KR101492083B1 - 전기 배선과의 사용을 위한 전기 안전 장치 및 시스템, 및 이를 이용한 방법 - Google Patents

전기 배선과의 사용을 위한 전기 안전 장치 및 시스템, 및 이를 이용한 방법 Download PDF

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Abstract

전기 플랫 배선을 모니터링하는 시스템 및 방법이 개시된다. 적합한 안전 장치는 전기 플랫 배선을 모니터링하는데 이용된다. 안전 장치는, 라인측 전원에 연결되고 상기 라인측 전원으로부터 전력 신호를 공급받도록 구성된 라인측 입력부를 포함한다. 또한, 상기 안전 장치는 전기 플랫 배선에 연결되도록 구성된 플랫 배선 연결부를 포함한다. 상기 안전 장치는 상기 전기 플랫 배선으로의 상기 전력 신호의 통신을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 릴레이를 더 포함한다. 또한, 상기 안전 장치는 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 테스트하고, 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛도 포함한다.

Description

전기 배선과의 사용을 위한 전기 안전 장치 및 시스템, 및 이를 이용한 방법{ELECTRICAL SAFETY DEVICES AND SYSTEMS FOR USE WITH ELECTRICAL WIRING, AND METHODS FOR USING SAME}
[관련 출원에 대한 교차 참조]
본 출원은 2006년 7월 24일 출원되고 본 명세서에서 참조로서 편입되는 "ACTIVE SAFETY DEVICES"의 명칭을 갖는 미국 가출원 제60/820,197호의 우선권을 주장한다.
[기술분야]
본 발명은 일반적으로 전기 배선과 연관되어 이용되는 안전 장치 및 시스템에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 전기 플랫 배선(electrical flat wiring)과 연관되어 이용되는 안전 장치 및 시스템에 관한 것이다.
대부분의 가정 및 상업 건물은 구조물 전체에 걸쳐 전력을 분배하기 위하여 전기 배선 시스템을 이용한다. 일반적으로, 전기 배선 시스템은 조명 시스템, 기후 조절 시스템, 전기 기구 및 다른 부하에 전력을 공급하기 위하여 15 또는 30 A 에서 각각 120 또는 240 V 신호를 운반한다. 많은 사고가 매년 전기 배선의 관통 또는 노후한 배선 시스템의 악화 때문에 발생한다.
1997년 CPSC(Consumer Product Safety Commission)에 의해 발행된 보고서에 따르면, 가정 배선 시스템은 250명의 사망과 670억 달러 이상의 재산 손실을 가져온 40,000건 이상의 화재를 야기하였다. 40,300건의 전기 회로 화재에 기초한 CPSC에 의한 다른 연구는 36%가 설치된 배선 때문이었고 16%가 코드/플러그 때문이었다는 것을 보여준다.
오늘날, 회로 차단기는 고정된 배선에서 주로 발생하는 소정의 과부하 및 단락 회로 상태에 대하여 1차로 보호한다. 과부하 보호는 특정 시간 구간 후에 차단기를 트립하게 하는 회로를 차단하는 바이메탈 스트립의 느린 가열에 의해 제공된다. 바이메탈을 통해 흐르는 전류가 많을수록 차단기를 트립하는데 걸리는 시간은 더 짧아진다. 단락 회로 보호는 자기적으로(mganetically) 제공될 수 있다. 즉, 높은 레벨의 전류는 차단기를 즉시 트립할 수 있다. 장치가 높은 돌입 부하에서의 해가 되는 트립을 하지 않도록 자기적 트립의 더 낮은 한계가 제조자에 의해 결정될 수 있다.
회로 차단기는 전기 배선 시스템에서 발생할 수 있는 모든 위험에 대하여 보호를 하지 않는다. 따라서, 회로 차단기에 더하여, 전기 배선과 함께 사용하도록 설계된 많은 다른 안전 장치가 있다. 이러한 안전 장치는 회로 차단기에 의해 제공된 임의에 보호에 부가적인 2차적 보호를 제공하거나 또는 회로 차단기에 의해 제공되는 것에 독립적인 1차적 보호를 제공할 수 있다. 이러한 안전 장치는 주로 종래의 전기 배선과 관련하여 사용되도록 설계된다. 종래의 전기 배선은 오늘날 알고 있는 바와 같이 일반적으로 열가소성 외부 절연체 내의 2개의 절연되고 둥근 내부 도체(예를 들어, 핫(hot)/중성(neutral) 또는 수전(electrifiable)/복귀(return) 도체) 및 절연되지 않은 접지 도체(예를 들어, 접지 도체)를 포함한다. 또한, 중성 또는 복귀 도체는 접지 도체로 불릴 수 있다.
전기 배선 시스템에서 일반적으로 설치되는 이러한 안전 장치 중 하나는 GFCI(Ground Fault Circuit Interrupter)이다. GFCI는 종래의 전기 배선의 핫 도체와 중성 도체에 흐르는 전류 사이의 차를 측정한다. 종래의 전기 배선의 핫 도체에 흐르는 전류와 중성 도체에 흐르는 전류 사이의 차이가 수 밀리 암페어를 초과하면, 전류가 소정의 다른 경로를 통해 접지로 누설된다고 가정된다. 이것은, 예를 들어, 전기 기구의 섀시(chassis) 또는 접지 리드로 또는 사람을 통한 단락 때문일 수 있다. 이러한 경우 중 하나라도 위험할 수 있으며 GFCI가 트립하여 회로를 차단한다.
전기 배선 시스템에 통상적으로 설치된 다른 안전 장치는 AFCI(Arc Fault Circuit Interrupter)이다. AFCI는 회로 차단기에 의해 제공된 표준 열적 및 자기적 보호에 전자적 보호를 추가한다. AFCI에서의 회로는 화재를 발생시키기 쉬운 것으로 판단된 특정 아크를 검출한다. AFCI는 전기 배선에서의 아크 폴트(fault)의 전류 및 전압 특성을 인식하기 위하여 전자 장치를 사용하며, 폴트가 검출되었을 때 회로를 단속한다. 각 AFCI는 특정 종류의 아크 폴트를 검출하도록 설계된 회로 논리부 및 아마도 제어 논리부를 포함한다. 이러한 아크 폴트는 AFCI가 함께 구현되도록 설계된 종류의 배선에 특유하다. 현재의 AFCI는 종래의 배선 시스템 내에서 통상적으로 발생하는 아크 폴트를 검출하도록 종래의 배선 시스템과 연관하여 사용되도록 설계된다.
많은 전기 배선 안전 장치의 문제점은 그것들이 종래의 3개 도체 전기 배선과 연관하여 사용되도록 설계되었다는 것이다. 종래의 안전 장치는 플랫 전기 배선을 포함하는 배선 시스템에서 사용되도록 설계되지 않았다. 플랫 전기 배선 및 그 전기 배선을 제조하는 방법은 본 명세서에 그 전문이 참조로서 편입되는 미국 특허 출원 제10/790,055호(미국 등록 특허 제7,145,073호에 대응)에서 설명된다. 플랫 전기 배선은 벽, 천장 또는 바닥과 같은 표면에 설치될 수 있는 표면 장착 배선 시스템이 되도록 설계된다. 따라서, 플랫 전기 배선은 예를 들어 그 위로 페인트를 칠하거나 도배를 함으로써 용이하게 가릴 수 있게 하도록 얇고 구부러지도록 설계된다. 종래의 안전 장치는 플랫 전기 배선과 관련하여 사용되도록 구체적으로 설계되지 않았으며 많은 경우에 있어서 플랫 전기 배선과 양립가능하지 않다. 따라서, 플랫 전기 배선과 함께 사용하기에 적합한 하나 또는 그 이상의 안전 장치에 대한 요구가 존재한다.
[개요]
본 개요는 아래의 [실시예]에서 더 설명되는 개념에 대한 선택을 간단한 형태로 설명하기 위하여 소개되며, 청구된 내용의 범위를 한정하려고 의도되지 않는다.
오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 하나 또는 그 이상에 대하여, 예를 들어, 전기 플랫 배선과 같은 배선을 모니터링하기 위한 장치, 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치가 개시된다. 상기 소스 장치는, 라인측 입력부, 플랫 배선 연결부, 적어도 하나의 릴레이 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 상기 라인측 입력부는 라인측 전원에 연결되고 상기 라인측 전원으로부터 전력 신호를 공급받도록 구성될 수 있다. 상기 플랫 배선 연결부는 전기 플랫 배선에 연결되도록 구성될 수 있다. 상기 적어도 하나의 릴레이는 상기 전기 플랫 배선으로의 상기 전력 신호의 통신을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 유닛은 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 테스트하고, 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 소스 장치, 목적지 장치, 및 전기 플랫 배선을 포함하는 전기 플랫 배선 시스템이 개시된다. 상기 소스 장치는 라인측 전원에 연결되도록 구성될 수 있으며, 상기 소스 장치는 능동 안전 장치 및 제1 플랫 배선 단말을 포함할 수 있다. 상기 목적지 장치는 제2 플랫 배선 단말을 포함할 수 있다. 전기 플랫 배선은 상기 제1 플랫 배선 단말에 연결된 제1 단과 상기 제2 플랫 배선 단말에 연결된 제2 단을 구비할 수 있다. 상기 능동 안전 장치는 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 모니터링하고, 상기 모니터링의 결과에 기초하여 상기 라인측 전원으로부터 상기 전기 플랫 배선으로의 통신을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법이 개시된다. 상기 전기 플랫 배선은 소스 및 목적지 사이에 제공될 수 있다. 상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체는 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태에 대하여 테스트될 수 있다. 전원으로부터 상기 전기 플랫 배선으로의 전력 신호 통신은 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 제어될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치가 개시된다. 상기 능동 안전 장치는 적어도 하나의 릴레이 및 제어 유닛을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 릴레이는 소스 장치와 목적지 장치 사이에 연결된 전기 플랫 배선으로 상기 능동 안전 장치와 관련된 라인측 전원으로부터의 전력 신호 통신을 제어하도록 구성될 수 있다. 상기 제어 유닛은 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 테스트하고, 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는데 이용되는 적어도 하나의 안전 요소와 관련될 수 있다.
아래에서 설명된 본 발명의 양태들은 상기 소스 장치, 상기 플랫 배선 시스템 및 상기 플랫 배선을 모니터링하는 방법에 동일하게 적용될 수 있다. 단순화를 위하여, 여기에서 설명된 양태들은 소스 장치 실시예에 적용되는 것으로 설명된다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 제어 유닛은 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 라인측 전원을 테스트하고, 상기 라인측 전원의 테스트 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 사용되는 적어도 하나의 반응성 안전 요소와 관련될 수 있다. 상기 적어도 하나의 반응성 안전 요소는 상기 전기 플랫 배선의 수전에 이어서 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는데 이용될 수 있다. 상기 적어도 하나의 반응성 안전 요소는 GFCI(ground fault circuit interrupter), AMC(acr mitigation circuit) 요소, 과전류 보호 안전 요소, 및 접지 전류 모니터링 안전 요소 중 하나 또는 2 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 이용되는 적어도 하나의 예방성 안전 요소와 관련될 수 있다. 상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 상기 전기 플랫 배선의 수전 전에 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는데 이용될 수 있다. 상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 라인측 배선 완전성 요소 및 부하측 배선 완전성 요소 중 하나 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 라인측 배선 완전성 요소는 상기 라인측 전원과 관련된 하나 또는 2 이상의 도체를 식별하고 식별된 상기 하나 또는 2 이상의 도체가 상기 라인측 입력에서 적합하게 단말되었는지 판단하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 부하측 배선 완전성 요소는 상기 전기 플랫 배선의 적어도 하나의 도체로 적어도 하나의 테스트 신호를 통신하고, 하나 또는 2 이상의 복귀 신호에 대하여 하나 또는 2 이상의 도체를 모니터링하고, 상기 하나 또는 2 이상의 복귀 신호에 기초하여 오배선 또는 배선 폴트가 존재하는지를 판단하도록 구성될 수 있다.
일반적인 용어로 본 발명을 설명하며, 배율대로 작도될 필요가 없는 다음과 같은 첨부된 도면이 참조될 것이다:
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에서 사용될 수 있는 ASD(Active Safety Device)를 포함하는 플랫 배선 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 ASD와 관련하여 사용될 수 있는 다평면, 적층된 또는 보호층을 갖는 플랫 배선의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 ASD의 요소에 대한 블록도이다.
도 4A는 본 발명의 실시예에 따른 ASD와 관련될 수 있는 제어 유닛의 블록도이다.
도 4B는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 4A의 제어 유닛의 동작에 대한 예시적인 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD에 구현될 수 있는 라인측 배선 완전성 요소에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 ASD에 구현될 수 있는 라인측 배선 완전성 요소의 동작에 대한 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 부하측 배선 완전성 요소의 일반적인 동작의 예시적인 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 부하측 배선 완전성 요소에 의해 인가될 수 있는 전압 또는 전류 기반 테스트 신호의 예시적인 타이밍도이다.
도 9A는 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD에 구현될 수 있는 전압 기반의 부하측 배선 완전성 요소의 개략도이다.
도 9B는 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD에 구현될 수 있는 전류 기반의 부하측 배선 완전성 요소의 개략도이다.
도 9C는 본 발명의 일 실시예에 따라 오배선(miswire) 및 층간 단락에 대하여 플랫 배선을 모니터링하는데 있어서 테스트 릴레이를 사용하는 전류 기반 부하측 배선 완전성 요소의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 부하측 배선 완전성 요소의 동작에 대한 예시적인 플로우 차트이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 ASD로 구현될 수 있는 다른 예시적인 부하측 배선 완전성 요소의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 ASD로 구현될 수 있는 다른 예시적인 부하측 배선 완전성 요소의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 목적지(destination) 모듈에서 플랫 배 선 대한 테스트에 이용될 수 있는 회로의 개략도이다.
도 14A 내지 14F는 전류가 통하고 있는 다평면 플랫 배선의 못 또는 압정 관통에 대한 역학의 예를 도시하는 단면도이다.
도 15는 도 13A 내지 13F에서 제공된 바와 같은 못에 의한 플랫 배선의 통과 동안 제공된 전압 및 전류 파형의 대표적인 그래프이다.
도 16A 내지 16D는 전류가 통하지 않는 다평면 플랫 배선의 관통에 대한 역학의 예를 도시하는 단면도이다.
도 17A은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전기 콘센트 및 플랫 배선에 대한 예시적인 소스 장치 연결의 개략도이다.
도 17B는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연장된 콘센트를 갖는 ASD의 개략도이다.
도 18은 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 동일한 목적지 장치로 연결된 2개의 플랫 배선을 모니터링하는 ASD(Active Safety Device)를 포함하는 플랫 배선 시스템의 개략도이다.
