태양광용 정션박스 실시간 고장상태 파악을 위한 LoRa 기반의 모니터링 시스템 개발 (Development of a PV Junction Box Monitoring System for Real-time Fault Condition Detection Based on LoRa)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 24권 / 11호 / 352 ~ 359페이지
· 저자명 : 김민수

초록

태양광 발전 시스템의 주요 구성품인 태양광용 정션박스는 최근 그 중요성이 높아짐에 따라 RS-485, WIFI/IoT 를 포함한 원격 모니터링 시스템이 적용되고 있다. 하지만, 기존 모니터링 시스템은 통신거리와 주변 환경에 따라 데이터통신에 제한이 발생한다. 또한, 태양광용 정션박스 내부에서 전력흐름이 차단되는 고장상황을 늦게 인지할 경우 전력생산량이 크게 감소하게 된다. 따라서 태양광용 정션박스의 고장상태를 빠르게 파악하고 대처할 수 있는 시스템이 요구된다. 본 논문에서는 LoRa 통신을 기반으로 한 태양광용 정션박스 고장상태 원격 모니터링 시스템을 제안한다. 부품별고장상태와 태양광 발전량, 내부온도 등의 정보를 LoRa 통신을 통해 운용자에게 실시간 제공한다. Tx모듈에서는 태양광용 정션박스에서 수집된 여러 정보를 Rx모듈 측에 실시간 무선 전송하고 Rx모듈에서는 수신된 정보를 판단, 표시및 저장하는 기능을 갖추었다. 또한, 사용자가 정보를 쉽게 파악할 수 있도록 모니터링 단말기를 통해 시인성을 높였다.
제작된 모니터링 시스템을 통해 성능시험을 진행하였으며 실내, 실외 조건 모두에서 WIFI 통신에 비해 안정적으로 동작함을 확인하였다. 비가시 환경에서도 반경 210 m 영역까지 원활한 통신이 이뤄졌고 RSSI는 –101 dBm이상, PER은3.1 %이하임을 확인하였다. 또한, 최대 300 m까지 비가시 통신이 이뤄짐을 확인하였다. 또한, 실제 운용 중에 발생한고장상태를 확인하고 이를 분석하였으며 문제점을 보완하였다.

영어초록

As the PV junction box, a major component of the PV system, has gained importance in recent years, a remote monitoring system including wired and wireless is required. However, conventional monitoring systems often have limitations in data delivery depending on distance and surrounding environment. Therefore, a system capable of quickly identifying and coping with fault conditions of PV junction boxes is required. In this paper, a PV junction box fault condition monitoring system based on LoRa is proposed. It provides the user with various information. In the Tx module, various information collected from the PV junction box is transmitted to the Rx module side in real time, and the Rx module has functions to judge, display, and store the received information. The experiment was conducted with the manufactured prototype, and it was confirmed that it operated stably compared to WIFI in both indoor and outdoor environments. Even in an invisible environment, good connection was achieved up to a radius of 210 m, and it was confirmed that RSSI was over -101 dBm and PER was below 3.1 %. In addition, it was confirmed that minimal communication was achieved up to 300 m in NLOS environments.

참고자료

· 없음