value when a ground fault occurs, and this ground fault detector has a DC voltage drop method and an AC voltage. There is a dropping method, where most of the AC dropping methods have an applied AC voltage of 20 [㎐], which greatly affects AC 60 [㎐] and causes a ripple frequency that causes noise in the DC. .

상기 직류 선로 검출장치의 대표적인 일 예로, '한국전력공사'가 1997년 05월 15일자로 '직류전선로 지락 검출기'라는 명칭으로 출원하여 1998년 12월 5일자로 공개된 선행기술(공개특허 1998-0083497)이 있다.As a representative example of the DC line detection device, 'Korea Electric Power Corporation' filed under the name 'DC cable ground detector' on May 15, 1997, and disclosed on December 5, 1998 (public patent 1998). -0083497).

상기 선행기술은 직류 전선로의 지락을 검출하는 센서와; 검출된 신호중 11[㎐]가 성분이 아닌 다른 잡음을 제거하는 일정 갯수의 저역통과필터와; 제거된 신호의 위상을 검출하고 실효치를 변환하는 신호 변환부와; 변환된 신호를 받아 시스템 설치전에 수집한 데이터와 비교하여 지락 여부의 정도를 판단하는 제 2중앙처리장치와; 상기 센서가 정상적으로 동작하는지를 진단하는 자기진단기와; 상기 제 2 중앙처리장치의 판단 결과를 받아서 지락상태 데이터 출력을 제어하고, 상기 자기진단기를 제어하고, 11[㎐] 구형파 신호를 발생하기 위한 제어신호를 출력하는 제 1 중앙처리장치와; 직류전선로에 공급된 전원을 소정의 직류 동작전압으로 변환하는 11[㎐] 신호발생부에 인가하는 발전소측의 직류-직류(DC-DC) 변환기와; 그리고 상기 제 1 중앙처리장치로부터 11[㎐] 신호를 발생하기 위한 제어신호와 변환된 직류전압을 받아 11[㎐] 구형파 신호를 병렬저항을 거쳐 직류전선로에 발생하는 11[㎐] 신호 발생부로 구성되어, 발전소 등에 사용되는 직류 전선로에 지락이 발생하면, 설정된 값과 비교하여 경보 발생은 물론 지락의 정도와 지락점의 위치를 검출할 수 있고, 또 교류전압강하법에 사용한 인가 교류전압을 11[㎐]를 이용해 교류 60[㎐]에 의한 영향을 최대한 줄이고, 직류에 잡음의 원인이 되는 리플 주파수를 줄일 수 있게 되어 있다.The prior art includes a sensor for detecting a ground fault in the direct current line; A predetermined number of low-pass filters for removing noise other than 11 [Hz] of the detected signals; A signal converter for detecting a phase of the removed signal and converting an effective value; A second central processing apparatus that receives the converted signal and compares the data collected before installing the system to determine the degree of ground fault; A self-diagnostic device for diagnosing whether the sensor operates normally; A first central processing unit which receives the determination result of the second central processing unit to control the ground state data output, to control the self-diagnosis unit, and to output a control signal for generating an 11 [㎐] square wave signal; A direct current-to-direct current (DC-DC) converter on the power plant side, which is applied to an 11 [kW] signal generator for converting the power supplied to the direct current line into a predetermined direct current operating voltage; And an 11 [kW] signal generator for generating an 11 [kW] square wave signal through a parallel resistor in response to the control signal for generating the 11 [kW] signal from the first central processing unit and the converted DC voltage. When a ground fault occurs in a DC line used in a power plant or the like, it is possible to detect not only the alarm but also the degree of the ground fault and the position of the ground fault by comparing with the set value. ㎐] minimizes the effects of AC 60 [㎐] and reduces the ripple frequency that causes noise in DC.

하지만, 이러한 기능을 제공하는 데 있어 상기 선행기술은 그 회로구성이 너무 복잡하였다. 즉, 온도 및 기타 환경에 영향을 받지 않도록 11[㎐] 구형파 신호를 일정하게 공급하기 위해 11[㎐] 신호 발생부의 구성이 필요하며, 상기 11[㎐] 신호 발생부는 11[㎐] 구형파 신호를 직류 전선로에 공급하는데, 이때 11[㎐] 신호 발생부는 변환된 소자 동작전압을 받아 제1중앙처리장치의 제어신호에 따라 포토 커플러를 동작시켜 브리지 정류기를 거쳐 공급하게 된다. 따라서 상기 포토 커플러의 구동을 위해 전원을 공급하기 위한 직류-직류 변환기가 상기 11[㎐] 신호 발생부에 구성되어야 한다. 또 상기 포토 커플러에서 출력된 동작신호를 정류하기 위한 브리지 정류기의 구성도 필요하다.However, in providing such a function, the prior art has a complicated circuit configuration. In other words, in order to supply 11 [㎐] square wave signals uniformly so as not to be influenced by temperature and other environments, the configuration of the 11 [㎐] signal generator is necessary, and the 11 [㎐] signal generator needs to generate 11 [㎐] square wave signals. The 11 [kW] signal generator receives the converted device operating voltage and operates the photo coupler according to the control signal of the first central processing apparatus to supply the bridge via the rectifier. Therefore, a DC-DC converter for supplying power for driving the photo coupler should be configured in the 11 [k] signal generator. In addition, it is also necessary to configure a bridge rectifier for rectifying the operation signal output from the photo coupler.