도 19는 본 발명의 일 양태의 예시적인 실시예에 따라 단일 소스 장치에 의해 지원되는 직렬 구성의 여러 목적지 장치에 대한 개략도이다.
도 20은 본 발명의 일 양태의 예시적인 실시예에 따라 여러 소스 장치가 실내에서 여러 플랫 배선을 모니터링하는 중앙 장치를 형성하는 시스템에 대한 개략도이다.
도 21은 본 발명의 일 양태의 예시적인 실시예에 따라 중앙 허브에 의해 모 니터링되는 소스 장치의 네트워크에 대한 개략도이다.
본 발명은 본 발명의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 여기에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 사실, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구체화될 수 있으며, 여기에서 설명된 실시예들에 한정되는 것으로서 고려되지 않아야 한다; 오히려, 이러한 실시예들은 이 개시 내용이 적용가능한 법적 요구사항을 만족하도록 제공된다. 유사한 도면 부호는 전체에 걸쳐 유사한 구성요소를 가르킨다.
본 발명은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템, 방법, 장치 및 컴퓨터 제품의 블록도를 참조하여 아래에서 설명된다. 블록도의 각 블록 및 블록도에서의 블록 조합은 각각 컴퓨터 프로그램 명령어에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 범용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 기계를 생산하기 위한 다른 프로그래밍 가능한 데이터 처리장치로 로딩될 수 있어, 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치에서 실행되는 명령어는 아래의 설명에서 상세히 논의되는 블록도의 각 블록 및 블록도에서의 블록 조합의 기능을 구현하기 위한 수단을 생성한다.
또한, 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치가 특정한 방법으로 기능하도록 지시할 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터 판독 가능한 메모리에 저장될 수 있어, 컴퓨터 판독가능한 메모리에 저장된 명령어는 블록 또는 블록들에서 특정된 기능을 구현하는 명령 수단을 포함하는 제조 물품을 생성한다. 또한, 컴퓨터 프로그램 명령어는 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치에서 실행되는 명령어가 블록 또는 블록들에서 특정된 기능을 구현하기 위한 단계들을 제공하도록 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치에서 수행될 일련의 동작 단계들이 컴퓨터에 구현된 프로세스를 생성하게 하기 위하여 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 데이터 처리 장치로 로딩될 수 있다.
따라서, 블록도의 블록들은 특정 기능들을 수행하기 위한 수단의 조합, 특정 기능들을 수행하기 위한 단계의 조합, 및 특정 기능들을 수행하기 위한 프로그램 명령 수단을 지원한다. 또한, 블록도의 각 블록 및 블록도에서의 블록들 조합은 특정 기능 또는 단계를 수행하는 특수 목적 하드웨어 기반의 컴퓨터 시스템 또는 특수 목적 하드웨어와 컴퓨터 명령어의 조합에 의해 구현될 수 있다.
본 발명은 컴퓨터의 운영 체계 상에서 실행하는 애플리케이션 프로그램을 통해 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 휴대용 장치, 멀티 프로세서 시스템, 마이크로 프로세서 기반의 또는 프로그래밍 가능한 소비자 전자 장치, 미니 컴퓨터, 메인프레임, 등을 이용하여 실시될 수 있다.
본 발명의 구성 요소인 애플리케이션 프로그램은 소정의 추상적 데이터 타입을 구현하는 루틴, 프로그램, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포함할 수 있으며 특정 작업, 동작, 또는 작업을 수행할 수 있다. 분산 컴퓨팅 환경에서, 애플리케이션 프로그램은 (전체적으로 또는 부분적으로) 로컬 메모리 또는 다른 저장소에 배치될 수 있다. 또한, 또는 이 대신에, 애플리케이션 프로그램은 (전체적으로 또는 부분 적으로) 통신 네트워크를 통해 연결된 원격 처리 장치에 의해 작업이 수행되는 본 발명의 실시를 허용하기 위하여 원격 메모리 또는 저장소에 배치될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예는 유사한 도면 부호가 여러 도면을 통하여 유사한 구성 요소를 나타내는 도면을 참조하여 아래에서 설명될 것이다.
오배선(miswire) 및 배선 폴트(wire fault)에 대하여 전기 배선 또는 전기 배선 시스템을 모니터링하는 시스템 및 방법이 개시된다. ASD(Active Safety Device)가 전기 배선의 수전(electrification) 전에, 전기 배선의 수전 동안에, 그리고 전기 배선의 수전 다음에 전기 배선 상에서 테스트를 수행하도록 이용될 수 있다. 오배선 또는 배선 폴트가 전기 배선의 수전 전에 ASD에 의해 식별되고 검출된다면, 전기 배선은 수전되는 것이 방지될 수 있다. 오배선 또는 배선 폴트가 전기 배선의 수전 동안에 또는 그 뒤에 ASD에 의해 식별되고 검출된다면, 전기 배선이 단전될 수 있다. ASD가 예를 들어 상업용 및/또는 주거용 배선과 관련된 것과 같이 많은 상이한 종류의 애플리케이션에서 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예로써, ASD는 가정 또는 상업 지역이나 산업 지역에서 설치된 전기 배선을 모니터링하는데 이용될 수 있다. 모니터링되는 전기 배선은 건축시에 또는 재배선 공정 동안에 그 위치에서 설치되는 배선일 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 플랫 전기 배선 시스템(101)에 구현된 ASD(Active Safety Device)(100)가 도시된다. 플랫 전기 배선 시스템(101)은 소스 장치(source device)(103), 플랫 배선(105), 라인측 전원(115), 목적지 장치(117) 및 부하측 목적지(125)를 포함할 수 있다. 소스 장치(103)는 ASD(100) 및 소스 모듈(110)을 포함할 수 있다. 목적지 장치(117)는 목적지 모듈(120) 및 확장 모듈(122)을 포함할 수 있다. 본 개시 내용의 목적을 위하여, ASD(100)는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 반응성(reactive) 및/또는 예방성(proactive) 안전 요소, 회로 및/또는 회로부에 따른 전기 안전 장치, 회로 또는 모듈이다. 예를 들어, 일부 상업적 실시예와 같은 일부 실시예에서 소스 장치(13) 및 그 관련 요소, 회로부 및 모듈은 ASD로서 설계될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에서 설명된 예시적인 실시예가 플랫 전기 배선과 관련되지만, 본 발명의 실시예에 따른 ASD(100)는 본 명세서의 교시 내용에 따라 신장된 원통형 도체를 포함하는 전기 배선과 같은 종래 기술에 따른 전기 배선에 동일하게 적용된다.
다양한 플랫 배선이 본 발명의 실시예들에 따라 ASD(100)와 관련되어 사용될 수 있다. 플랫 배선(105)은 플랫 전기 배선이나 스피커 배선, 전화 배선, 저전압 배선, CATV 배선, 또는 표면 밑 배선과 같은 다른 플랫 배선일 수 있다. 플랫 배선(105)은 전형적으로 적층되거나, 다평면의 또는 보호층을 갖는 배치로 구성되거나 병렬로 또는 동일한 평면 내에서 도체를 갖는 평면을 공유하는 배치로 구성될 수 있다. 또한, 플랫 배선(105)의 여러 개의 도전성인 인접하거나 또는 절연되지 않은 서브층 또는 플랫 연선(flat strand)을 포함할 수 있다. 또한, 플랫 배선(105)은 하나 또는 그 이상의 광섬유를 포함할 수 있다. 본 발명의 ASD(100)에 따라 사용될 수 있는 플랫 배선의 일례는 본 명세서에 그 전문이 참조로서 편입되는 "Electrical Wire and Method of Fabricating the Electrical Wire"의 발명의 명칭을 갖는 미국 특허 출원 제10/790,055호(특허 공보 No. US2005/0042942)에 개시된다. 본 발명의 ASD(100)에 따라 사용될 수 있는 플랫 배선의 다른 예는 개시 내용 전체가 본 명세서에서 참조로서 편입되는 "Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire"의 발명의 명칭을 갖는 미국 등록특허 제5,804,768호, "Flat Surface-Mounted Multi-Purpose Wire"의 발명의 명칭을 갖는 미국 등록특허 제6,492,595호, 및 "Non-uniform Transmission Line and Method of Fabricating the Same"의 발명의 명칭을 갖는 미국 등록특허 제6,774,741호에 개시된 플랫 배선을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 ASD(100)와 관련되어 사용될 수 있는 다평면 플랫 배선(105)에 대한 단면도이다. 도 2의 플랫 배선(105)은 적층된 도체를 갖는 전기 배선일 수 있다. 적어도 하나의 수전 도체(205)(또는 핫 도체)는 2개의 복귀 도체(210, 215)(또는 중성 도체) 사이에 배치될 수 있으며, 2개의 복귀 도체(210, 215)는 수전 도체(205)가 제1 및 제2 복귀 도체(210, 215)에 의해 실질적으로 갇히게(substantially entrapped) 되도록 형성될 수 있다. 실질적으로 갇힌다는 용어는 수전 도체(205)가 외부 물체(예를 들어, 못, 나사, 스테이플 등)가 복귀 도체(210, 215) 중 하나에 먼저 접촉하지 않고서는 외부 물체에 의해 접촉될 수 없는 상황을 말하는데 사용될 수 있다. 실질적으로 갇히게 된다는 용어는 복귀 도체(210, 215)가 수전 도체(205)를 완전하게 둘러싼다는 것을 의미할 필요는 없다(비록 그러한 설계가 가능하다 하더라도). 그 대신에, 이 용어는 복귀 도체(210, 215) 사이의 임의의 거리가 외부 물체가 하나 또는 그 이상의 복귀 도 체(210, 215)를 접촉하지 않으면서 복귀 도체(210, 215)와 수전 도체(205) 사이에 적절하게 진행할 수 없는 정도로 작을 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 2개의 접지 도체(220, 225)가 플랫 배선(105)에 포함될 수 있다. 플랫 배선(105)의 다양한 도체는 수전 도체(205)가 2개의 복귀 도체(210, 215) 사이에 배치되도록, 그리고 이러한 3개의 도체 배열이 2개의 접지 도체(220, 225) 사이에 끼워지도록 적층 구조로 조립될 수 있다. 이러한 구성은 G-N-H-N-G 구성이라고 할 수 있다.
또한, 절연 재료가 플랫 배선(105)의 각 도체 사이에 배치될 수 있다. 절연 재료는 플랫 배선(105)의 다양한 도체가 서로 접촉하여 플랫 배선(105)에서 단락 회로를 생성하는 것을 방지한다. 수전 도체 절연 재료(230)는 수전 도체를 둘러싸 플랫 배선(105)의 다른 도체와 전기적 접촉을 형성하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 복귀 도체 절연 재료(235)는 제1 복귀 도체(210)가 대응하는 제1 접지 도체(220)를 접촉하는 것을 방지하고, 제2 복귀 도체(215)가 대응하는 제2 접지 도체(225)를 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 복귀 도체(210, 215) 및 대응하는 접지 도체(220, 225) 사이에 배치될 수 있다. 접지 도체 절연 재료(240)는 제1 접지 도체(220) 및 제2 접지 도체(225)를 마주보고 배치될 수 있으며, 접지 도체 절연 재료(240)는 접지 도체(220, 225)가 플랫 배선(105)의 외부에 있는 물체 또는 표면을 접촉하는 것을 방지한다.
이 대신에, 플랫 배선(105)의 각 도체는 절연 재료로 개별적으로 둘러싸일 수 있다. 이러한 대체적 구성에서, 수전 도체 절연 재료(230)는 수전 도체(205)를 복귀 도체(210, 215)로부터 격리하기 위하여 수전 도체(205)의 양측에 배치될 수 있다. 복귀 도체 절연 재료(235)는 복귀 도체(210, 215)를 수전 도체(205)와 접지 도체(220, 225)로부터 격리하기 위하여 복귀 도체(210, 215) 각각의 양측에 배치될 수 있다. 접지 도체 절연 재료(240)는 접지 도체(220, 225)를 복귀 도체(210, 215) 및 플랫 배선(105)의 외부에 있는 임의의 물체 또는 표면으로부터 격리하기 위하여 접지 도체(220, 225) 각각의 양측에 배치될 수 있다. 다른 구성에서, 2개의 절연 재료층이 플랫 배선(105)의 두 도체 사이에 배치되어, 플랫 배선(105)의 도체들 사이의 단락 회로의 가능성을 감소시킨다. 다른 말로 하면, 플랫 배선(105)의 도체들 사이의 단락 회로는 두 도체 사이의 절연 재료에 흠이 있는 경우에 존재한다. 예를 들어, 단지 하나의 절연 재료층이 플랫 배선(105)의 각 도체 사이에 배치된다면, 수전 도체(205)와 하나의 복귀 도체(210) 사이에 배치된 절연 재료에 흠이 있는 경우에 단락이 발생할 수 있다. 그러나, 플랫 배선(105)의 각 도체가 절연 재료로 개별적으로 둘러싸인다면, 두 도체 사이에 배치된 절연 재료의 두 층 모두에 흠이 있어야만 하고 그 흠들이 서로 줄을 지어 있거나 서로에 근접하여 배치되어야 하기 때문에, 두 도체 사이의 단락 회로 가능성은 감소한다. 예를 들어, 수전 도체(205)와 하나의 복귀 도체(210) 사이의 단락 회로를 위해서는 흠이 두 도체 사이에 배치된 수전 도체 절연 재료(230)와 복귀 도체 절연 재료(235) 모두에 있어야만 한다. 또한, 이러한 흠들은 서로 줄을 지어 있거나 서로에 대하여 근접하여 배치되어야 할 것이다.
