본 논문에서는 분산형 태양광 발전 시스템에 적용 가능한 실시간 원격 모니터링 시스템을 소개한다. 제안된 시스템은 상태정보 수집 장치인 PVC(PhotoVoltaic Client), 모바일 애플리케이션인 UTC(User Terminal Client), 시스템 운영프로그램인 OTC(Operating Terminal Client), 그리고 통신서버와 데이터를 저장하는 서버로 구성되어 있으며, 상태정보 수집 장치는 인버터와 시리얼통신을 통하여 운영정보를 수집하고, 수집된 정보는 서버에 전송되어 데이터 서버에 저장된다. 저장된 정보는 모바일 애플리케이션을 통하여 모니터링 되고, 수집장치 및 사용자 등의 정보는 운영프로그램을 통하여 관리된다. 또한, 제안된 시스템은 사용자에게 실시간으로 발전량 및 고장진단에 관한 정보를 제공함으로써, 고장인지 향상 및 유지보수비용 감소의 가능성을 제시해 주었다.
본 논문에서는 분산형 태양광 발전 시스템에 적용 가능한 실시간 원격 모니터링 시스템을 소개한다. 제안된 시스템은 상태정보 수집 장치인 PVC(PhotoVoltaic Client), 모바일 애플리케이션인 UTC(User Terminal Client), 시스템 운영프로그램인 OTC(Operating Terminal Client), 그리고 통신서버와 데이터를 저장하는 서버로 구성되어 있으며, 상태정보 수집 장치는 인버터와 시리얼통신을 통하여 운영정보를 수집하고, 수집된 정보는 서버에 전송되어 데이터 서버에 저장된다. 저장된 정보는 모바일 애플리케이션을 통하여 모니터링 되고, 수집장치 및 사용자 등의 정보는 운영프로그램을 통하여 관리된다. 또한, 제안된 시스템은 사용자에게 실시간으로 발전량 및 고장진단에 관한 정보를 제공함으로써, 고장인지 향상 및 유지보수비용 감소의 가능성을 제시해 주었다.
In this paper, we propose a real-time remote monitoring system for distributed solar power generation system. The proposed system consists of PVC, UTC, OTC and monitoring server. PVC collects the operational information from the PV's inverter via serial interface. The sensing data is transmitted to ...
In this paper, we propose a real-time remote monitoring system for distributed solar power generation system. The proposed system consists of PVC, UTC, OTC and monitoring server. PVC collects the operational information from the PV's inverter via serial interface. The sensing data is transmitted to the server by wireless communications and stored in the DB server. The PV's status is monitored via UTC, and the operating of PVC and UTC are managed by OTC. In addition, by providing information about the power generated by PV system and failure diagnosis in real time, the proposed system shows the possibility of reducing the maintenance costs and improved failure recovery time.
In this paper, we propose a real-time remote monitoring system for distributed solar power generation system. The proposed system consists of PVC, UTC, OTC and monitoring server. PVC collects the operational information from the PV's inverter via serial interface. The sensing data is transmitted to the server by wireless communications and stored in the DB server. The PV's status is monitored via UTC, and the operating of PVC and UTC are managed by OTC. In addition, by providing information about the power generated by PV system and failure diagnosis in real time, the proposed system shows the possibility of reducing the maintenance costs and improved failure recovery time.
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문제 정의
본 논문에서는 분산된 중소규모의 태양광 발전시스템의 인버터의 정보를 수집하여 실시간으로 원격 모니터링이 가능한 통합 모니터링 시스템을 구현하였다. 제안한 시스템을 통해 실시간으로 사용자에게 발전량 정보를 제공해 주고, 고장으로 예상되는 정보를 사전에 알려줌으로써, 고장 인지 속도를 향상 시키고 유지보수비용을 절감하는 효과를 기대 할 수 있다.
이에, 본 논문에서는 중소규모의 분산형 태양광 발전시스템에 적용 가능한 모니터링 시스템을 설계 및 구현하여, 사용자로 하여금 실시간으로 발전량에 대한 정보뿐만 아니라 고장에 대한 정보까지 제공해 줌으로써, 즉각적인 조치를 취하도록 편의성을 제공하고자 한다.