그리고 저역통과필터를 통해 제거된 신호 위상을 검출하고 실효치를 변환하는 신호 변환부가 구성되는데, 이러한 신호 변환부에는 입력 신호를 증폭하는 AC 증폭기, 저역통과필터에서 필터링된 신호의 이득을 증폭하는 이득 증폭기, 및 이를 지락 전류 실효치로 변환하는 실효치 변환기 등이 구성되어 있다.In addition, the signal conversion unit detects the signal phase removed through the low pass filter and converts the effective value. The signal conversion unit includes an AC amplifier amplifying the input signal and a gain amplifier amplifying the gain of the signal filtered by the low pass filter. And an effective value converter for converting this to the ground current effective value.

이처럼 11[Hz]의 교류전압을 인가한 교류전압 강하법을 사용하는 상기 선행 기술은 회로의 구성이 너무 복잡하고 많은 주변기기를 필요로 하기 때문에 구현이 어렵고 지락 검출기의 생산단가가 크게 상승하는 문제가 발생할 수 있어 동종 제품과의 경쟁력을 약화시키게 되는 문제가 있다. 그리고 회로구성이 복잡한 만큼 오동작에 대한 발생 확률이 상승하고, 장애 발생시 이에 대한 대처가 빠르게 실행되지 못할 수 있다.This prior art using the AC voltage drop method applying an AC voltage of 11 [Hz] is difficult to implement because the circuit configuration is too complicated and requires many peripheral devices, and the production cost of the ground fault detector increases significantly. There may be a problem that can weaken the competitiveness with the same product. And as the circuit configuration is complicated, the probability of occurrence of malfunction increases, and coping with the failure may not be executed quickly.

이러한 문제점을 감안하여 한국공개특허공보 10-2009-0129775호에서는 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2); 상기 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 연결되고 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부; 상기 전류 검출부를 통해 출력되는 출력신호가 항상 양(+)의 값이 되도록 처리하는 절대값 회로부; 상기 절대값 회로부의 출력신호와 미리 설정된 지락전류 기준값을 비교하는 비교부; 그리고, 상기 비교부의 비교 결과에 따라 상기 직류 전선로에 연결되는 전력변환기의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 직류전선로 지락검출장치를 제안하고 있다.In view of these problems, Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2009-0129775 discloses a distribution resistor (R1) (R2) connected between a P (+) side and a N (-) side of a DC line; A current detector connected to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 and having an internal resistance rct; An absolute value circuit unit for processing an output signal output through the current detector to always be a positive value; A comparison unit comparing the output signal of the absolute value circuit unit with a preset ground current reference value; And, according to the comparison result of the comparison unit has proposed a DC line ground fault detection device comprising a control unit for controlling the drive of the power converter connected to the DC line.

상기한 구성에 의해 상기 선 발명은 직류전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 연결된 분배저항(R1)(R2)의 공통 접속점에 내부 저항(rct)을 갖는 전류 검출부를 연결하여, 직류전선로에서 지락 사고 발생시 간단한 구성으로 지락전류 발생을 검출할 수 있도록 하였으며, 그리고 직류전선로의 P(+)측 또는 N(-)측에서 지락이 발생하더라도 절대 값 회로부에 의해 항상 (+) 영역에서 지락 전류를 기준 값과 비교할 수 있어, 전류 방향에 상관없이 손쉽게 지락 사고에 대처할 수 있는 효과가 있는 것으로 주장되고 있다.According to the above configuration, the line invention connects a current detection unit having an internal resistance rct to a common connection point of the distribution resistors R1 and R2 connected between the P (+) side and the N (-) side of the DC line. In case of ground fault in DC line, ground fault current can be detected by simple configuration. And even if ground fault occurs on P (+) side or N (-) side of DC line, it is always positive (+) area It is claimed that the ground fault current can be compared with the reference value, so that the ground fault current can be easily coped with regardless of the current direction.

그러나 상기한 방식은 지락전류를 검출하여 지락전류 기준값과 비교하여 지락발생 유무를 판별하고 있기 때문에 지락전류 검출에 있어 계절적인 요인과 주변 환경요인에 의해 지락전류 검출의 어려움이 있고 직렬연결되어 있는 태양광 전지 모듈 사이의 지락 사고 지점을 검출할 수 없다는 단점이 있다.However, the above-mentioned method detects the ground fault current and compares it with the ground fault current reference value. Therefore, it is difficult to detect the ground fault current due to seasonal factors and surrounding environmental factors. There is a disadvantage that the ground fault point between the photovoltaic modules cannot be detected.