다섯 개의 도체가 적층된 플랫 배선이 도 2에 도시되지만, ASD(100)는 많은 상이한 도체 구성을 갖는 플랫 배선을 모니터링하는데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 광범위하게 적층된 도체 구성을 갖는 플랫 배선이 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다. 예로써, 적층 구조를 갖는 3개 도체 플랫 배선이 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다. 3개 도체 플랫 배선은 제1 및 제2 복귀 도체에 의해 실질적으로 갇힌 수전 도체를 포함할 수 있으며, 이러한 3개 도체 구성은 N-H-N 구성이라 할 수 있다. 또한, 병렬의 또는 같은 평면에 있는 도체 배치를 포함하는 다양한 플랫 배선 실시예는 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 같은 평면에 있는 배치를 갖는 3개 도체 플랫 배선이 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다. 3개 도체 동일 평면 플랫 배선은 동일 평면에서 병렬 구성으로 배치된 수전 도체, 복귀 도체 및 접지 도체를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 플랫 배선 시스템(101)에서 플랫 배선(105)은 소스 모듈(110)을 통해 ASD(100)로 연결될 수 있다. 소스 모듈(110)은 ASD(100)로부터 물리적으로 분리될 수 있거나, 이 대신에, 소스 모듈(110)은 ASD(100)로 통합될 수 있다. 소스 모듈(110)은 플랫 배선(105)과 ASD(100) 사이의 기계적 또는 전기 기계적 연결 역할을 할 수 있다. 플랫 배선(105)의 다양한 도체가 소스 모듈(110)에서 단말될 수 있다. 소스 모듈(110) 내에서의 단말 지점은 단말 블록, 크림프-온(crimp-on) 단말, 플러그 및 소켓 커넥터, IDC(insulation displacement connector), CPC(conductor penetration connector), 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 임의의 다른 적합한 커넥터를 포함할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 적합한 검출 장치가 소스 모듈(110)이 ASD(100)에 연결되는 것과 그리고/또는 단말 지점이 소스 모듈(110)에 연결되는 것을 검증하는데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 소스 모듈(110) 및/또는 단말 지점의 존재를 검출하기 위하여 소스 모듈(110) 및/또는 단말 지점을 통해 접지 핀(pin) 또는 플러그가 연장될 수 있다. 다른 예로써, 광학적 검출 장치가 사용될 수 있다. 또한, 검출 장치들의 조합이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, ASD(100)는 라인측 전원(115)으로 연결될 수 있다. 라인측 전원(115)은 회로 박스로부터 나오는 전원 배선, 종래 기술에 따른 벽내 전기 배선, 플랫 전기 배선, 또는 전력을 전달할 수 있는 임의의 다른 전기 배선을 포함하는 임의의 표준 전원일 수 있다. 플랫 배선(105) 지선(branch) 회로 애플리케이션을 위하여, 라인측 전원(115)은 전형적인 벽에 장착되거나 또는 벽 내에 있는 전원 콘센트(power outlet) 또는 전원 리셉터클(power receptacle)일 수 있다. 일반적으로, 라인측 전원(115)은 대략 110-130 VAC 또는 220-250 VAC의 전압을 운반할 것이다.
라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로부터 물리적으로 분리될 수 있거나, 또는, 이 대신에 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로 통합될 수 있다. 예를 들어, 종래의 벽내 전기 배선이 소스 장치(103)로 직접 연결된다면, 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 이 대신에, 소스 장치(103)가, 예를 들어, 표준 전기 콘센트로 삽입될 수 있는 종래 기술에 따른 3구 플러그를 포함하는 경우에, 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로 통합될 수 있다.
도 1을 계속 참조하면, 플랫 배선(105)은 소스 모듈(110)과 하나 또는 그 이상의 목적지 장치(117) 사이에 연결을 형성한다. 하나 또는 그 이상의 목적지 장 치(117)는 목적지 모듈(120) 및 확장 모듈(122)을 포함할 수 있다. 소스 모듈(110)과 매우 유사하게, 목적지 모듈(120)은 플랫 배선(105)과 목적지 장치(117) 사이의 기계적 또는 전기 기계적 연결 역할을 한다. 플랫 배선(105)의 다양한 도체가 목적지 모듈(120)에서 단말될 수 있다. 목적지 모듈(120) 내의 단말 지점은 단말 블록, 크림프-온(crimp-on) 단말, 플러그 및 소켓 커넥터, IDC(insulation displacement connector), CPC(conductor penetration connector), 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 임의의 다른 적합한 커넥터를 포함할 수 있다.
확장 모듈(122)은 목적지 장치(117) 내에 포함될 수 있으며, 확장 모듈(122)은 목적지 장치(117) 및 부하측 목적지(125) 사이의 기계적 또는 전기 기계적 연결 역할을 할 수 있다. 부하측 목적지(125)는 전기 콘센트 또는 리셉터클, 배선된 장치, 단말 블록, 안전 요소, "플라잉 리드(flying leads)" 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해되는 바와 같은 임의의 다른 부하측 연결부를 포함할 수 있다. 부하측 목적지(125)를 확장 모듈(122)에 연결하기 위한 확장 모듈(122) 내의 단말 지점은 단말 블록, 크림프-온(crimp-on) 단말, 플러그 및 소켓 커넥터, IDC(insulation displacement connector), CPC(conductor penetration connector), 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 임의의 다른 적합한 커넥터를 포함할 수 있다. 또한, 부하측 목적지가 확장 모듈(122)에 연결되는 것 대신에 목적지 모듈(120)로 연결될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있 을 것이다.
부하측 목적지(125)는 목적지 장치(117)로부터 물리적으로 분리될 수 있거나, 또는 이 대신에 부하측 목적지(125)는 목적지 장치(117)로 통합될 수 있다. 예를 들어, 전등과 같은 전기 장치가 목적지 장치(117)로 직접 연결될 때, 부하측 목적지(125)는 목적지 장치(117)로부터 물리적으로 분리될 수 있다. 이 대신에, 목적지 장치(117)가, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 전기 소켓을 포함하는 경우에 부하측 목적지(125)는 목적지 장치(117)로 통합될 수 있다. 목적지 장치(117)는 전기 플러그를 수용하도록 구성된 임의의 개수의 전기 소켓을 포함할 수 있다. 예를 들어, 목적지 장치(117)는 부하측 목적지(125) 역할을 하는 1, 2, 3 또는 4개의 소켓을 포함할 수 있다.
또한, 확장 모듈(122)은 도 18을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 목적지 장치(117)와 제2 목적지 장치 사이의 기계적 또는 전기 기계적 연결을 생성하는데 이용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제2 플랫 배선(105)은, 예를 들어, 확장 모듈(122)에 연결될 수 있으며, 확장 모듈(122) 및 제2 목적지 장치 사이의 연결을 형성하는데 이용될 수 있다. 확장 모듈(122) 내의 단말 지점은 단말 블록, 크림프-온(crimp-on) 단말, 플러그 및 소켓 커넥터, IDC(insulation displacement connector), CPC(conductor penetration connector), 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 임의의 다른 적합한 커넥터를 포함할 수 있다.
또한, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 목적지 장치(117)는 플랫 배선(105)으로 소스 모듈(110)을 통해 ASD(100)와 통신할 수 있다. 또한, 도 15를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 목적지 장치(117)는 제2 플랫 배선(105)으로 확장 모듈(122)을 통해 제2 목적지 장치와 통신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 소스 장치(103)의 요소에 대한 블록도이다. ASD(100)는 라인측 입력(305), 하나 또는 그 이상의 릴레이(310), 플랫 배선 I/O 인터페이스(311), 제어 유닛(312), 및 하나 또는 그 이상의 GFCI 요소(315), AMC 요소(320), 과전류 보호 요소(325), 접지 전류 모니터링 요소(330), 라인측 완전성 요소(335) 및 부하측 완전성 요소(340)를 포함하는 다양한 안전 요소를 포함할 수 있다.
ASD(100)는 라인측 입력(305)에 연결될 수 있는 전원에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들어, 라인측 전원(115)은 ASD(100)에 전력을 제공하기 위하여 ASD(100)의 라인측 입력(305)에 연결될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 이상의 릴레이(310)는 ASD(100)를 통해 전원으로부터 소스 모듈(110)로 전기 전력 신호일 수 있는 전기 신호의 흐름을 제어할 수 있다. 이러한 하나 또는 그 이상의 릴레이(310) 각각은, 예를 들어, DPST(double pole single throw) 릴레이일 수 있다. 하나 또는 그 이상의 SPST(single pole single throw) 릴레이, 하나 또는 그 이상의 SPDT(single pole double throw) 릴레이, 하나 또는 그 이상의 SPCO(single pole changeover or center off) 릴레이, 하나 또는 그 이상의 DPDT(double pole double throw) 릴레이, 또는 하나 또는 그 이상의 DPCO(double pole changeover or center off) 릴레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는 많은 다른 릴레이가 ASD(100)에 의해 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
ASD(100)는 단일(공통 또는 메인) 릴레이(310)를 포함할 수 있으며, 또는 ASD(100)는 ASD(100) 내에서의 다른 적합한 구성에서 여러 릴레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, ASD(100)의 각 안전 요소는 종속되는 또는 고유의 릴레이를 포함할 수 있으며, 또는 이 대신에 ASD(100)의 다양한 요소가 공통 또는 메인 릴레이(310)를 공유할 수 있다. 다른 예로써, 소스 모듈(110)에 연결될 수 있는 플랫 배선(105)의 다양한 도체에 대하여 개별 릴레이가 제공될 수 있다. 예를 들어, 제1 릴레이가 수전 도체(205)에 제공될 수 있으며, 제2 릴레이가 복귀 도체(210, 215)에 제공될 수 있다. 릴레이 각각은 서로에 대하여 독립적으로 작동될 수 있으며, 또는 이 대신에 복수의 릴레이가 결합하여 작동될 수 있다. ASD(100)가 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)로 테스트 신호를 통신하기 위하여 하나 또는 그 이상의 릴레이를 이용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 도 11을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 제2 릴레이가 플랫 배선(105)의 복귀 도체(210, 215)로 테스트 신호를 통신하는데 이용될 수 있으며, ASD(100)는 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 모니터링할 수 있다. ASD(100)가 플랫 배선(105) 상에 오배선 및/또는 배선 폴트가 없다고 판단하면, ASD(100)는 전기 전력 신호가 수전 도체(105)로만 통신될수 있게 허용하도록 제1 릴레이를 이용할 수 있다. 본 개시 내용에서 달리 설명되지 않는다면, 간략함을 위하여, 플랫 배선(105)의 수전 도체(105)로의 전력 신호의 통신을 제어하는데 이용되는 단일 릴레이(310)를 포함하는 ASD(100)가 참조될 것이다.
공통 또는 메인 릴레이라고도 하는 단일 릴레이(310)를 갖는 예시적인 실시예에서, ASD(100)는 릴레이(310)를 열린 위치 또는 닫힌 위치 중 어느 하나에 유지할 수 있다. 릴레이(310)가 닫힌 위치에서 유지될 때, 전력은 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)를 통해 소스 모듈(110)로 흐르는 것이 허용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, ASD 전력 라인(350)이 라인측 입력(305)으로부터 ASD(100)를 통해 소스 모듈(110)로 전력을 운반하기 위하여 ASD(100)에 포함될 수 있다; 그러나, 전력은 ASD(100)의 다양한 개별 안전 요소를 통하는 것과 같이, ASD 전력 라인(350)이 아닌 회로를 통해 ASD(100)를 통과하여 전파될 수 있다. ASD 전력 라인(350)은 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위하여 단순화의 목적을 위해 본 개시 내용에 포함된다. 소스 모듈(110)로부터 전력은 플랫 배선(105)으로 전송되어 목적지 모듈(120)로 전달될 수 있다.