제안 방법
2% 임을 확인하였고, 서버의 CPU 부하와 메모리 사용량이 지속적으로 50% 이하의 안정적인 상태를 유지하고 있음을 확인하였다. 두 번째, 서버에 접속하는 단말은 PVC, UTC, OTC로 구분 할 수 있으며, 이 중 서버와의 데이터 교환이 가장 빈번하게 발생하는 PVC 단말기에 대한, 실시간성을 분석하였다. 실시간성에 영향을 주는 요소는 PVC의 처리 지연, 네트워크 지연, 서버의 처리 지연 등을 들 수 있으며, PVC와 서버와의 응답 지연 시간의 합으로 평가 할 수 있다.
성능분석을 실시하였다. 먼저 동시 접속 수 평가 방법은 PC 1대당 30개의 PVC 단말기 시뮬레이터 프로그램을 실행시키고, 모두 7 대의 PC를 서버에 동시 접속하여, 전체 208개의 단말기 시뮬레이터가 동시에 서버에 접속하는 환경을 구성한 후, 서버의 CPU 부하와 메모리 사용량을 모니터링 실시하였다. 단말기 시뮬레이터가 모두 서버에 접속 한 후 모니터링 서버에서 시스템의 리소스 사용량을 확인한 결과, 프로세스들의 CPU 사용량이 47.
말하며, 총 4가지 모듈로 구성되어 있다. 인버터 등록 정보 및 현재 발전전력, 태양전지 전압, 전류, 발전효율 등의 상태를 실시간 모니터링 하며, 일/월/년 단위로 인버터 현재 전력량, 계통 전력, 계통 주파수, 인버터 역률, 인버터 적산 전력량의 통계정보를 제공하고, PVC별로 수집되는 인버터 및 태양전지 관한 상태를 진단하는 기능을 수행한다.
제안하는 모니터링 시스템은 일반적인 태양광 발전시스템 구성에 추가적인 정보수집 시스템을 연결하여 실시간 모니터링 기능을 수행하는 시스템으로써, 구성은 그림 2와 같이 인버터와 연결하는 상태정보 수집 장치(PVC), 수집정보를 송수신처리하고, 가공 및 저장하는 서버군, 저장된 정보를 조회 및 알림서비스를 제공해 주는 모바일 앱(UTC), 상태정보 수집 장치 및 사용자 정보 등 운영정보를 관리하는 운영프로그램(OTC)까지 총 4그룹으로 구성되어 있다.
제안한 모니터링 시스템 검증하기 위하여 그림 5과 같이 프로토타입으로 구현하였으며, 3kw급 중소형 태양광 발전시스템을 반경 10km내에 분산시켜 총 3군데 설치하였고, 약 5개월간 모니터링을 진행하였다.
대상 데이터
태양광 발전시스템이 설치된 3군데에서 표 4와 같은 센싱 데이터를 수집하였으며, 수집된 데이터 중 태양전지 전류 값을 다음과 같이 그래프로 표현하였다.
데이터처리
제안하는 PV 모니터링 시스템에 대한 지속적이고, 안정적인 운영을 위해 동시접속수와 실시간성에 대하여 성능분석을 실시하였다. 먼저 동시 접속 수 평가 방법은 PC 1대당 30개의 PVC 단말기 시뮬레이터 프로그램을 실행시키고, 모두 7 대의 PC를 서버에 동시 접속하여, 전체 208개의 단말기 시뮬레이터가 동시에 서버에 접속하는 환경을 구성한 후, 서버의 CPU 부하와 메모리 사용량을 모니터링 실시하였다.
성능/효과
이용하여 개발한 응용프로그램이다. PVC 작동상태 실시간 조회 화면과 PVC 단말 정보 등록, 변경, 삭제 기능, UTC 사용자 등록, 변경, 삭제 기능 및 PVC 데이터 센싱 주기 및 횟수 등을 설정하는 기능이 실제 구현 완료하였다.