이에 본 발명은 상기한 선행 기술들의 문제점을 해결하기 위하며 제안한 것으로 그의 목적으로 하는 것은 회로 구성을 극히 단순화시켜 높은 제조단가 및 오동작 문제를 해결할 수 있고 보다 정확하고 구현하기 쉬운 지락 검출회로장치를 제공하는 데 있으며, 또 단순히 지락 발생 유무만 검출하는 게 아니라 직렬 연결된 다수의 태양전지 모듈 사이에서 발생한 지락 사고 지점을 정확히 찾아낼 수 있도록 하는 수단을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, and its object is to provide a ground fault detection circuit device that can solve the high manufacturing cost and malfunction problem by greatly simplifying the circuit configuration and is more accurate and easy to implement. In addition, it does not merely detect the occurrence of ground faults, but also provides a means for pinpointing the ground fault point between a plurality of solar cell modules connected in series.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 직류 전선로의 지락 검출회로장치는 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 분압저항 (R1)과 (R2)를 구비하며, 상기 분압저항 (R1)과 (R2)의 공통접속점(G)을 접지시켜 형성한 분압저항회로부(2)와; 상기 분압저항 (R1)과 (R2) 각각의 양단에 걸리는 전압( VPG)( VGN)과 (R1),(R2) 전체에 걸리는 전압(VPN)의 3개의 전압을 입력받아 상기 입력받은 고압의 전압을 저압레벨로 강압시키는 분압저항(5)과, 상기 분압저항(5)에서 출력되는 저압 아날로그 신호로부터 고주파신호 잡음을 제거하는 저역통과필터(6)를 포함하는 전압센싱부(3); 및 상기 전압센싱부(3)의 저역통과필터(6)로부터 아날로그 신호를 입력받아 A/D 변환하여 디지탈 값으로 수치화시킬 수 있는 A/D 변환기와, 실시간으로 수치화된 상기 디지탈 값을 가지고 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 태양광 발전기에 신호를 보내거나 알람을 발생시키는 MPU를 구비한 제어부(4);를 포함하여 구성되어 있다.In order to achieve the above object, the ground fault detection circuit device of the direct current line according to the present invention includes a voltage divider R1 and R2 inserted in series between the P (+) side and the N (-) side of the direct current line. The voltage dividing resistance A voltage divider resistance circuit portion 2 formed by grounding the common connection point G of R1 and R2; Receives the three voltages of the voltage (V PG ) (V GN ) and the voltage (V PN ) across the voltage dividers (R P1) and (R2) respectively. A voltage sensing unit 3 including a voltage divider 5 for stepping down a high voltage to a low voltage level and a low pass filter 6 for removing high frequency signal noise from a low voltage analog signal output from the voltage divider 5. ; And an A / D converter capable of receiving an analog signal from the low pass filter 6 of the voltage sensing unit 3 and converting the A / D into a digital value, and having the digital value digitized in real time. It is configured to include; and a control unit (4) having an MPU to send a signal to the solar generator or to generate an alarm in the event of a ground fault.

또 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 수치화된 분압 저항에 걸리는 전압 값을 가지고 P(+)측 또는 N(-)측에서 발생한 지락을 검출하는 알고리즘; 그리고 분압 저항에 걸리는 전압의 차이를 가지고 직렬 연결된 태양전지 모듈 사이에서 발생한 지락 지점의 위치를 검출하는 알고리즘을 포함하고 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided an algorithm for detecting a ground fault occurring on the P (+) side or the N (−) side with a voltage value applied to the quantified voltage divider resistance; And it includes an algorithm for detecting the position of the ground fault point generated between the solar cell modules connected in series with the voltage difference across the voltage divider resistance.

또 본 발명의 태양광 전지 모듈에 의한 발전을 위해 제공되는 직류 전선로의 지락을 검출하기 위한 방법은, 태양광 전지 모듈의 분압된 전압을 입력받는 전압센싱부의 분압저항 VR1과 VR2에 걸리는 전압을 측정하는 단계와; 직렬전압 VPV를 태양광 전지 모듈의 직렬수로 나누어 전압 모듈 VModule 값을 구하는 단계와; 분압저항 VR1과 VR2의 값을 비교하는 단계와; 상기 단계에서 분압저항 VR1과 VR2의 값이 같으면 초기의 측정 단계로 되돌아가고, 상기 직렬전압 VPV와 VR1과 비교하여 양자가 동일하면 N측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하며, 양자의 값이 다르다면 상기 직렬전압 VPV와 VR2과 비교하여 양자가 동일할 경우 P측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하고 양자가 다를 경우 분압저항 VR1에서 VR2의 값을 차감한 절대값이 전압 모듈 VModule 값보다 크거나 같은가를 판단하는 단계와; 상기 차감한 절대값|VR1 - VR2|이 전압 모듈 VModule값보다 크거나 같을 경우 VR1값이 VR2보다 큰가를 판단하는 단계와; 상기 단계에서 VR1값이 VR2보다 큰 경우 VR1값을 VModule 값으로 나누어 정수 n을 구한 후 P측을 기준하여 n번째 전지 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하며, 상기 단계에서 VR1값이 VR2보다 작은 경우 VR2값을 VModule값으로 나누어 정수 n을 구한 후 N측을 기준하여 n번째 전지 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하는 단계;를 포함하여 구성되어 있다.In addition, the method for detecting the ground fault of the direct current line provided for power generation by the solar cell module of the present invention, the voltage applied to the voltage divider resistors V R1 and V R2 of the voltage sensing unit for receiving the divided voltage of the solar cell module. Measuring; Voltage module V Module by dividing series voltage V PV by series number of solar cell module Obtaining a value; Comparing the values of the voltage divider V R1 and V R2 ; When to equal the value of the dividing resistor V R1 and V R2 at the step returns to the initial measurement step, and compare the series voltage V PV and V R1 both are the same, and it is determined that the ground fault occurred in the N-side track of the two If the values are different, the series voltage V PV and V R2 are compared with each other, and if they are the same, it is determined that a ground fault occurs at the P side line, and if they are different, the absolute value obtained by subtracting the value of the voltage divider resistance V R1 from V R2 is Determining whether the value is greater than or equal to a module V Module value; The net of the absolute value | V R1 - V R2 | when the module voltage is larger than or equal to the value V Module comprising: a determination value V R1 to V R2 is greater than and; If the values V R1 at the step is greater than the value V R2 to V R1 V Module After dividing the value obtained for the integer n, based on the P-side n-th cell is determined to have occurred a fault in the module and, in the case where in the step V R1 value is smaller than V R2 by dividing the V R2 value in V Module value obtained for the integer n And determining that a ground fault has occurred in the nth battery module based on the N side.