이 대신에, 릴레이(310)가 열린 위치에서 유지될 때, 전기 신호는 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)를 통해 소스 모듈(110)로 흐르는 것이 허용되지 않는다. ASD(100)는 릴레이(310)를 열린 위치로 유지하도록 초기 설정되게 유익하게 구성될 수 있다. 열린 위치로 초기 설정함으로써, ASD(100)는 플랫 배선 시스템(101)의 완전한 대전 또는 수전 전에 플랫 배선 시스템(101)에 아무런 폴트가 존재하지 않는다는 것을 확실히 할 수 있다. 따라서, ASD(100)가 전력을 잃을 때마다, 릴레이(310)가 열린 위치에 있지 않으면, 릴레이(310)는 ASD(100)가 플랫 배선 시스템(101)에 대한 시험을 수행하게 허용하도록 열린 위치로 스위칭될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 릴레이(310)는 제로 크로싱 회로(zero crossing circuit)의 일부일 수 있다. 이 대신에, 제로 크로싱 회로가 제어 유닛(312)의 일부일 수 있으며, 제어 유닛(312)은 라인측 입력(305)으로부터 교류 전력 신호와 같은 전력 신호를 수신하고, 코일 제어 신호(120 VAC, 24 VDC 또는 12 VDC 신호와 같은)를 릴레이(310)로 제공할 수 있다. 제로 크로싱 회로는 교류의 각 반 사이클 동안 한번 발생하는 영(zero) 위상에서 또는 이로부터 가까이 교류 부하 전압을 검출하는 전기 회로이다. 제로 크로싱 회로는 입력 신호의 영 위상에 가까운 시점에서 릴레이(310)를 열거나 닫는 것을 돕기 위하여 릴레이(310)를 열거나 닫는 것과 관련하여 사용될 수 있다. 제로 크로싱 회로는 전압 제로 크로싱 또는 전류 제로 크로싱에 대하여 작용할 수 있다. 메인 릴레이(310)의 제로 크로싱 접촉 단락 및 차단을 형성할 때, 제로 크로싱 회로는 내재하는 턴-온 및 턴-오프 딜레이를 고려할 수 있다. 많은 나라에서의 전형적인 전력 시스템이 초당 60 사이클 또는 60 Hz로 동작하기 때문에, 제로 크로싱은 대략 8.3 ms 마다 발생한다. 일반적인 릴레이(310)는, 예를 들어, 5 ms의 동작 시간(닫는 시간) 및 3 ms의 차단 시간(여는 시간)을 가질 수 있다. 이 예에서, 제로 크로싱 턴-온에 대하여, 입력 신호의 다음 제로 크로싱에서 릴레이(310)의 접촉 단락(동작)을 생성하기 위하여 입력 신호의 마지막 제로 크로싱 후에 3.3 ms(또는 8.3 ms의 사이클 시간 - 5 ms의 동작 시간) 동안 릴레이 코일이 수전되어야 한다. 유사하게, 동일한 예에서, 입력 신호의 다음 제로 크로싱에서 접촉 차단(동작 차단 또는 개방)을 생성하기 위하여 마지막 제로 크로싱 후에 5.3 ms(또는 8.3 ms의 사이클 시간 - 3 ms의 차단 시간) 동안 릴레이 코일이 단전되어야 한다. 따라서, ASD(100)로부터 플랫 배선(105)으 로의 전력 출력은 릴레이(310)가 닫히기만 하면 가능한 한 빨리 개시할 것이다. 더하여, 라인측(115)으로부터의 입력 파형은 플랫 배선(105)에 걸친 출력 파형과 가능한 한 근접하게 일치할 것이며, 이는 ASD(100)과 소스 모듈(110) 회로에서 더 적은 에너지가 소비된다는 것을 의미한다. 릴레이(310)의 제로 크로스 턴온 또는 턴오프를 수행하기 위한 ASD(100)의 능력은 릴레이(310)에서의 접촉의 수명을 연장하며, 접촉 아크 샤워(contact arc-showring) 효과를 제한하고, 전자기 방출을 제한하고, 릴레이(310)로부터의 도전된 전기 노이즈를 제한할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)에 대하여 테스트가 수행될 수 있는 짧은 시간 구간 동안 작동될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 릴레이(310)는 전형적인 전력 사이클의 절반 동안 소요되는 시간보다 더 작거나 대략 동일한 시간 구간 동안 작동될 수 있다. 도 9, 11 및 12를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, ASD(100)는 릴레이(310)가 작동되는 시간 동안 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 테스트할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100)는 릴레이(310)에서 느린 차단(즉, 끈끈한) 접촉을 검출할 수 있다. ASD(100)의 제어 유닛(312)은 카운터 또는 다른 타이밍 장치를 이용하여 릴레이(310)의 접촉 차단 시간을 모니터링할 수 있다. 제어 유닛(312)은 릴레이(310)의 차단 시간을 직접 모니터링하거나 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)로부터 정보를 수신함으로써 릴레이(310)의 차단 시간을 모니터링할 수 있다. 릴레이(310)의 차단 시간을 모니터링함으로써, 제어 유닛(312)은 릴레 이(310)에 대한 느린 차단 시간을 검출할 수 있다. 예방적인 유지 보수 목적을 위하여, ASD(100)는 ASD(100)가 수리되거나 교체될 수 있도록 이러한 느린 차단 접촉의 사용자에게 경고할 수 있다. 사용자는 ASD(100)에 의해 많은 방법으로 경고받을 수 있다. 사용자에게 경고하는 한가지 가능한 방법은 ASD(100) 외부에 있는 사용자에게 잠재적인 메인 릴레이 접촉 문제를 경고할 LED를 활성화하는 것이다. 사용자에게 경고하는 다른 방법은 도 16 및 17을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, ASD(100)에서 다른 ASD(100), 중앙 허브 또는 제어 패널, 또는 소정의 다른 장치 중 하나로의 통신을 전송하는 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따라, ASD(100)는 제어 유닛(312)을 포함할 수 있다. 제어 유닛(312)은 ASD(100)의 다양한 안전 요소를 제어할 수 있다. 이 대신에, ASD(100)의 각 개별 안전 요소는 자신의 제어 유신을 포함하거나 또는 ASD(100)의 각 개별 안전 요소는 제어 유닛을 공유할 수 있다. 제어 유닛(312)은 하나 또는 그 이상의 마이크로 컨트롤러 및 저항, 다이오드, 커패시터 및 크리스탈과 같은 관련 요소를 포함할 수 있거나, 또는, 이 대신에, 제어 유닛(312)은 마이크로 프로세서, 하나 또는 그 이상의 프로그래머블 로직 어레이, 스테이트 기계(state machine), 미니 컴퓨터, 또는 임의의 관련된 펌웨어 및 소프트웨어를 함께 갖는 범용 컴퓨터를 포함하지만 이에 한정되지 않는 전자 회로를 제어하기 위한 임의의 다른 적합한 장치 및 관련 회로일 수 있다. 많은 상이한 종류의 제어 유닛이 ASD(100)로 포함될 수 있거나, ASD(100)와 관련될 수 있거나, 또는 ASD(100)와 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 제어 유닛이 임의의 개수의 프로세서 를 포함할 수 있다는 것도 이해될 것이다. 또한, 제어 유닛은 ASD(100)의 외부에 있을 수 있으며, 그리고/또는 ASD(100)에 원격으로 배치될 수 있고, 제어 유닛은, 예를 들어, 유선 네트워크 연결 또는 무선 네트워크 연결과 같은 적합한 네트워크 연결을 통해 ASD(100)의 요소와 통신할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따라, 제어 유닛(312)은 ASD(100)의 동작과 관련된 다양한 종류의 데이터를 저장하도록 구성되거나 저장하도록 동작할 수 있다. 데이터는 ASD(100)의 다양한 안전 요소의 동작과 관련된 데이터를 포함한다. 또한, 데이터는 ASD(100)의 다양한 안전 요소의 동작에 따라 플랫 배선(105)을 모니터링하는 동안 취해진 측정 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 데이터는 ASD(100) 및 ASD(100)의 다양한 안전 요소와 관련된 하나 또는 그 이상의 카운터를 포함할 수 있다. 또한, 데이터는 ASD(100) 및 ASD(100)의 다양한 안전 요소의 동작과 관련된 하나 또는 그 이상의 카운터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 ASD(100) 및/또는 ASD(100)의 다양한 안전 요소가 ASD(100)에 의해 모니터링되는 플랫 배선에서의 오배선 또는 배선 폴트를 인식하는 다수의 카운터를 포함할 수 있다. 저장된 데이터는 ASD(100)의 연속 동작 동안 사용될 수 있다. 예를 들어, ASD(100)의 안전 요소의 동작과 관련되어 저장된 데이터는 ASD(100)의 안전 요소의 동작과 관련하여 그리고/또는 ASD(100)의 다른 안전 요소(또는 제어 유닛(312))의 동작과 관련하여 나중에 사용될 수 있다. 광범위한 데이터가 ASD(100)에 의해 또는 ASD(100)와 관련된 하나 또는 그 이상의 메모리 장치에 의해 저장될 수 있다는 것이 이해될 것이다. ASD(100)에 의해 저장될 수 있는 데이터 항목은 아래의 표 1에 열거된 것 을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
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다른 데이터 항목이 ASD(100)에 의해 저장될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 일부 실시예에서, 하나 또는 그 이상의 데이터 항목의 초기값은 표 1에 열거된 것과 상이할 수 있다. 표 1을 참조하면, Hot Relay Normal Count는 릴레이(310)가 ASD(100)의 동작의 정상 진행 동안 작동되는 회수를 기록할 수 있다; Hot Realy Normal Actuations Limit는 ASD(100)의 수명 동안 릴레이(310)의 정상 작동에 대한 한계를 설정할 수 있다; Hot Relay High Current Actuation Count는 도 4A를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 고전류 이벤트의 결과로서 릴레이(310)가 트립되는 회수를 기록할 수 있다; Hot Relay High Current Actuations Limit for end of Life 파라미터는 도 4A를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 ASD(100)의 수명 동안 릴레이(310)의 고전류 작동의 회수에 대한 한계를 설정할 수 있다; Fatal Non-Resetable Fault Code는 임의의 식별된 치명적이고 리셋가능하지 않은 폴트를 위해 저장되는 코드를 설정할 수 있다; Non-fatal Limited Resetable Fault Count는 식별된 치명적이지 않은 제한적으로 리셋가능한 폴트의 회수를 기록할 수 있다; Non-fatal Unlimited Resetable Fault Count는 식별된 치명적이지 않은 무제한적으로 리셋가능한 폴트의 회수를 기록할 수 있다; Hot Relay Actuation Time 파라미터는 릴레이(100)를 동작시키는데 걸리는 시간에 대한 값을 설정할 수 있다; Hot Relay Release Time 파라미터는 릴레이(100)를 릴리즈하는데 걸리는 시간에 대한 값을 설정할 수 있다; 그리고, Fault Code 1 - 9 Count에 대한 파라미터는 ASD(100)에 의해 식별된 상이한 종류의 폴트의 회수를 기록할 수 있다. 많은 상이한 종류의 폴트가 식별될 수 있으며 각 폴트가 자신의 카운터와 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 4A는 본 발명의 소정의 실시예에 따라 ASD(100)와 관련될 수 있는 예시적인 제어 유닛(312)의 블록도이다. 제어 유닛(312)은 메모리(405) 및 프로세서(410)를 포함할 수 있다. 메모리는 본 발명에 따라 프로그래밍된 로직(415)(예를 들어, 소프트웨어 코드)을 포함할 수 있다. 또한, 메모리(405)는 본 발명의 동작에 사용되는 측정 데이터(420), 본 발명의 동작에 사용되는 카운터 또는 스테이트(422) 및 운영 체계(425)를 포함할 수 있다. 프로세서(410)는 프로그래밍된 로직(415)을 실행하기 위하여 운영 체계(425)를 이용할 수 있으며, 이를 수행하는데 있어서, 측정 데이터(420)를 이용한다. 프로그래밍된 로직(415)은 ASD(100)의 하나 또는 그 이상의 안전 요소의 동작과 관련된 로직을 포함할 수 있다. 데이터 버스(430)는 메모리(405)와 프로세서(410) 사이의 통신을 제공할 수 있다. 제어 유닛(312)은 I/O 인터페이스(440)를 통해 다른 ASD 또는 전기 기구에 연결된 데이터 라인 뿐만 아니라 ASD(100)의 다른 요소 및, 예를 들어, 조명, 스피커, 키보드, 마우스 장치 및 다른 사용자 인터페이스 장치와 같은 다른 외부 장치와 통신할 수 있다. 또한, 플랫 배선(105)의 다양한 전기 측정을 수행하도록 구성된 측정 장치는 측정 장치 인터페이스(450)를 통해 제어 유닛(312)과 직접 통신할 수 있으며, 또는 이 대신에, I/O 인터페이스(440)를 통해 제어 유닛(312)과 통신할 수 있다. 이러한 측정 장치는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 내에 포함될 수 있다. 또한, 제어 유닛(312)과 이에 의해 구현된 프로그래밍된 로릭(415)은 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
제어 유닛(312)은 ASD(100)의 다양한 안전 요소를 제어하고 그리고/또는 이들을 포함할 수 있다. 또한, 제어 유닛(312)은 플랫 배선 시스템(101)의 상태와 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, ASD(100)의 릴레이(310)를 트립할 때를 결정하고 오배선 또는 폴트 검출의 경우에 어느 안전 요소가 플랫 배선(105)의 오배선 및 폴트를 식별하였는지를 나타내도록, 제어 유닛(312)은 ASD(100)의 안전 요소 각각에 대하여 플래그 또는 스테이트를 관리할 수 있다. 또한, 제어 유닛(312)은 ASD(100)의 다양한 안전 요소의 동작과 관련된 측정 데이터(420)를 저장할 수 있다. 또한, ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히기 전, 플랫 배선(105)이 수전되도록 함으로써, 제어 유닛(312)은 각 안전 요소가 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트하도록 한다. 또한, 제어 유닛(312)은 플랫 배선(105)에서 오배선 또는 배선 폴트가 검출될 때 제어 동작을 하도록 구성될 수 있다. 제어 동작은, 릴레이(310)를 열린 위치로 유지시키거나 강제시키는 것에 더하여, ASD(100)의 사용자에게 오배선 또는 폴트 검출에 관하여 알리는 동작을 포함한다. 예를 들어, LCD 디스플레이 또는 하나 또는 그 이상의 LED와 같은 시각적 지시자(indicator)가 ASD(100)에 포함될 수 있으며, 디스플레이 또는 LED는 오배선 또는 폴트 검출과 검출된 오배선 또는 폴트의 성질을 사용자에게 알리는 방식으로 동작될 수 있다. 일례로써, ASD(100)는 폴트가 검출될 때 폴트를 사용자에게 알리기 위하여 제어 유닛(312)에 의해 활성화되는 단일 LED를 포함할 수 있다. 다른 예로써, ASD(100)는 ASD(100)의 각 안전 요소와 관련된 LED를 포함할 수 있으며, 오배선 또는 폴트가 검출될 때 제어 유닛(312)은 오배선 또는 폴트를 검출한 안전 요소와 관련된 LED를 활성화시킬 수 있다. 제어 유닛(312)에 의해 취해질 수 있는 다른 제어 동작은 오배선 또는 폴트의 검출을 나타내는 메시지의 전송이다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 제어 유닛(312)은 다른 ASD(100), 제어 허브 또는 제어 패널, 또는 다른 목적지로 메시지를 전송할 수 있다. 들을 수 있는 알람과 같은 다른 지시자가 ASD(100)에 의해 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. ASD(100)에 의해 사용될 수 있는 지시자는 사용자에게 폴트를 알리고 사용자를 위한 폴트를 특정함으로써 ASD(100)의 전체 안전을 유익하게 추가할 수 있다.
또한, 제어 유닛(312)은 하나 또는 그 이상의 카운터 및/또는 타이머(422)를 포함할 수 있다. 각 안전 요소와 관련된 카운터 및/또는 타이머(422)는 특정 안전 요소가 검출한 플랫 배선(105)에서의 오배선 또는 배선 폴트의 회수를 기록하도록 제어 유닛(312)에 의해 사용될 수 있다. 또한, 일반적인 타이머 또는 카운터가 ASD(100)가 검출한 플랫 배선(105)에서의 오배선 또는 배선 폴트의 회수를 기록하는데 사용될 수 있다. 또한, 개별 카운터가 검출된 오배선 및 검출된 배선 폴트를 기록하는데 이용될 수 있다. 이러한 카운터 및/또는 타이머(422)는 플랫 배선 시스템(101)을 모니터링하는데 이용될 수 있으며, 또한, 플랫 배선 시스템(101)의 현재 상태를 나타내는 스테이트를 생성하는데 이용될 수 있다. 카운트 및/또는 스테이트는 플랫 배선 시스템(101)에서 예방적 유지 보수를 수행하는데 사용될 수 있다. 카운터 및/또는 타이머(422)의 저장 용량은 카운트와 스테이트를 포함하는 정보가 전력 차단 또는 정전 상태 동안 손실되지 않도록, 예를 들어, 비휘발성 메모리에서와 같이 비휘발성일 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제어 유닛(312)은 적어도 하나의 수명(lifetime) 카운터를 추가로 포함할 수 있다. 릴레이(310)는 자신과 관련된 수명을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 말로 하면, 릴레이(310)는 소정의 회수만큼 정상적으로 작동된 후에 또는 검출된 고전압 이벤트의 결과로서 여러 번 트립된 후에 정상적으로 동작하는 것을 정지할 수 있다. 릴레이(310)의 정상적인 작동 동안, 릴레이의 수명은 표 1의 Hot Realy Normal Actuations Limit for End of Life 파라미터에 대하여 도시된 값과 같이 매우 큰 값일 수 있다. 검출된 고전류 이벤트에 따른 트립의 수에 대하여, 릴레이(310)의 예측된 수명은, 예를 들어, 표 1의 Hot Realy High Current Actuations Limit for end of Life 파라미터에 대하여 도시된 값과 같이 릴레이(310)의 오류에 대한 평균 트립과 유사할 수 있다. ASD(100)에 의해 사용될 수 있는 상이한 종류의 릴레이(310)는 상이한 수명과 관련될 수 있다. 릴레이(310)와 관련된 수명 카운터는 기설정된 임계값까지 카운트 다운 또는 카운트 업 되도록 구성될 수 있다. 임계값은 릴레이(310)의 예측된 수명보다 적거나 또는 같은 값일 수 있다. 예를 들어, 릴레이의 예측 수명이 8 내지 10 트립이라면, 임계값은 릴레이(310)의 5 트립으로 설정될 수 있다. 릴레이(310)가 이 임계값과 동일한 회수로 트립될 때, ASD(100)는 릴레이(310)를 비활성화시켜 릴레이(310)가, 예를 들어, ASD(100)의 리셋과 같은 사용자 이벤트에 의해 닫히는 것을 방지할 수 있다. 5 트립으로 설정된 임계값을 갖는 릴레이(310)의 예를 이용하여, 사용자는 릴레이(310)의 처음 4번의 트립 다음에 ASD(100) 및 릴레이(310)를 리셋할 수 있다; 그러나, 릴레이(310)가 다섯 번 트립되면, 사용자는 ASD(100) 및 릴레이(310)를 리셋하도록 허용되지 않을 것이다. 이러한 경우에, 사용자는 릴레이(310) 및/또는 ASD(100)가 검사되고, 업데이트되고 및/또는 교체되게 할 수 있도록 ASD(100)와 관련된 판매자, 유통 업자, 제조자 또는 수리 센터에 ASD(100)를 돌려 주거나 또는 보내는 것이 필요할 수 있다. 수명 카운터가 ASD(100) 및 릴레이(310)가 리셋되는 경우를 방지할 수 있지만, 릴레이(310)는 ASD(100)에 의해 오배선 또는 배선 폴트가 검출될 때 트립 동작을 할 수 없다.