Te는 PVC 플랫폼에서 PVC 프로그램을 실행했을 경우, CPU 부하는 5% 미만으로 유지되고 있으며, PVC 처리 지연시간은 2ms 이하로 유지되고 있음을 확인하였고, Tn은 평균적으로 10ms 이내임을 확인하였다. Ts 는 그림 14에서와 같이 PVC 수에 따른 서버의 평균 응답시간을 보여주고 있으며, 최초 30대를 연결한 경우부터 순차적으로 30 대씩 증가시켜가며, 평균서버 응답시간은 최대 208대가 연결된 경우, 12.
확인하였다. Ts 는 그림 14에서와 같이 PVC 수에 따른 서버의 평균 응답시간을 보여주고 있으며, 최초 30대를 연결한 경우부터 순차적으로 30 대씩 증가시켜가며, 평균서버 응답시간은 최대 208대가 연결된 경우, 12.15ms가 소요됨을 확인하였다. 따라서, PVC와 모니터링 서버간의 응답시간인 Tr은 27.
먼저 동시 접속 수 평가 방법은 PC 1대당 30개의 PVC 단말기 시뮬레이터 프로그램을 실행시키고, 모두 7 대의 PC를 서버에 동시 접속하여, 전체 208개의 단말기 시뮬레이터가 동시에 서버에 접속하는 환경을 구성한 후, 서버의 CPU 부하와 메모리 사용량을 모니터링 실시하였다. 단말기 시뮬레이터가 모두 서버에 접속 한 후 모니터링 서버에서 시스템의 리소스 사용량을 확인한 결과, 프로세스들의 CPU 사용량이 47.2% 임을 확인하였고, 서버의 CPU 부하와 메모리 사용량이 지속적으로 50% 이하의 안정적인 상태를 유지하고 있음을 확인하였다. 두 번째, 서버에 접속하는 단말은 PVC, UTC, OTC로 구분 할 수 있으며, 이 중 서버와의 데이터 교환이 가장 빈번하게 발생하는 PVC 단말기에 대한, 실시간성을 분석하였다.
후속연구
제안한 시스템을 통해 실시간으로 사용자에게 발전량 정보를 제공해 주고, 고장으로 예상되는 정보를 사전에 알려줌으로써, 고장 인지 속도를 향상 시키고 유지보수비용을 절감하는 효과를 기대 할 수 있다. 또한, 성능평가를 통하여, 제안된 시스템의 지속적이고, 안정적인 운영을 검증하였으나, 추후, 서버 응답 패킷의 일시적폭증으로 인한 순간적인 트래픽 집중 또는 증가 상황이 예상되어 지속적인 서버 최저고하 작업이 필요할 것으로 예상된다. 또한, 수집된 데이터를 토대로 ESS와 연계한 스마트 그리드에 적용하는 방안에 대한 향후 추가적인 연구를 진행하고자 한다.
또한, 성능평가를 통하여, 제안된 시스템의 지속적이고, 안정적인 운영을 검증하였으나, 추후, 서버 응답 패킷의 일시적폭증으로 인한 순간적인 트래픽 집중 또는 증가 상황이 예상되어 지속적인 서버 최저고하 작업이 필요할 것으로 예상된다. 또한, 수집된 데이터를 토대로 ESS와 연계한 스마트 그리드에 적용하는 방안에 대한 향후 추가적인 연구를 진행하고자 한다.
제안한 시스템을 통해 실시간으로 사용자에게 발전량 정보를 제공해 주고, 고장으로 예상되는 정보를 사전에 알려줌으로써, 고장 인지 속도를 향상 시키고 유지보수비용을 절감하는 효과를 기대 할 수 있다. 또한, 성능평가를 통하여, 제안된 시스템의 지속적이고, 안정적인 운영을 검증하였으나, 추후, 서버 응답 패킷의 일시적폭증으로 인한 순간적인 트래픽 집중 또는 증가 상황이 예상되어 지속적인 서버 최저고하 작업이 필요할 것으로 예상된다.
참고문헌 (8)
EPIA, "Global Market Outlook for Photovoltaics 2013-2017," European Photovoltaic Industry ssociation, Brussels 2013.
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