본 발명은 태양전지 모듈 제조업체에서 제공하는 태양전지 모듈의 전압특성을 알고 태양전지 모듈의 직렬 수와 분압저항회로부(2)에 걸려있는 전압 값만으로 지락 발생 여부뿐만 아니라 사고발생 위치까지 정확히 알 수 있으므로 기존의 제안된 방법 및 장치들에 비해 회로 구성이 극히 간단하여 구현이 쉽고 저렴하며 정확한 지락 검출방법 및 장치를 제공하게 되므로 상당히 효율적이다.Since the present invention knows the voltage characteristics of the solar cell module provided by the solar cell module manufacturer and knows exactly whether the ground fault occurs as well as the location of the accident by only the voltage value of the series number of the solar cell module and the voltage divider resistor 2. Compared to the existing proposed methods and devices, the circuit configuration is extremely simple, so it is easy and cheap to implement, and it is very efficient because it provides an accurate ground detection method and device.

도1은 본 발명의 지락 검출 회로장치가 적용된 태양광발전 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명에 의한 전압센싱부(3)의 전압강하 목적의 분압저항과 저역통과필터를 표시한 회로도이다.
도3은 직류 전선로의 P(+)측에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이다.
도4는 직류 전선로의 N(-)측에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이다
도5는 직렬 연결된 태양광 전지 모듈 사이에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이다.
도6은 분압저항에서 측정된 전압으로 지락을 검출하는 알고리즘을 표현한 플로우차트이다.
1 is a block diagram of a photovoltaic system to which the ground fault detection circuit device of the present invention is applied.
2 is a circuit diagram showing a voltage divider resistor and a low pass filter for the purpose of voltage drop of the voltage sensing unit 3 according to the present invention.
Fig. 3 is a circuit diagram showing the voltage applied to the voltage divider resistance when a ground fault occurs on the P (+) side of the DC line.
Fig. 4 is a circuit diagram showing the voltage applied to the voltage divider resistance when a ground fault occurs on the N (-) side of the DC line.
5 is a circuit diagram showing the voltage applied to the voltage divider resistance when a ground fault occurs between series connected solar cell modules.
6 is a flowchart representing an algorithm for detecting ground fault with the voltage measured at the voltage divider resistance.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the invention should not be construed as limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings and the like may be exaggerated to emphasize a more clear description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that are determined to unnecessarily obscure the subject matter of the present invention are omitted.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 직류 전선로의 지락 검출장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, the ground fault detection apparatus of the direct current line of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 지락 검출 장치가 적용된 태양광발전 시스템의 구성도이며,도2는 본 발명에 의한 전압센싱부(3)의 전압강하 목적의 분압저항과 저역통과필터를 표시한 회로도이며, 도3은 직류 전선로의 P(+)측에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이다. 그리고 도4는 직류 전선로의 N(-)측에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이며, 도5는 직렬 연결된 태양광 전지 모듈 사이에 지락이 발생했을 경우 분압저항에 걸리는 전압을 표시한 회로도이고, 도6은 분압저항에서 측정된 전압으로 지락을 검출하는 알고리즘을 표현한 플로우차트이다.1 is a configuration diagram of a photovoltaic power generation system to which the ground fault detection device of the present invention is applied, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a voltage divider resistance and a low pass filter for voltage drop purposes of the voltage sensing unit 3 according to the present invention. Fig. 3 is a circuit diagram showing the voltage applied to the voltage divider resistance when a ground fault occurs on the P (+) side of the DC line. 4 is a circuit diagram showing the voltage applied to the voltage dividing resistor when a ground fault occurs on the N (-) side of the DC line. FIG. 5 is a voltage applied to the voltage dividing resistor when a ground fault occurs between the solar cell modules connected in series. Fig. 6 is a flowchart showing an algorithm for detecting ground fault with the voltage measured at the voltage divider resistance.

본 발명은 태양광발전 시스템에서 발생할 수 있는 직류 전선로에서의 지락을 검출하기 위한 것으로 지락이 발생할 수 있는 3가지 위치에서 검출이 가능하다. The present invention is to detect the ground fault in the DC line that can occur in the photovoltaic power generation system can be detected in three locations where the ground fault can occur.

일반적으로 태양광발전 시스템은 도1과 같이 직병렬로 연결된 태양전지 모듈(1,접속함)과 그 태양전지 모듈(1)로부터 발생한 직류전력을 수요자의 특성에 맞게 변환하는 전력변환기(11)가 있는데 그 사이를 연결하도록 직류 전선로가 존재하게 된다. 직류전선로는 전력변환기의 입력전압 범위에 맞추기 위해 태양전지 모듈(1)을 직렬로 연결해야하고 또한 전류용량을 늘리기 위해 직렬 연결된 태양전지 모듈을 병렬로도 연결해야한다. 이런 여러 개의 병렬군은 접속함(1)에 모여지도록 설치되어 단일 직류 전선로(10,10)를 통해 전력변환기(11)의 입력으로 들어가게 된다. 그러나 설치 용량이 늘어나면서 직병렬 조합으로 연결된 접속함(1)의 수도 증가하는 추세이기 때문에 지락이 발생하였을 경우 지락 발생 사실 및 지락이 발생한 위치를 파악하기가 곤란한 점이 있어 태양전지 모듈의 집합체인 접속함(1)과 전력변환기(11) 사이에 통상 지락 검출회로장치를 마련하고 있다.In general, a photovoltaic power generation system includes a solar cell module (1, connected) connected in parallel and a power converter 11 for converting DC power generated from the solar cell module 1 according to characteristics of a consumer. There is a direct current line to connect between them. In order to meet the input voltage range of the power converter, the DC line should be connected in series with the solar cell modules (1), and also in parallel with the solar cell modules connected in series to increase the current capacity. These multiple parallel groups are installed to be gathered in the junction box (1) to enter the input of the power converter 11 through a single DC line (10, 10). However, as installation capacity increases, the number of junction boxes (1) connected by a series-parallel combination increases, so when a ground fault occurs, it is difficult to identify the ground fault occurrence and the location of the ground fault. A ground fault detection circuit device is normally provided between the box 1 and the power converter 11.