본 발명의 일 양태에 따르면, ASD(100)의 하나 또는 그 이상의 수명 카운터 각각은 ASD(100)에 의해 검출된 특정 종류의 오류와 관련될 수 있다. 예를 들어, 수명 카운터는 고전류 이벤트에 기인하는 릴레이(310)의 트립 동작을 발생시키는 오류와 관련될 수 있어, 이에 의해 수전 플랫 배선(105)이 단전되게 할 수 있다. ASD(100)에 의해 검출되거나 검출 가능한 모든 오류가 고전류 이벤트의 결과로서 릴레이(310)의 트립 동작을 발생시키지는 않을 것이라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 플랫 배선(105)의 수전 이전에 검출된 오류는 릴레이(310)의 트립 동작을 발생시키지 않을 수 있다. 본 발명의 양태에 따르면, ASD(100)에 의해 인식될 수 있는 3가지 상이한 종류의 예외 또는 알람이 있다. 첫 번째 종류의 알람은 ASD(100)의 임의의 내부 회로의 오류가 검출되는 경우 인식될 수 있는 치명적인 리셋가능하지 않은 알람(fatal non-resetable alarm)이다. 예를 들어, 치명적인 리셋가능하지 않은 알람은 동작하지 않는 릴레이가 식별된 경우, ASD(100)에 포함된 퓨즈가 끊어진 경우, 검출된 신호가 검출 가능 범위 밖인 경우, ASD(100)와 관련된 자기 진단 회로의 오류가 검출된 경우, 및/또는 수명 카운터가 문턱값을 초과하던가 또는 이에 도달한 경우에 식별될 수 있다. 두 번째 종류의 알람은 플랫 배선(105)에서의 고전류 이벤트와 관련된 알람일 수 있는 치명적이지 않은 제한적으로 리셋가능한 알람(non-fatal limited resetable alarm)이다. 예를 들어, 치명적이지 않은 제한적으로 리셋가능한 알람은 배선 폴트가 수전된 플랫 배선(105)에서 검출된 경우 인식될 수 있다. 세 번째 종류의 알람은 고전류 이벤트를 포함하지 않는 치명적이지 않은 알람과 관련될 수 있는 치명적이지 않은 무제한적으로 리셋가능한 알람(non-fatal unlimited resetable alarm)일 수 있다. ASD(100)는 무제한적인 개수의 세번째 종류의 알람이 발생하는 것을 허용할 수 있다; 그러나, 제한이 이러한 종류의 알람과 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명에 따른 ASD(100)가 많은 상이한 종류의 알람을 인식할 수 있다는 것 그리고 여기에서 설명된 이러한 알람들은 단지 예시적인 종류의 알람이라는 것이 이해될 것이다.
도 4B는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 3의 ASD(100)와 도 4A의 제어 유닛(312)의 일반적인 동작에 대한 예시적인 플로우차트이다. 도 4B에 설명된 동작은 ASD(100)에 의해 플랫 배선(105)을 모니터링하도록 수행되는 동작을 포함할 수 있다. 블록(455)에서, 전력이 ASD(100)에 인가될 수 있으며, ASD(100)는 블록(460)에서 동작을 개시할 수 있다. 블록(460)에서, ASD(100)는 오배선에 대하여 라인측(115)을 테스트할 수 있다. 블록(465)에서 라인측 오배선이 검출되면, ASD(100)는 블록(470)으로 진행하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있어, 이에 의해 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 블록(465)에서, 라인측 오배선이 ASD(100)에 의해 검출되지 않는다면, ASD(100)는 블록(475)으로 진행할 수 있으며, 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 부하측 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. 블록(480)에서 오배선 및/또는 배선 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출된다면, ASD(100)는 블록(470)으로 진행하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있어, 이에 의해 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(480)에서 오배선 및/또는 배선 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출되지 않는다면, ASD(100)는 단계(485)로 진행할 수 있다. 블록(485)에서, ASD(100)의 릴레이(310)는 닫힐 수 있으며, 플랫 배선(105)은 수전될 수 있다. 플랫 배선(105)을 수전하는 동안, 그리고 플랫 배선(105)이 수전된 후에, 블록(490)에서 ASD(100)는 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 모니터링할 수 있다. 블록(495)에서 플랫 배선(105)에 폴트가 검출되면, ASD(100)는 블록(470)으로 진행하여 릴레이(310)를 열 수 있어, 이에 의해 플랫 배선(105)이 수전이 중단되거나 단전될 수 있다. 그러나, 블록(495)에서 배선 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출되지 않으면, ASD(100)는 블록(490)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 모니터링을 계속할 수 있다.
또한, 제어 유닛(312)에 의해 수행된 테스트는 반드시 도 4B의 논리에서 설명된 순서대로 수행될 필요는 없으며, 이 대신에 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, 제어 유닛(312)은 도 4B에 설명된 각 테스트를 수행할 필요는 없으며, 이 대신에 도 4B에 설명된 전체 테스트보다 더 적은 것을 수행할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 오배선 또는 배선 폴트가 제어 유닛(312) 또는 제어 유닛(312)과 통신하는 안전 요소에 의해 검출되면, 지시자가 제어 유닛(312) 또는 관련된 안전 요소에 의해 저장될 수 있으며, 지시자는 오배선 또는 배선 폴트의 검출을 가져오는 테스트(들)에 관한 정보를 포함할 수 있다. 다음으로, 이 지시자는 ASD(100)에 의해 제2 ASD(100), 중앙 모니터링 장치 또는 컴퓨터와 같은 다른 장치로 전송될 수 있다.
이전에 언급한 바와 같이, ASD(100)는 반응성 및/또는 예방성 안전 요소를 포함할 수 있다. ASD(100)의 반응성 안전 요소는 플랫 배선(105)이 완전히 수전된 후에 플랫 배선(105)에서의 배선 폴트를 검출할 수 있다. 또한, 반응성 안전 요소는 플랫 배선(105)의 완전한 수전 동안에 또는 완전 수전 신호가 플랫 배선(105)으로 흐르게 허용된 후에 플랫 배선(105)을 완전히 수전하는데 걸리는 시간 구간 동안에 배선 폴트를 검출할 수 있다. 다른 말로 하면, 반응성 안전 요소는 대략 90 내지 130 VAC(북미 전력 시스템과 같은 표준 120 VAC 전력 시스템에 대하여)의 범위에 있는 전압 또는 대략 220 내지 250 VAC(유럽 전력 시스템과 같은 표준 240 VAC 전력 시스템에 대하여)의 범위에 있는 전압이 전기 플랫 배선(105)에 존재하는 동안 오배선을 검출할 수 있다. 각 나라 또는 지역이 ASD(100)의 설계 및 구현에서 고려될 수 있는 상이한 전압 또는 전류 표준을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 하나 또는 그 이상의 반응성 테스트는 플랫 배선(105)의 수전 다음에 끊임없이 수행될 수 있다. 이 대신에, 하나 또는 그 이상의 반응성 테스트는 플랫 배선(105)의 수전 다음에 주기적으로 수행될 수 있다.
ASD(100)의 예방성 안전 요소는 플랫 배선(105)의 완전한 전력 수전 전에 배선 폴트를 검출할 수 있다. 다른 말로 하면, 예방성 안전 요소는, 예를 들어, 플랫 배선(105)으로의 전압 또는 전류 테스트 신호의 통신을 포함하는 검사 또는 테스트와 같은 전기 플랫 배선(105)에 대한 검사 또는 테스트를 플랫 배선(105)의 완전한 수전을 허용하기 전에 수행할 수 있다.
ASD(100)의 반응성 안전 요소는 GFCI(Ground Fault Circuit Interrupter)(315), AMC(arc mitigation circuit)(320), 과전류 보호 요소(325), 및 접지 전류 모니터링 요소(330) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. ASD(100)의 예방성 안전 요소는 라인측 배선 완전성 요소(335) 및 부하측 배선 완전성 요소(340) 중 하나 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 이러한 안전 요소의 각각은 아래에서 더욱 상세히 논의된다.
ASD(100)의 반응성 및 예방성 안전 요소는 ASD(100)의 어느 한 측에서 오배선 상태 또는 배선 폴트가 존재하는지 아닌지를 각각 판단하는데 있어서, ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105) 및 소스 모듈(110) 뿐만 아니라 라인측의 종래 기술에 따른 배선과 관련된 다양한 전기 측정을 이용할 수 있다. ASD(100)는 ASD(100)의 라인측에서 오배선을 검출하기 위하여 그리고 ASD(100)의 부하측에 연결된 플랫 배선(105)에서의 오배선 및/또는 배선 폴트를 검출하기 위하여 다양한 측정을 이용할 수 있다. ASD(100)는 ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105)의 다양한 도체들과 관련된 전기 측정을 수행할 수 있는 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)를 포함할 수 있다. 이 대신에, 이러한 전기적 측정은 ASD(100)의 다양한 요소에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 및/또는 ASD(100)의 요소 중 어느 하나는 전압, 전류, 임피던스, 저항값 또는 플랫 배선(105)과 관련된 임의의 다른 전기적 특성을 측정할 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 또는 ASD(100)의 요소 중 어느 하나는 전류 트랜스포머와 같은 임의의 적합한 전류 측정 장치를 이용하여 플랫 배선(105)의 임의의 도체에 존재하는 전류를 측정할 수 있다. 다른 예로써, 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 또는 ASD(100)의 요소 중 어느 하나는 신호 조절 회로 또는 전압계와 같은 임의의 적합한 전압 측정 장치를 이용하여 플랫 배선(105)의 임의의 도체에 존재하는 전압을 측정할 수 있다. ASD(100)의 각 요소는 그 요소와 관련된 측정 장치를 포함할 수 있거나, 또는 이 대신에, ASD(100)의 한 요소는 ASD(100)의 다른 요소에 의해 사용된 측정 장치를 이용할 수 있다. ASD(100)가 도 3에 도시된 바와 같이 ASD(100)의 모든 요소에 의해 이용된 플랫 배선 I/O 인터페이스에서 한 세트의 측정 장치를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 또는 ASD(100)의 요소는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 신호를 통신할 수 있는 여기 회로(excitation circuit) 또는 장치를 포함할 수 있다. 여기 회로 또는 장치는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전류 신호를 통신할 수 있다. 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전류 신호를 통신하기 위한 적합한 여기 회로 또는 장치는, 전류 트랜스포머, 전류원, 아이솔레이터, 멀티플렉서, 및 릴레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 플랫 배선(105)으로 전류 신호를 전송하는 것 대신에 또는 이에 더하여, 여기 회로 또는 장치는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전압 신호를 전송할 수 있다. 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전압 신호를 전송하기 위한 적합한 여기 회로 또는 장치는 전압 트랜스포머, 멀티플렉서, 드라이버, 및 전압원을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. ASD(100)의 각 요소는 그 요소와 관련된 여기 회로 장치를 포함할 수 있으며, 또는 이 대신에 ASD(100)의 한 요소는 ASD(100)의 다른 요소에 의해 사용되는 여기 장치를 이용할 수 있다. 또한, ASD(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 ASD(100)의 모든 요소에 의해 이용된 플랫 배선 I/O 인터페이스에서 한 세트의 여기 회로 또는 장치를 포함할 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 여기 장치는 플랫 배선(105)에서 테스트를 수행하기 위하여 측정 장치와 관련되어 사용될 수 있다.
ASD(100)의 반응성 및 예방성 안전 요소는 서로 독립적으로 동작할 수 있으며, 또는 이 대신에 그 동작이 제어 유닛(312)에 의해 제어될 수 있다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 플랫 배선 I/O 인터페이스(311) 내에 포함된 한 세트의 측정 장치를 이용하여, 개별 안전 요소는 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)로부터 전기적 측정값을 수신할 수 있으며, 또는 이 대신에 개별 안전 요소는 제어 유닛(312)을 통해 또는 다른 안전 요소를 통해 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)로부터 전기적 측정값을 수신할 수 있다. 또한, ASD(100)의 다양한 안전 요소 중 하나 또는 그 이상은 하나 또는 그 이상의 회로 요소를 공유할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, GFCI(ground fault circuit interrupter) 안전 요소(315)가 ASD(100)와 관련될 수 있으며, 여기에서는 GFCI 요소(315)라고 언급될 것이다. GFCI 요소(315)는 플랫 배선(105) 시스템에서 접지 폴트를 검출할 수 있다. 접지 폴트는 전류를 접지로 우회시키는 의도하지 않는 전기 경로이다. GFCI 안전 요소는 아래에서 논의되는 바와 같이 플랫 배선(105)과 관련되어 사용되고 있다는 사실을 나타내기 위하여 특별히 설계될 수 있다. 도 2와 관련되어 앞에서 언급된 바와 같이, 플랫 배선(105)은 일반적으로 하나의 수전 도체 또는 핫 도체(205)를 가질 수 있으며, 하나 또는 그 이상의 복귀 도체 또는 중성 도체(210, 215)를 가질 수 있다. GFCI 요소(315)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205) 및 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 사이의 전류 차이를 모니터링할 수 있다. 수전 도체(204)를 흐르는 전류가 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 모두에 흐르는 결합된 전류와 상이할 때, GFCI 요소(315)는 ASD(100)가 릴레이(310)를 열도록 하여, 이에 의해 플랫 배선(105)으로 전력이 더 흐르는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 수전 도체(205)와 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 모두에 흐르는 결합된 전류 사이(또는 H-N)의 전류 차가 대략 5.5 mA 이상이라면, GFCI 요소(315)는 ASD(100)가 릴레이(310)를 열게 할 수 있다. 또한, GFCI 요소(315)는 임의의 숫자 또는 측정된 전류 차이에 따라 ASD(100)의 릴레이(310)를 열도록 설정될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 수 있을 것이다.
또한, GFCI 요소(315)의 트립 시간 또는 GFCI 요소(315)가 릴레이(315)를 여는데 걸리는 시간은 GFCI 요소(315)에 의해 검출된 전류 차이에 따라 가변될 수 있다. 예를 들어, 더 느린 트립 시간은 더 작은 전류 차이와 관련될 수 있으며, 더 빠른 트립 시간은 더 큰 전류 차이와 관련될 수 있다. GFCI 요소(315)의 트립 시간은 GFCI 요소(315)에 의해 검출된 전류 차이의 선형 함수일 수 있다. 이 대신에, GFCI 요소(315)의 트립 시간은 UL(Underwriters Laboratories, Inc)에 의해 제정된 표준인 UL943에 의해 정의된 바와 같이 GFCI 요소(315)에 의해 검출된 전류 차이의 비선형 함수일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, AMC(arc mitigation circuit) 안전 요소(320)는 ASD(100)와 관련될 수 있으며, 여기에서 AMC 요소(320)로 언급될 것이다. AMC 요소(320)는 플랫 배선(105)에 존재하는 아크 상태(arcing condition)를 검출할 수 있다. 아크 상태는 2개 또는 그 이상의 도체 사이의 전기 에너지의 고전력 방출을 포함할 수 있다. 아크 상태는 플랫 배선 시스템(101)의 요소의 정상적인 최대 부하 한계를 반드시 초과할 필요는 없다. 표준 전기 콘센트의 정상적인 최대 부하 한계는, 예를 들어, 15 A에서 120 V 또는 1800 W이다. 아크 상태에 의해 방출된 전기 에너지는 1800 W를 초과할 수 있거나 또는 초과하지 않을 수 있다. 종래 기술에 따른 배선에 대하여, 아크 폴트 전류 표식(signature)의 다양한 배열이 있지만, 그 표식는 사인파 표식에 반대되는 전기 신호의 전압 피크 근처에서의 전류 스파이크를 특징으로 한다. 종래 기술에 따른 배선에서의 아크 폴트는 정상적인 회로 차단기가 신뢰성 있게 아크 폴트를 검출하고 트립하지 않을 때 가정 전기 배선에 의한 화재의 주요 원인이다. 원하지 않은 아크가 발생할 때, 근처에 있는 나무, 종이 및 카페트와 같은 가연성 물질에 불을 붙일 수 있는 지역화되거나 특정된 지점에서 높은 온도를 발생시킬 수 있다.
플랫 배선(105)에서의 아크 상태는 종래 기술에 따른 배선의 아크 상태와는 매우 상이할 수 있다. 종래 기술에 따른 배선과는 다르게, 플랫 배선(105)에서의 아크 상태는 아크 플래시(arc flash)라고도 할 수 있는 짧은 지속 시간의 플래시일 수 있다. 전형적인 플래시는, 제거되지 않는다면, 플랫 배선(105)의 수전이 개시되는 시간으로부터 배선 폴트가 식별되어 릴레이(310)가 열릴 때까지 지속될 수 있다. 과전류 보호 요소(325) 및 접지 전류 모니터링 요소(330)는 관통(penetration) 또는 비정상적으로 높은 RMS 전류를 발생시키는 다른 종류의 배선 폴트 때문에 플랫 배선(105)에 대한 전력의 제거하는 것을 담당하는 1차 안전 요소이다. 오믹(ohmic) 또는 더 높은 저항 "쇼트(short)"로부터 발생하는 아크 이벤트의 경우에 높은 피크-피크 값이지만 15 A(RMS)의 표준 전류 한계를 초과하지 않는 RMS 값을 갖는 관련 아크 표식 전류가 있을 수 있다. 표준 아크 폴트가 검출하고 응답하는데 여러 교류 사이클을 필요로 하는 상대적으로 느린 현상이기 때문에, 이는 플랫 배선(105)에 발생할 수 있는 아크 플래시와는 상이하다. 플랫 배선(105)에 대하여, AMC 요소(320) 및 ASD(100)의 다른 요소들은 아크 플래시 이벤트을 경감하는 시스템으로서 작용하도록 설계될 수 있다.
플랫 배선(105)에는 발생할 수 있는 전형적인 2가지 종류의 아크 플래시 이벤트가 있다. 제1 종류는 플랫 배선(105)의 전류가 흐르고 있는(수전된) 관통 동안에 관통하는 물체에 의해 가능하여, 소정의 환경에서 고온의 기체 또는 특정 물질의 배출이 관통하는 물체의 주변에서 발생할 수 있다. 제2 종류의 아크 플래시 이벤트는 관통하는 물체가 플랫 배선(105)으로부터 제거된 후에 가능하다. 플랫 배선(105)이 다시 수전되면, 아크 플래시는 ASD(100)의 다른 안전 요소가 배선 폴트를 식별하기 전에 발생할 수 있다. 플랫 배선(105)이 수전되는 시간으로부터 ASD(100) 또는 다른 안전 장치가 플랫 배선(105)을 다시 한번 단전하도록 반응할 때까지, 아크 플래시가 있을 수 있으며, 이에 의해 고온의 기체와 특정 물질이 제거된 물체에 의해 남겨진 오리피스(orifice)로부터 방출된다,
AMC 요소(320)는 전술한 종류의 아크 플래시 이벤트에서 방출된 기체 및 특정 물질의 에너지 및 온도의 양을 감소시키도록 설계될 수 있다. 처음의 그리고 가장 직접적인 접근은 아크 플래시 이벤트 동안의 전류 표식 분석에 중점을 둔다. 그러나, 플랫 배선(105) 자체에 사용된 구조 및 재료도 아크 플래시 이벤트에 대하여 경감하는 효과를 가질 수 있다. 플랫 배선(105)은 본질적으로 분리할 수 없는 층들의 세트를 형성하도록 더 접합될 수 있다. 이러한 접합 기술은 더 낮은 임피던스의 층간 단락을 강화함으로써 아크 플래시 이벤트를 경감하는 경항이 있다. 따라서, ASD(100)의 안전 요소는 이러한 이벤트들을 더욱 용이하게 검출할 수 있다. 또한, 도 12를 참조하여 아래에서 설명되는 부하측 배선 완전성 요소는 잠재적인 아크 상태가 더욱 용이하게 인식될 수 있도록 할 수 있다.
아크 플래시의 아크 표식 검출을 위하여, AMC 요소(320)는, 예를 들어, 전류 트랜스포머와 같은 적합한 전류 검출 장치를 통해서 수전 도체(205)에서의 전류 파형을 감지하도록 동작가능할 수 있다. AMC 요소(320)는 아크 이벤트의 존재에 대한 판단을 하기 위하여 전류의 변동 비율, 피크 전류 및 피크 전류의 위상을 분석할 수 있다.
GFCI 요소(315)와 함께, AMC 요소(320)는 아래에서 논의되는 바와 같이 플랫 배선(105)의 물리적 특성을 고려하도록 설계될 수 있다. AMC 요소(320)는 위험할 수 있는 플랫 배선(105)에 발생할 수 있는 특정 아크 상태를 검출할 수 있다. AMC 요소(320)는 원하지 않은 아크 상태와 정상적인 아크 상태를 구별할 수 있다. 정상적인 아크 상태는 회로를 온 또는 오프로 스위칭하거나 전기 콘센트로부터 장치를 제거하는 것일 수 있다. 수전 도체(205)와 플랫 배선(105)의 다른 도체들 중 하나 사이의 절연층(230)에서 관통, 구멍 또는 흠이 있는 경우에, 원하지 않은 아크 상태가 플랫 배선(105)에 있을 수 있다. 각 도체를 개별적으로 둘러싸기 위한 것과 같이, 여러 절연층이 플랫 배선(105)의 2개의 도체 사이에 있다면, 각 절연층이 흠(예를 들어, 홀(hole))을 가지고 있으며 그 흠들이 서로 근접하여 위치되는 경우에, 아크 플래시가 발생할 수 있다. 다른 말로 하면, 절연층의 흠이 서로에 대하여 줄을 서 있거나 서로에 대하여 근접하여 있다면 아크 플래시가 발생할 수 있다. 또한, 플랫 배선(105)이 외부 물체에 의해 관통되고 관통하는 물체가 플랫 배선(105)으로부터 제거되는 경우에, 아크 플래시 상태가 발생할 수 있다. 외부 물체가 제거되기만 하면 도체가 더 이상 서로 단락되지 않는 경우가 있을 수 있으며, 플랫 배선(105)이 수전되는 경우에 아크 플래시가 발생될 수 있다.
AMC 요소(320)는 플랫 배선(105) 내에서 정상적인 아크 상태와 원하지 않은 아크 상태 사이를 판별하기 위하여 전류 감지 회로를 이용한다. AMC 요소(320)는 플랫 배선(105)에 고유한 특정 아크 플래시 전류 표식을 검출할 수 있다. 이러한 플랫 배선(105) 아크 플래시 전류 표식은 종종 종래 기술에 따른 배선의 아크 폴트 전류 표식과 다르다. 또한, AMC 요소(320)는, 다른 플랫 배선(105)에서의 아크 플래시 또는 플랫 전기 배선 시스템(101)의 외부에 있는 종래 기술에 따른 배선에서의 아크 폴트를 포함하는 목적지 모듈(120)에서의 플랫 배선(105) 단말 밖에 있는 배선에서의 한 지점에서 일어나는 아크 상태를 검출하도록 구성될 수 있다. 원하지 않은 아크 상태가 플랫 배선(105) 또는 임의의 라인 밖 부하에서 검출되면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)을 단전하기 위하여 열리며, 이에 따라 화재나 다른 위험한 상황의 발생 잠재성을 감소시킨다.
플랫 배선(105) 아크 플래시 표식은 서로 근접하여 있는 적층된 도체층을 포함하는 플랫 배선(105)의 물리적 구조 때문에 다른 형태의 전기 배선의 아크 폴트 표식과는 상이할 수 있다. 아크 플래시 상태가 플랫 배선(105)에서 시작하면, 일반적으로 플랫 배선(105)의 관통 또는 손상 개시지점에서, 고온의 구리 방울 및 탄화된 부스러기가 관통 위치로부터 나올 수가 있다. 구리 및 부스러기의 대부분이 플랫 배선(105)의 손상된 위치의 오리피스로부터 나오지만, 일부는 플랫 배선(105)으로 투과하여 진행할 수 있으며, 이는 손상된 범위의 반경을 증가시킨다. 이러한 현상이 검사되지 않은 채 진행된다면, 플랫 배선(105)에 특정된 고유의 전류 표식을 가지면서 더 큰 면적으로 구축하거나 퍼질 수 있다.
아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 예를 들어, 플랫 배선(105)에서의 배선 폴트와 같은 플랫 배선(105)에서의 아크 플래시를 발생시킬 수 있는 잠재적으로 위험한 상황이 ASD(100)의 하나 또는 그 이상의 다른 안전 요소에 의해 검출될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 따라서, 아크 플래시에 이르게 할 수 있는 잠재적으로 위험한 상황은 플랫 배선(105)에서의 아크 플래시 형성 이전에 검출될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 과전류 보호 안전 요소(325)는 ASD(100)와 관련될 수 있으며, 여기에서 과전류 보호 요소(325)라고 언급될 것이다. 과전류 보호 요소(325)는 1차 및/또는 2차 과전류 보호를 제공할 수 있다. 너무 많은 전류가 배선을 통해 흐르게 허용되면, 배선은 과열될 수 있으며 근처에 있는 나무, 종이 및 카페트와 같은 가연성 물질에서 화재가 시작될 수 있는 잠재성이 있다. 과전류 보호 요소(325)는 표준 회로 차단기에 의해 제공되는 것에 더하여, 2차 과전류 보호를 제공할 수 있다. 전형적으로, 회로 차단기는 적절히 트립할 수 있도록 효과적으로 다룰 수 있는 최대 전류를 정격으로 가지며, 회로를 흐르는 전류(단락에 의해 생성될 수 있는)가 회로 차단기의 최대 정격 전류보다 더 높은 경우에는 회로 차단기는 비효율적일 수 있다. 이러한 상황이 발생하면, ASD(100)의 과전류 보호 요소(325)는 2차 과전류 보호를 제공할 수 있다. 이 대신에, 라인측 전원(115)에 연결되거나 이에 관련된 회로 차단기가 없다면 또는 연결된 회로 차단기가 비효율적이라면, 과전류 보호 요소(325)는 1차 과전류 보호를 제공할 수 있다. 예를 들어, 가구 소유자가 회로 차단기에 있는 회로에 동전을 놓아두어서 그 회로를 닫은 경우에, 과전류 보호 요소(325)는 1차 과전류 보호를 제공할 수 있다.
ASD(100)의 과전류 보호 요소(325)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(305)를 통해 흐르는 전류를 모니터링할 수 있다. 수전 도체(305)를 통해 흐르는 전류가 최대 임계값 이상으로 증가하면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)을 단전하기 위하여 열릴 수 있다. 최대 임계값은 많은 상이한 값으로 설정될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 수전 도체(305)에서의 전류가 대략 15 A(120 VAC 애플리케이션에 대하여)를 초과한다면, 과전류 보호 요소(325)는 릴레이(310)가 열리도록 할 수 있다. 또한, 과전류 보호 요소(325)는 수전 도체(205)가 모니터링되는 방법과 유사한 방법으로 전기 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)에 흐르는 모든 전류를 검사할 수 있다.