본 발명에서 채용하고 있는 지락 검출회로장치(20)는 크게 분압저항회로부(2), 전압센싱부(3)및 제어부(4)로 구성된다. The ground fault detection circuit device 20 employed in the present invention is largely composed of a voltage divider resistor circuit 2, a voltage sensing unit 3, and a controller 4.

상기 분압저항회로부(2)는 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 분압저항 (R1)과 (R2)를 구비하며, 상기 분압저항 (R1)과 (R2)의 공통접속점(G)을 그라운드에 접지시켜 회로를 구성하고 있다. The voltage dividing resistor circuit portion 2 includes voltage dividing resistors R1 and R2 inserted in series between the P (+) side and the N (-) side of the DC line, and the voltage dividing resistor The common connection point G between R1 and R2 is grounded to form a circuit.

상기 전압센싱부(3)에서는 상기 분압저항회로부(2)로부터 3개의 전압을 받게 되는데, 분압저항 (R1)의 양단에 걸리는 전압(VPG), 분압저항 (R2)의 양단에 걸리는 전압(VGN) 및 분압저항 (R1)과 (R2) 전체에 걸리는 전압(VPN)이다. 일반적으로 다수의 태양전지 모듈이 직렬연결되어 있기 때문에 이 3개의 전압은 최고 1000V 정도의 높은 고압이다, 그렇기 때문에 제어부(4)의 MPU가 인식할 수 있는 저압레벨로 강압시켜야 한다. The voltage sensing unit 3 receives three voltages from the voltage dividing resistor circuit 2, and the voltage V PG across the voltage divider resistor R1 and the voltage V across the voltage divider resistor R2. GN ) and the voltage V PN across the voltage divider resistors R1 and R2. In general, since a plurality of solar cell modules are connected in series, these three voltages are high voltages of up to 1000 V. Therefore, the three voltages must be stepped down to a low voltage level that can be recognized by the MPU of the controller 4.

이 때문에 상기 전압센싱부(3)로 들어온 각각의 전압(VPG)(VGN)(VPN)은 다시 한번 분압저항(5)을 통해 저압레벨로 강압시킨 후 고주파 차단 목적의 저역 통과필터(6)를 통해 출력된다. 저압의 아날로그 신호로 바뀐 이 출력은 제어부(4)의 A/D변환기를 거쳐 디지털값으로 변환되어 수치화가 된다. 상기 제어부(4)의 MPU는 실시간으로 수치화된 이값을 가지고 지락 여부를 판단하며, 지락사고 발생 시 태양광 발전기에 신호를 보내거나 알람을 발생시킬 수 있게 된다.For this reason, each voltage V PG (V GN ) (V PN ) introduced into the voltage sensing unit 3 is once again stepped down to a low voltage level through the voltage divider resistor 5 and then a low pass filter for high frequency blocking purpose ( 6) is output. This output, which is converted into an analog signal of low voltage, is converted into a digital value through an A / D converter of the control unit 4 and digitized. The MPU of the control unit 4 determines whether there is a ground fault using the numerical value digitized in real time, and when a ground fault occurs, it can signal a solar generator or generate an alarm.

이처럼 상기 제어부(4)는 MPU와 접점신호를 낼 수 있는 릴레이를 포함하여 구성되어 있는데, 상기 전압센싱부(3)에서 넘어온 저압레벨의 아날로그 신호를 MPU에 내장되어 있는 A/D변환기를 통해 디지털값으로 변환하여 수치화시키게 되는 것이다. MPU는 수치화된 3개의 전압값을 가지고 지락유무를 판단하게 되는데 MPU에 태양전지 모듈 1개의 개방전압 및 동작전압과 모듈의 직렬수를 입력한다.As such, the control unit 4 includes a relay capable of generating a contact signal with the MPU. The control unit 4 digitally converts the analog signal of the low voltage level from the voltage sensing unit 3 through an A / D converter built in the MPU. It is converted to a value and digitized. The MPU determines whether there is a ground fault using three numerical values. The MPU inputs the open voltage and operating voltage of one solar cell module and the number of series of modules.

정상적인 상태에서 분압저항 (R1),(R2) 양단에 걸리는 전압은 태양전지 모듈의 직렬전압이 똑같이 분배되어 나타나게 된다. 즉, 직렬전압( VPN)이 변동하거나 바뀔 수는 있지만 분압저항 (R1),(R2)에 걸려있는 전압( VPG, VGN)은 똑같이 분압된다.Under normal conditions, the voltage across the voltage divider resistors R1 and R2 is equally distributed in the series voltage of the solar cell module. That is, although the series voltage V PN may change or change, the voltages V PG and V GN applied to the divided resistors R1 and R2 are equally divided.

VR1 = ( R1 / R1+R2) * VPN ,V R1 = (R1 / R1 + R2) * V PN ,

VR2 = ( R2 / R1+R2) * VPN , V R2 = (R2 / R1 + R2) * V PN ,

VR1 = VR2 V R1 = V R2

그러나 지락이 발생하게 되면 발생지점에 따라 다르게 나타난다. 도3은 직류전선로의 P(+)측 선로에 지락이 발생한 것을 가정한 상황으로서 분압저항(R1)의 양단에는 공통접지단(G)과 지락지점(F:7) 사이가 등전위가 되어 0[V]가 걸리게 되고 반대로 분압저항(R2)의 양단에는 직렬전압 (VPN) 전체가 걸리게 된다.However, when a ground fault occurs, it appears differently depending on where it occurs. 3 is a situation in which a ground fault occurs on the P (+) side line of a DC line, and both ends of the voltage divider resistor R1 have an equipotential between the common ground terminal G and the ground fault point F: 7. V] is applied. On the contrary, the entire series voltage V PN is applied to both ends of the voltage divider resistor R2.

도4는 직류전선로의 N(-)측 선로에 지락이 발생한 것을 가정한 것으로 분압저항(R1)의 양단에는 직렬전압(VPN) 전체가 걸리게 되고, 분압저항(R2) 양단에는 공통접지단(G)과 지락지점(F:8) 사이가 등전위가 되어 0[V]가 걸리게 된다.FIG. 4 assumes that a ground fault occurs on the N (-) side line of the DC line, and the entire series voltage V PN is applied to both ends of the voltage divider resistor R1, and a common ground terminal is formed at both ends of the voltage divider resistor R2. G) and the ground fault (F: 8) become equipotential and take 0 [V].

도5는 직렬연결되어 있는 태양전지 모듈들 사이에서 발생한 지락을 가정한 것으로 공통접지단(G)과 지락지점(F:9)은 지면을 통해 연결된 것처럼 루프가 형성되는데 그로 인해 분압저항 양단에 다음과 같은 전압이 나타난다.FIG. 5 assumes a ground fault occurring between the solar cell modules connected in series. The common ground terminal G and the ground fault point F: 9 form a loop as if connected through the ground. Voltage appears as

VR1 = VPF , VR2 = VFN V R1 = V PF , V R2 = V FN

즉, 지락이 발생하더라도 직렬전압 (VPN)은 변하지 않지만 분압저항 양단에 걸리는 전압은 차이가 나게 되는데 결국 분압저항 양단에 걸려있는 전압 VPG와, VGN의 합은 직렬전압 VPN과 같다.That is, even if a ground fault occurs, the series voltage (V PN ) does not change, but the voltage across the voltage divider resistor is different. Consequently, the sum of the voltage V PG and V GN across the voltage divider resistor is equal to the series voltage V PN .

VPN = VPG + VGN V PN = V PG + V GN

그러므로 MPU는 전압을 실시간으로 측정하고 VPG와 VGN을 감시하여 그 차이가 나는 만큼 지락사고 지점의 위치를 알게 되는 것이다.Therefore, the MPU measures the voltage in real time and monitors V PG and V GN to find the location of the ground fault by the difference.

제어부(4)의 MPU는 이 3가지의 지락사고를 검출하고 이로써 지락사고 지점의 위치까지 검출할 수 있게 되는 것이다. 태양전지 모듈(1)의 특성상 대기상태, 온도, 계절등 환경적인 영향을 많이 받게 되는데 그 때문에 태양광 전지 모듈의 개방전압 및 동작전압은 변동이 생기게 되고 또한 전력변환기(11)에서 최대전력을 출력하기 위해 동작전압이 수시로 변동되기 때문에 제어부(4)는 실시간으로 태양전지모듈 1개의 전압을 알고 있어야 한다.The MPU of the control unit 4 detects these three ground faults, and thus can detect the position of the ground fault point. Due to the characteristics of the solar cell module 1, there are many environmental influences such as air condition, temperature, season, etc. Therefore, the open voltage and operating voltage of the solar cell module are fluctuated, and the maximum power is output from the power converter 11. In order to change the operating voltage from time to time, the controller 4 must know the voltage of one solar cell module in real time.

태양광 전지 모듈 1개당 전압 = VPN / 태양광 전지 모듈 직렬수Voltage per Photovoltaic Module = V PN / Number of Solar Modules in Series

위 식을 적용하게 되면 전력변환기(11)가 정지되어 개방전압이 걸리거나 전력변환기(11)가 동작하여 동작전압이 걸려도 태양전지판 모듈 1개당 전압을 알 수 있기 때문에 전력변환기의 동작상태에 상관없이 지락발생여부와 지락지점의 위치를 정확히 알 수 있다. 제어부(4)에서 지락을 검출하게 되면 전력변환기에 신호를 보내고 알람을 발생시켜 전력변환기를 정지시키는 등의 시스템을 보호하기 위한 조치를 취하게 된다.When the above equation is applied, the power converter 11 is stopped and the open voltage is applied or the power converter 11 operates so that the voltage per one solar panel module can be known even if the operating voltage is applied, regardless of the operation state of the power converter. It is possible to know exactly whether a ground fault occurred and the location of the ground fault point. When the controller 4 detects a ground fault, a signal is sent to the power converter and an alarm is generated to take measures to protect the system such as stopping the power converter.