과전류 보호 요소(325)는 수전 도체(305) 전류를 모니터링하는데 있어서 가변 스케일 알고리즘(variable scale algorithm)을 사용한다. 수전 도체(305)에 존재하는 과전류의 레벨 또는 양에 따라, 과전류 보호 요소(325)는 가변 트립 시간 또는 릴레이(310)를 차단하거나 여는데 걸리는 시간을 갖는다. 예를 들어, 수전 도체에서 허용가능한 최대 전류가 15 A로 설정되고 과전류 보호 요소(325)가 수전 도체(205)에서 15.1 A의 전류를 측정한 경우에, 과전류 보호 요소(325)의 트립 시간은 대략 1초일 수 있다. 이 트립 시간은 다음 제로 크로싱 조건에 대하여 조정될 수 있거나 조정되지 않을 수 있다. 이 대신에, 50 A 또는 그 이상의 전류가 수전 도체(205)에서 검출되는 경우, 과전류 보호 요소(325)의 트립 시간은 대략 즉각적인 트립 시간(추가된 딜레이가 없는)일 수 있거나 또는 다음 제로 크로싱 조건에 대하여 설정될 수 있다. 더 낮은 과전류 레벨에서 더 긴 트립 시간을 갖는 것은 플랫 배선(105)에서의 부하 돌입 전류에 기인하는 잘못된 트립 상황을 경감하는 역할을 할 수 있다. 넓은 트립 시간 배열을 갖는 많은 상이한 좋은 알고리즘이 본 발명의 과전류 보호 요소(325)와 관련되어 사용될 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, 과전류 보호 요소(325)의 트립 시간은 과전류 보호 요소(325)에 의해 검출된 과전류의 양에 대한 선형 함수일 수 있다. 이 대신에, 과전류 보호 요소(325)의 트립 시간은 과전류 보호 요소(325)에 의해 검출된 과전류의 양에 대한 비선형 함수일 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100)는 접지 전류 모니터링을 수행하기 위하여 접지 전류 모니터링 안전 요소(330)를 포함하며, 여기서는 접지 전류 모니터링 요소(330)라고 언급될 것이다. 접지 전류 모니터링 요소는 반응성 요소로서 또는 ASD(100)의 예방성 요소와 관련되어 사용될 수 있다. 본 발명의 소정의 실시예를 개시할 목적으로 본 명세서에서 이용된 플랫 배선 설계에서, ASD(100)에 연결된 임의의 플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)에는 어떠한 상당한 전류도 있어서는 않된다. 상당한 전류가 ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)에 존재한다면, 위험한 상태가 존재할 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선(105)에 단락이 있을 수 있다. 이 대신에, 전력이 부하로 공급되고 그 전력의 일부가, 예를 들어, 접지 도체(220, 225) 중 하나를 통해 소스 모듈(110)로 플랫 배선(105)을 가로질러 되먹임되는 상황이 존재할 수 있다. 폴트가 있거나 오동작하는 전기 기구가 플랫 배선(105)을 통해 전력을 공급받거나 외부 전원이 부하측(125)을 통해 플랫 배선 시스템(101)으로 오배선되는 경우에, 이러한 상황이 발생할 수 있다.
접지 전류 모니터링 요소(330)는 ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)를 통해 흐르는 전류를 모니터링한다. 전류가 기설정된 최대 임계값 이상으로 증가하면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)을 단전하기 위하여 열릴 수 있다. 최대 임계 전류값이 많은 상이한 값으로 설정될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 접지 전류 모니터링 요소(330)는 임의의 접지 도체에서의 전류가 대략 3.0 mA를 초과하는 경우에 릴레이(310)를 열 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, ASD(100)는 여기에서 소스 배선 완전성(SWI, source wire integrity) 요소(335)라고도 하는 라인측 완전성(또는 오배선) 안전 요소(335)를 포함할 수 있다. SWI 요소(335)는 플랫 배선(105)의 완전한 전력 수전 전이 플랫 배선 시스템(101)에서의 라인측 폴트 또는 결함을 검출할 수 있는 예방성 안전 장치일 수 있다. ASD(100)의 릴레이(310)가 닫혀서 이에 의해 플랫 배선(105)이 수전되는 것을 허용하기 전에, SWI 요소(335)는 라인측에서 플랫 배선 시스템(101)을 테스트하여 라인측 전원(115)이 라인측에서 적절히 단말되었는지 아닌지를 판단할 수 있다. 본 개시의 목적으로, 라인측이라는 용어는 ASD(100)로 입력되는 전력 라인로 언급될 수 있다. 라인측은 종래 기술에 따른 배선, 플랫 배선, 전기 콘센트, 또는 ASD(100)의 다른 입력일 수 있다는 것이 이해될 것이다.
SWI 요소(335)는 라인측 입력(305)을 통해서 종래 기술에 따른 배선 또는 플랫 배선일 수 있는 라인측 전원(115)의 라인측 오배선을 검출할 수 있다. 또한, 라인측 전원(115)은 ASD(100)가 연결되거나 끼워지는 전기 콘센트일 수 있다. 심지어 숙련된 전기공에 의해서도 전기 콘센트가 오배선되는 것은 가장 일반적인 실수이라는 것이 이해될 것이다. 라인측 오배선은 라인측 전원(115)의 개방된 도체를 포함할 수 있으며, 이는 라인측 전원(115)의 도체가 ASD(100)의 라인측 입력(305)에 연결되지 않았을 때 발생할 수 있다. 이 대신에, 라인측 오배선은 2개의 도체가 라인측 입력(305)에서의 연결이 뒤바뀌는 때와 같이 라인측 전원(115)의 하나 또는 그 이상의 도체가 ASD(100)의 라인측 입력(305)에 부적합하게 연결될 때 발생한다. 예를 들어, 라인측 전원(115)이 종래 기술에 따른 전기 배선이면, SWI 요소(335)는 라인측 수전 또는 핫 도체와 라인측 복귀 또는 중성 도체가 라인측 입력(305)에 연결될 때 스위칭되어 있는 상황을 검출할 수 있다. 다른 예로써, 라인측 전원(115)이 전기 플랫 배선(105)이면, SWI 요소(335)는 라인측 수전 도체(205)와 하나의 라인측 복귀 도체(210)가 라인측 입력(305)에 연결될 때 스위칭된 상황을 검출할 수 있다.
SWI 요소(335)는 오배선 상태의 위치를 찾고 검출하기 위하여 하나 또는 그 이상의 테스트 신호를 사용하는 라인측 오배선 검출 회로를 포함할 수 있다. 도 5는 본 발명에 따라 ASD(100)에 포함될 수 있는 예시적인 라인측 완전성 요소(335)의 개략도이다. ASD(100)의 라인측 입력(305)에 연결된 라인측 전원(115)은 수전(또는 핫) 도체(505), 복귀(또는 중성) 도체(510) 및 접지 도체(515)를 포함할 수 있다. 라인측 입력(305)은 3개보다 많은 도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 라인측 입력(305)이 전기 플랫 배선이라면, 라인측 입력(305)은 5개의 도체를 포함할 수 있다.
SWI 요소(335)는 3개의 전류 센서(520, 525, 530) 및 신호 조절 회로(535)를 포함할 수 있다. 임의의 개수의 전류 센서 및/또는 신호 조절 회로가 SWI 요소(335)와 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다. SWI 요소(335)는 SWI 릴레이 드라이버(540) 및 SWI 릴레이(545)를 선택적으로 포함할 수 있다. SWI 요소(335)의 신호 조절 회로(535)는 제어 유닛 통신 링크(505)를 통해 ASD(100)의 제어 유닛(312)과 통신할 수 있으며, 또는 이 대신에, 신호 조절 회로(535)는 제어 유닛(312)에 포함될 수 있다. 자체로 또는 제어 유닛(312)과 조합하여 신호 조절 회로(535)는 임의의 라인측 오배선이 존재하는지 아닌지 판단하기 위하여 작은 테스트 전류가 라인측 전원(115)으로부터 전송될 수 있게 허용할 수 있다.
신호 조절 회로(535)는 임의의 적합한 신호 조절 회로일 수 있으며, 신호 조절 회로(535)는 임의의 개수의 회로 요소를 포함할 수 있다. 신호 조절 회로(535)는 라인측에서 검출된 전류값을 분석을 위해 제어 유닛(312)으로 통신하기 전에 이러한 값들을 제한하도록 동작할 수 있다. 따라서, 제어 유닛(312)은 각 전류 센서(520, 525, 530)로부터 전류 측정값을 공급받으며, 제어 유닛(312)은 이러한 측정값들은 라인측이 올바르게 배선되었는지를 판단하는데 이용할 수 있다. 신호 조절 회로(535)는 라인측 입력(305)의 어디에 연결되는지에 관계없이 라인측 전원(115)의 수전 또는 핫 도체(505)의 위치를 찾아낼 수 있으며, 수전 도체(505)로부터의 작은 테스트 전류를 누출시킬 수 있다. 테스트 신호는, 예를 들어, 대략 1 mA 이하의 전류 테스트 신호와 같은 전압 또는 전류 테스트 신호일 수 있다. 라인측 입력(305)에 연결된 수전 도체(505)가 없다면, SWI 요소(335)는 테스트 신호를 획득하기 위하여 수전 도체(505)의 위치를 찾을 수 없을 것이다. 이러한 상황에서, SWI 요소(335)의 신호 조절 회로(535) 및/또는 제어 유닛(312)은 수전 도체(505)가 라인측에 개방되어 있다고 판단할 수 있다. 그러나, 수전 도체(505)가 라인측 입력(305)에 연결된 경우, 신호 조절 회로(535)는 테스트 신호가 수전 도체(505)로부터 누출하게 할 수 있다. 그 다음, 신호 조절 회로(535)는 임의의 라인측 오배선이 존재하는지 아닌지를 판단하기 위하여 전류 센서(520, 525, 530)에 의해 검출된 전류를 모니터링할 수 있다. 핫-중성("H-N") 전류 센서(520)는 수전(또는 핫) 도체(505)와 복귀(또는 중성) 도체(510) 사이의 전류를 검출하는데 이용될 수 있다. 핫-접지("H-G") 전류 센서(525)는 수전 도체(505)와 접지 도체(515) 사이의 전류를 검출하는데 이용될 수 있다. 중성-접지("N-G") 전류 센서(530)는 복귀 도체(510)와 접지 도체(515) 사이의 전류를 검출하는데 이용될 수 있다. 라인측 도체에 인가된 테스트 전류는 적절한 전기 표준 및 코드에 의해 제한될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 라인측 전원(115)의 접지 도체에 인가된 테스트 전류는 Underwriters Laboratories, Inc에 의해 제정된 표준에 의해 대략 0.5 mA의 상한으로 제한될 수 있다.
라인측이 올바르게 배선된다면, 수전 도체(505)와 복귀 도체(510) 사이의 전류는 H-N 전류 센서(520)에 의해 검출될 것이며, 수전 도체(505)와 접지 도체(515) 사이의 전류는 H-G 전류 센서(525)에 의해 검출될 것이며, 복귀 도체(510)와 접지 도체(515) 사이에는 N-G 전류 센서(530)에 의해 전류가 검출되지 않을 것이다. 라인측 오배선이 있다면, 적합하게 배선된 라인측에 대하여 위에서 논의된 전류 측정과는 다른 세트의 전류 측정이 전류 센서(520, 525, 530)에 의해 이루어질 수 있으며, SWI 요소(335)가 오배선을 검출할 것이다. 개방된 수전 도체(505)에 더하여, SWI 요소(335)는 라인측에서의 다른 개방된 도체를 검출할 수 있다. 예를 들어, 복귀 도체(510)가 라인측에서 개방되어 있으면, 수전 도체(505)와 복귀 도체(510) 사이에는 H-N 전류 센서(525)에 의해 아무런 전류도 검출되지 않을 것이다. 다른 예로써, 접지 도체(515)가 라인측에서 개방되어 있으면, 수전 도체(505)와 접지 도체(515) 사이에는 H-G 전류 센서(525)에 의해 아무런 전류도 검출되지 않을 것이다.
또한, SWI 요소(335)는 오배선되거나 라인측 입력(305)에 연결될 때 스위칭된 도체를 검출할 수 있다. 예를 들어, 수전 도체(505) 및 복귀 도체(510)가 라인측 입력(305)에 연결될 때 스위칭었다면, H-N 전류 센서(520)에 의해 검출된 전류는 H-N 전류 센서(520)에 반대 방향으로부터 흐를 것이기 때문에 반전될 것이다. 또한, H-G 전류 센서(525)에 의해서는 어떠한 전류도 검출되지 않을 것이며, N-G 전류 센서(530)에 의해 전류가 검출될 것이다. 수전 도체(505) 및 접지 도체(515)가 라인측 입력(305)에 연결될 때 스위칭었다면, H-G 전류 센서(525)에 의해 검출된 전류는 H-G 전류 센서(525)에 반대 방향으로부터 흐를 것이기 때문에 반전될 것이다. 또한, H-N 전류 센서(520)의 의해 아무런 전류도 검출되지 않을 것이며, N-G 전류 센서(525)에 의해 전류가 검출될 것이다. 적합하게 배선된 라인측을 대표하는 전류 세트 외에 전류 센서(520, 525, 535)에서의 상이한 전류 세트를 생성하는 라인측에서의 임의의 다른 오배선이 SWI 요소(335)에 의해 검출될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다.
SWI 요소(335)가 라인측에서 오배선을 검출하면, ASD(100)의 릴레이(310)는 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 자신의 열린 위치를 유지할 것이다. SWI 요소(335)에 의해 오배선이 검출되지 않는다면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)의 수전을 허용하도록 닫힐 수 있다. 이 대신에, SWI 요소(335)가 라인측에서 오배선을 검출한다면, SWI 릴레이(545)는 소스 모듈 통신 링크(555)를 통해 라인측 입력(315)으로부터 소스 모듈(110)로의 전력 흐름을 방지하기 위하여 자신의 열린 위치로 유지될 수 있다. 소스 모듈 통신 링크(555)는, 예를 들어, 유선 연결과 같은 임의의 적합한 통신 링크일 수 있다. 어떠한 오배선도 SWI 요소(335)에 의해 검출되지 않는다면, SWI 릴레이 드라이버(540)는 SWI 릴레이(545)를 닫아 전력이 라인측 입력(305)으로부터 소스 모듈(110)로 흐르도록 허용할 수 있다. SWI 요소(335)는 전력이 라인측 전원(115)에 인가된 후에 짧은 시간 간격 동안 플랫 배선 시스템(101)의 라인측에서 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들어, SWI 요소(335)는 전력이 라인측 전원(115)에 인가된 시점으로부터 대략 500 ms 이내에 플랫 배선 시스템(110)의 라인측에서 테스트를 수행할 수 있다. 또한, 어떠한 오배선도 SWI 요소(335)에 의해 검출되지 않았다는 것을 나타내기 위하여 ASD(100)에서 SWI 요소 플래그 또는 스테이트가 설정될 수 있다. SWI 요소 플래그는, 예를 들어, 제어 유닛(312)의 메모리(405) 및/또는 제어 유닛(312) 및/또는 SWI 요소(335)와 관련된 하나 또는 그 이상의 다른 메모리에 저장될 수 있다. SWI 요소 플래그 또는 스테이트는 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫힐 수 있을지 아닌지를 판단하기 위하여 ASD(100)에 의해 수행되는 다른 테스트의 결과와 연관되어 ASD(100)에 의해 이용될 수 있다. SWI 요소(335)와 관련된 다른 데이터 및/또는 SWI 요소(335)의 동작에 따라 취해진 측정값이, 예를 들어, 제어 유닛(312)의 메모리(405)와 같은 하나 또는 그 이상의 적합한 메모리에 저장될 수 있다.