이하 본 발명의 제어 알고리즘을 도6의 플로우차트에 의해 자세히 설명한다.Hereinafter, the control algorithm of the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

태양광 전지 모듈(1)이 전력을 생산하게 되면 분압저항 회로부(3)에 걸리는 저항을 측정하게 된다(단계 (가)). 이때 단계 (나)에서와 같이 모듈 전압(VModule)은 VPV를 모듈의 직렬수로 나누어 구하며, 다음의 단계 (다)에서 저항값 VR1과 VR2를 비교하여 양자의 값이 같다면 지락 발생이 없는 것으로 판단하여 초기 단계로 복귀하여 진행하며, 만일 양자의 값이 일치하지 않는다면 단계 (라)에서 VPV 값을 VR1 값과 비교하여 양자의 값이 같은 것으로 검출되면 N측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하며(단계 (마)), 만일 양자의 값이 같지 않다면 단계 (바)에서 VPV 값을 VR2 값과 비교하여 양자의 값이 같은 것으로 검출되면 P측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하며(단계 (사)), 만일 양자의 값이 같지 않다면 단계 (아)에서 VR1 - VR2 의 절대 값이 상기 단계 (나)에서 구한 VModule 값과 같거나 큰가를 비교하여 만일 해당 표기의 등식을 만족하지 않으면 초기 단계로 복귀하여 진행하며, 등식 조건을 만족하면 단계 (자)를 진행한다.When the photovoltaic module 1 generates electric power, the resistance applied to the voltage divider circuit unit 3 is measured (step (a)). The module voltage (V Module), as in step (b) is seeking into the V PV to be series of modules, the value of both the ground surface as compared to the resistance values V R1 and V R2 the next step (c) of When generating this determines that there is no progress to return to the initial step, and by comparing the V PV value and the V R1 value in step ten thousand and one if the value of the two do not match (d) detecting that the value of both, such as ground fault in the N-side track Is determined (step (e)), and if both values are not equal, if the value of both is detected in step (f) by comparing the V PV value with the value of V R2 , a ground fault has occurred in the P-side line. (Step (g)) and if the values of both are not equal, the V module obtained in step (b) is the absolute value of V R1 -V R2 in step (h). If the value is equal to or greater than the value, if the equation of the notation is not satisfied, the process returns to the initial stage.

단계 (자)에서 VR1 값이 VR2 의 값보다 큰 것으로 검출되면, 저항 값 VR1 을 VModule 값으로 나누어 떨어지는 정수 n을 구하여 P측에서 n번째 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하고, 제어부(4)는 그 지락 사고가 발생하였다는 사실을 경보(단계 (카))하는 것 및 지락 발생 지점을 별도 표시부를 통해 표시토록 제어한다.If it is detected in step ( R ) that the value of V R1 is greater than the value of V R2, an integer n is obtained by dividing the resistance value V R1 by the V Module value, and it is determined that a ground fault has occurred in the nth module on the P side. 4) controls to alert the fact that the ground fault has occurred (step (K)) and to display the ground fault occurrence point through a separate display unit.

그런데 상기 단계 (자)에서 VR1 값이 VR2 의 값보다 작은 것으로 검출되면, 저항 값 VR2 를 VModule 값으로 나누어 떨어지는 정수 n을 구하여 N측을 기준하여 n번째 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하고(단계 (타)), 앞서와 동일하게 제어부(4)는 그 지락 사고가 발생하였다는 사실을 경보(단계 (카))하는 것 및 지락 발생 지점을 별도 표시부를 통해 표시토록 제어한다.However, if V R1 value is detected to be smaller than the value of V R2 in the above step (I), the resistance value of V R2 to V Module By determining an integer n divided by a value, it is determined that a ground fault has occurred in the nth module with reference to the N side (step (ta)), and the control unit 4 alerts that the ground fault has occurred in the same manner as before. Step (k)) and the ground fault occurrence point are controlled to be displayed through a separate display unit.

이상에서 설명된 본 발명의 지락 검출 회로 장치의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiment of the ground fault detection circuit device of the present invention described above is merely exemplary, and it is well understood that various modifications and equivalent other embodiments are possible to those skilled in the art. You will know. Therefore, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

1:태양광 전지 모듈(접속함) 2:분압저항 회로부
3:전압센싱부 4:제어부
5:분압저항 6:저역 통과 필터
7,8,9(F):지락지점 10:직류전선로
11:태양광 발전기(전력 변환기)
20:직류 전선로 지락 검출회로장치
1: Solar cell module (connection box) 2: Voltage divider circuit
3: voltage sensing unit 4: control unit
5: Voltage divider 6: Low pass filter
7,8,9 (F): Girak Branch 10: DC Cable
11: Solar generator (power converter)
20: Ground fault detection circuit device

Claims (3)

태양광 전지 모듈에 의한 발전을 위해 제공되는 직류 전선로의 지락을 검출하기 위한 회로장치에 있어서, 상기 직류 전선로의 P(+)측과 N(-)측 사이에 직렬로 삽입되어 있는 분압저항 (R1)과 (R2)를 구비하며, 상기 분압저항 (R1)과 (R2)의 공통접속점(G)을 접지시켜 형성한 분압저항회로부(2)와; 상기 분압저항 (R1)과 (R2) 각각의 양단에 걸리는 전압(VPG)(VGN)과 (R1),(R2) 전체에 걸리는 전압(VPN)의 3개의 전압을 입력받아 상기 입력받은 고압의 전압을 저압레벨로 강압시키는 분압저항(5)과, 상기 분압저항(5)에서 출력되는 저압 아날로그 신호로부터 고주파신호 잡음을 제거하는 저역통과필터(6)를 포함하는 전압센싱부(3); 및 상기 전압센싱부(3)의 저역통과필터(6)로부터 아날로그 신호를 입력받아 A/D 변환하여 디지탈 값으로 수치화시킬 수 있는 A/D 변환기와, 실시간으로 수치화된 상기 디지탈 값을 가지고 지락여부를 판단하여 지락사고 발생시 태양광 발전기에 신호를 보내거나 알람을 발생시키는 MPU를 구비한 제어부(4);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치.
A circuit device for detecting a ground fault in a DC line provided for generation by a solar cell module, the voltage divider R1 being inserted in series between the P (+) side and the N (-) side of the DC line. ) And (R2), the divided resistance A voltage divider resistance circuit portion 2 formed by grounding the common connection point G of R1 and R2; Receives the three voltages of the voltage (V PG ) (V GN ) and the voltage (V PN ) applied to both the voltage divider (R1) and (R2), respectively. A voltage sensing unit 3 including a voltage divider 5 for stepping down a high voltage to a low voltage level and a low pass filter 6 for removing high frequency signal noise from a low voltage analog signal output from the voltage divider 5. ; And an A / D converter capable of receiving an analog signal from the low pass filter 6 of the voltage sensing unit 3 and converting the A / D into a digital value, and having the digital value digitized in real time. And a control unit (4) having an MPU which sends a signal to a solar generator or generates an alarm when a ground fault occurs.
제1항에 있어서, 수치화된 분압저항에 걸리는 전압값을 가지고 P(+)측 또는 N(-)측에서 발생한 지락을 검출하는 알고리즘; 그리고 분압저항에 걸리는 전압의 차이를 가지고 직렬 연결된 태양전지 모듈사이에서 발생한 지락지점의 위치를 검출하는 알고리즘을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치.
2. The system of claim 1, further comprising: an algorithm for detecting a ground fault occurring on the P (+) side or the N (−) side with a voltage value applied to the numerically divided voltage resistance; And an algorithm for detecting the position of the ground fault point generated between the solar cell modules connected in series with the voltage applied to the voltage divider resistor.
태양광 전지 모듈에 의한 발전을 위해 제공되는 직류 전선로의 지락을 검출하기 위한 방법에 있어서,
태양광 전지 모듈의 분압된 전압을 입력받는 전압센싱부의 분압저항 VR1과 VR2에 걸리는 전압을 측정하는 단계와;
직렬전압 VPV를 태양광 전지 모듈의 직렬수로 나누어 전압 모듈 VModule값을 구하는 단계와;
분압저항 VR1과 VR2의 값을 비교하는 단계와;
상기 단계에서 분압저항 VR1과 VR2의 값이 같으면 초기의 측정 단계로 되돌아가고, 상기 직렬전압 VPV와 VR1과 비교하여 양자가 동일하면 N측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하며, 양자의 값이 다르다면 상기 직렬전압 VPV와 VR2과 비교하여 양자가 동일할 경우 P측 선로에서 지락이 발생한 것으로 판정하고, 양자가 다를 경우 분압저항 VR1에서 VR2의 값을 차감한 절대값이 전압 모듈 VModule 값보다 크거나 같은가를 판단하는 단계와;
상기 차감한 절대값|VR1 - VR2|이 전압 모듈 VModule값보다 크거나 같을 경우 VR1값이 VR2보다 큰가를 판단하는 단계와;
상기 단계에서 VR1값이 VR2보다 큰 경우 VR1값을 VModule 값으로 나누어 정수 n을 구한 후 P측을 기준하여 n번째 전지 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하며, 상기 단계에서 VR1값이 VR2보다 작은 경우 VR2값을 VModule값으로 나누어 정수 n을 구한 후 N측을 기준하여 n번째 전지 모듈에서 지락이 발생한 것으로 판정하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출방법.


In the method for detecting the ground fault of the direct current line provided for power generation by the solar cell module,
Measuring voltages applied to the divided resistors V R1 and V R2 of the voltage sensing unit to receive the divided voltage of the solar cell module;
Obtaining the voltage module V Module value by dividing the series voltage V PV by the series number of the solar cell modules;
Comparing the values of the voltage divider V R1 and V R2 ;
When to equal the value of the dividing resistor V R1 and V R2 at the step returns to the initial measurement step, and compare the series voltage V PV and V R1 both are the same, and it is determined that the ground fault occurred in the N-side track of the two If the value is different as compared to the series voltage V PV and V R2 is an absolute value determined that the ground fault occurs in the P-side line, and when both are different from subtracting the value of V R2 in the voltage-dividing resistor V R1 if both are the same Voltage Modules V Module Determining whether greater than or equal to a value;
The net of the absolute value | V R1 - V R2 | when the module voltage is larger than or equal to the value V Module comprising: a determination value V R1 to V R2 is greater than and;
If the values V R1 at the step is greater than the value V R2 to V R1 V Module After dividing the value obtained for the integer n, based on the P-side n-th cell is determined to have occurred a fault in the module and, in the case where in the step V R1 value is smaller than V R2 by dividing the V R2 value in V Module value obtained for the integer n And determining that a ground fault has occurred in the n-th battery module based on the N side.


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