SWI 요소(335)가 라인측 전원(115)의 수전 도체(505)로부터의 전류 신호를 누출시키고 그 다음 전류 신호의 라인측을 테스트하는 것으로서 상술되었지만, 예를 들어, 전압 신호와 같은 다른 종류의 신호가 라인측 전원(115)으로부터 누출될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 전압 신호가 라인측 전원(115)으로부터 누출된다면, SWI 요소(335)는 라인측 오배선을 식별하거나 그 위치를 찾기 위하여 라인측에 전압 신호를 검출할 수 있다.
도 5를 계속 참조하면, SWI 요소(335)는 너무 많은 전류가 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)로 흐르는 경우 페일 세이프(fail safe) 역할을 하도록 동작가능한 적어도 하나의 휴즈(560)을 포함할 수 있다. 퓨즈(560)가 도 5에서는 SWI 요소(335)의 일부로서 도시되었지만, 퓨즈가 ASD(100)의 다른 요소에서 이에 대신하여 또는 추가로 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 예를 들어, 표준 50 A 퓨즈와 같은 많은 상이한 종류의 퓨즈가 ASD(100)에 의해 이용될 수 있다. 50 A 퓨즈가 사용된다면, 퓨즈(560)는 대략 50 A 이상의 전류가 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)로 흐를 때 끊길 수 있다. 퓨즈(560)가 끊기면, 전력 신호는 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)로 흐르는 것이 더 이상 허용되지 않을 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 SWI 요소(335)의 동작에 대한 예시적인 플로우차트이다. 블록(605)에서 전원이 SWI 요소(335)에 인가되면, SWI 요소(335)는 라인측 입력(305)에 연결된 라인측 전원(115)을 라인측 오배선에 대하여 검사할 수 있다. 예를 들어, 블록(610)에서, SWI 요소(335)는 개방된 수전(또는 핫) 도체(505)에 대하여 라인측 전원(115)을 검사할 수 있다. 개방된 수전 도체(505)가 검출되면, SWI 요소(335)는 블록(640)으로 진행하며 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 블록(610)에서 개방된 라인측 전원 수전 도체(505)가 검출되지 않는다면, SWI 요소(335)는 블록(615)으로 진행하여 개방된 복귀(또는 중성) 도체(510)에 대하여 라인측 전원(115)을 검사할 수 있다. 블록(615)에서 개방된 라인측 전원 복귀 도체(510)가 검출되면, SWI 요소(335)는 블록(640)으로 진행하며 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 블록(615)에서 개방된 라인측 전원 복귀 도체(510)가 검출되지 않는다면, SWI 요소(335)는 블록(620)으로 진행하여 개방된 접지 도체(515)에 대하여 라인측 전원(115)을 검사할 수 있다. 블록(620)에서 개방된 라인측 전원 접지 도체(515)가 검출되면, SWI 요소(335)는 블록(640)으로 진행하며 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 블록(620)에서 개방된 라인측 전원 접지 도체(515)가 검출되지 않는다면, SWI 요소(335)는 블록(625)으로 진행할 수 있다. 블록(625)에서, SWI 요소(335)는 반전된 수전 도체(505) 및 복귀 도체(510)에 대하여 라인측 전원(115)을 검사할 수 있다. 라인측 전원 수전 도체(505)가 라인측 입력(305)에서 라인측 전원 복귀 도체(510)와 반전되었다면, SWI 요소(335)는 블록(640)으로 진행하여 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(625)에서 반전된 라인측 전원 수전 도체(505) 및 복귀 도체(510)가 검출되지 않는다면, SWI 요소(335)는 블록(630)으로 진행할 수 있다. 블록(630)에서, SWI 요소(335)는 반전된 수전 도체(505) 및 접지 도체(515)에 대하여 라인측 전원(115)을 검사할 수 있다. 수전 도체(505)가 라인측 입력(305)에서 접지 도체(515)와 반전되었다면, SWI 요소(335)는 블록(640)으로 진행하여 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(630)에서 반전된 라인측 전원 수전 도체(505) 및 접지 도체(515)가 검출되지 않는다면, SWI 요소(335)는 블록(645)으로 진행하여 SWI 요소(335)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 허용할 수 있다.
SWI 요소(335)에 의해 수행된 테스트는 반드시 도 5의 논리에서 설명된 순서로 수행될 필요가 없으며, 이 대신에 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, SWI 요소(335)가 도 5에 설명된 각 테스트를 수행할 필요는 없으며 이 대신에 도 5에 설명된 전체 테스트보다 더 적은 것을 수행할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 어떠한 테스트라도 블록(540)의 실행을 가져온다면, SWI 요소(335)는 나머지 테스트를 여전히 수행하여 각 테스트 결과 또는 적어도 긍정적인 오배선 표시를 가져오는 결과를 기록할 수 있다. 또한, 오배선이 SWI 요소(335)에 의해 검출되면, 지시자는 SWI 요소(335) 또는 제어 유닛(312)에 의해 저장될 수 있고, 지시자는 오배선 검출을 가져다오는 테스트(들)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 이 지시자는 제2 ASD(100), 중앙 모니터링 장치 또는 컴퓨터와 같은 다른 장치로 ASD(100)에 의해 통신될 수 있다. 또한, SWI 요소(335) 및/또는 제어 유닛(312)은, 예를 들어, 다양한 지시자 및/또는 SWI 요소(335)의 동작과 관련된 측정 데이터를 저장하기에 동작가능한 제어 유닛(312)의 메모리(405)와 같은 하나 또는 그 이상의 메모리 장치와 관련될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100)는 부하측 또는 목적지 완전성(또는 부하측 오배선 또는 단락/폴트 검출) 요소(340)를 포함할 수 있으며, 여기에서 목적지 배선 완전성(DWI, destination wire integrity) 요소(340)라 언급될 것이다. DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 완전한 전력 수전 이전에 플랫 배선(105)에서 폴트 또는 결함 또는 부하측에서의 오배선을 검출할 수 있는 예방성 안전 장치일 수 있다. 본 개시의 목적을 위하여, 부하측이라는 용어는 플랫 배선(105) 또는 ASD(100)와 하류(downstream) 목적지 장치(117) 및/또는 하류 ASD(100) 사이에 연결된 다른 배선을 언급하는데 이용될 수 있다. ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히고, 이에 의해 플랫 배선(105)이 수전되기 전에, DWI 요소(340)는 부하측에서 플랫 배선(105)을 테스트하고 플랫 배선(105)에 폴트, 결합 및/또는 오배선이 없는지 판단된다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체에 전압 또는 전류 테스트 신호를 인가하고 플랫 배선(105)의 다른 도체에서의 응답을 측정함으로써 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, DWI 요소(340)는 오배선 및 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 검사하기 위하여 전압 기반의 테스트 시스템 또는 전류 기반의 테스트 시스템 중 하나 또는 모두를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 부하측 오배선을 검출할 수 있다. 부하측 오배선은 플랫 배선(105)의 개방된 도체를 포함하며, 이는 플랫 배선(105)의 도체가 목적지 모듈(120) 또는 소스 모듈(110)에 연결되지 않을 때 발생할 수 있다. 또한, 부하측 오배선은, 예를 들어, 목적지 모듈(120)로의 연결에서 반전된 2개의 도체와 같은 목적지 모듈(120)에 부적절하게 연결된 플랫 배선(105)의 도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, DWI 요소(340)는 수전 도체(205)와 복귀 도체 중 하나(210)가 목적지 모듈(120)로 연결될 때 스위칭된 상황을 검출할 수 있다. DWI 요소(340)가 부하측에서 오배선을 검출하면, 릴레이(310)는 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 자신의 열린 위치로 유지된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100)는 플랫 배선(105)과 관련되어 존재할 수 있는 잠재적으로 위험한 상태를 검출할 수 있다. 특별히 중요한 위험 상황은 플랫 배선(105)에서의 층간 단락을 발생시킬 수 있는 플랫 배선(105)의 관통이다. 층간 단락은 플랫 배선(105)의 도체가 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 다른 도체와 접촉하여 배치될 때 발생한다. 층간 단락은 전형적으로 물체, 특히 금속 무체가 플랫 배선(105)을 관통할 때 발생한다. 플랫 배선(105)의 다양한 종류의 관통이 고려되고 분석되어 왔다. 벽이나 천장과 같은 표면에 설치된 플랫 배선(105)에 대하여, 전형적인 관통은 못, 나사, 압핀, 압정, 스테이플, 칼 또는 톱에 의해 발생될 수 있다. 각 종류의 관통은 화재와 충격 위험을 극복하기 위한 상이한 과제를 제공한다. 관통은 플랫 배선(105)이 수전되어 있는 동안에 또는 그 수전 전에 발생할 수 있다. 관통하는 물체는 플랫 배선(105)의 초기 수전 동안에 존재하거나 또는 존재하지 않을 수 있다. 층간 단락에 더하여, 플랫 배선의 관통은 아크 플래시 또는 ASD(100)의 AMC 안전 요소에 의해 검출될 수 있는 다른 아크 상태를 발생시킬 수 있다.
회로 차단기와 같은 1차 안전 장치가 트립하게 하기 위해서는, 낮은 임피던스의 층간 단락이 전형적으로 필요하다. 전류가 통하지 않는 또는 양호한 단락(dead short 또는 good short)으로 가끔 불리는 이러한 더욱 바람직한 낮은 임피던스 단락은, 전형적으로 플랫 배선(105)의 관통 동안에 또는 플랫 배선(105)의 관통 후에 플랫 배선(105)에 관통하는 물체가 여전히 매입되어 있을 때 발생한다. 관통하는 물체가 플랫 배선(105)으로부터 제거되면, 전류가 흐를 수 있는 병렬 경로를 제공하기 위한 관통하는 금속 물체가 더 이상 있지 않을 수 있으며, 이에 의해 양호한 층간 단락을 제거한다. 또한, 관통하는 물체는 더 이상 플랫 배선(105)의 도체를 함께 누르는 역할을 하는 압축력을 더하지 않는다. 압축력의 부족은 층간 단락의 양호한 품질을 유지하는 오류에 기여한다. 따라서, 관통하는 물체의 제거 후에, 층간 단락은 일반적으로 낮은 임피던스의 층간 단락이 아니며, 이는 회로 차단기와 같은 1차 안전 장치의 성공적인 트립의 가능성을 더 낮게 한다.
ASD(100)의 DWI 요소(340)는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 이러한 층간 단락을 검출하는데 도움이 될 수 있다. DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 완전한 전력 수전 전에 플랫 배선(105)에서의 폴트 또는 결함을 검출할 수 있는 예방성 안전 장치이다. 이 대신에, 도 11을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, DWI 요소(340)는 예방성 및 반응성 요소들의 조합을 포함할 수 있다. 예방성 장치가 사용되면, 릴레이(310)가 닫히기 전에, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 관통에 의해 발생되었을 수 있는 플랫 배선(105)에서의 층간 단락에 대하여 검사한다. DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)에서 낮은 임피던스의 층간 단락(예를 들어, 전류가 통하지 않는 또는 양호한 단락)과 높은 임피던스의 층간 단락 모두를 검출할 수 있다. 층간 단락이 검출되면, DWI 요소(340) 또는 제어 유닛(312)은 릴레이(310)를 개방하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 예방성 및 반응성 요소를 모두 포함하는 DWI 요소(340)에서, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 수전하고 복귀 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 모니터링함으로써 단락 및/또는 배선 폴트 (및 오배선)를 검출할 수 있다.
전압 기반의 또는 전류 기반의 테스트 방법 모두에서, DWI 요소(340)는 테스트 신호를 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체 또는 층으로 인가하거나 통신하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체 또는 층에서 복귀 신호에 대하여 테스트할 수 있다. 2개의 복귀 도체(210, 215)는 복귀 도체 루프를 형성할 수 있으며, 2개의 접지 도체(220, 225)는 접지 도체 루프를 형성할 수 있다. 루프는 신호가 ASD(100)에서 한 도체를 거쳐 플랫 배선(105)을 통해 목적지 모듈(120)로, 그 다음 플랫 배선(105)의 다른 도체를 거쳐 ASD(100)로 반대로 이동할 때 발생할 수 있다. 예를 들어, 신호는 제1 복귀 도체(210)를 거쳐 플랫 배선(105)을 통해, 목적지를 통해, 그리고 제2 복귀 도체를 거쳐 플랫 배선(105)을 통해 반대로 이동할 수 있다. DWI 요소(340)는 독립된 테스트 신호들을 이용하여 복귀 도체 루프와 접지 도체 루프를 테스트할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소(340)는 단일 테스트 신호를 이용하여 복귀 도체 루프 및 접지 도체 루프를 테스트할 수 있다. 복귀 및 접지 도체 루프를 테스트하는데 단일 테스트 신호가 사용되면, 테스트 신호의 교대하는 주기가 복귀 도체 루프 및 접지 도체 루프를 독립적으로 테스트하는데 이용될 수 있다. 또한, 복귀 및 접지 도체 루프 모두가 DWI 요소(340)에 의해 적합하게 단말된 것으로 판단된 경우, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)가 목적지 모듈(120)에서 적합하게 단말된 것으로 가정할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소(340)는 수전 도체(205)가 적합하게 단말되었는지 아닌지를 판단하기 위하여 수전 도체(205)에 대하여 추가 테스트를 수행할 수 있다. 예를 들어, DWI 요소(340)는 수전 도체(205)가 복귀 도체(210, 215) 또는 접지 도체(220, 225) 중 하나 또는 그 이상에 단락되었는지 아닌지를 판단하기 위하여 수전 도체(205)를 테스트할 수 있다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 DWI 요소(340)의 일반적인 동작에 대한 예시적인 플로우차트를 도시한다. 도 7의 방법은 전압 기반의 시스템 또는 전류 기반의 시스템 중 하나에 대하여 DWI 요소(340)에 의해 구현될 수 있다. 블록(705)에서 전력이 DWI 요소(340)에 인가되면, DWI 요소(340)는 블록(710)으로 진행할 수 있다. 블록(710)에서, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 접지 도체 루프를 테스트할 수 있다. 블록(715)에서 DWI 요소(340)는 접지 도체 루프가 적합하게 단말되었는지 아닌지 그리고 접지 도체(220, 225)에서 폴트가 있는지 없는지를 판단할 수 있다. 접지 도체 루프가 적합하게 단말되지 않거나 폴트가 접지 도체(220, 225) 중 하나에서 발견되면, DWI 요소(340)는 블록(740)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하도록 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(715)에서 접지 도체 루프가 적합하게 단말된 것으로 판단되고 접지 도체(220, 225)에서 폴트가 발견되지 않으면, DWI 요소(340)는 블록(720)으로 진행할 수 있다. 블록(720)에서, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 복귀 도체 루프를 테스트할 수 있다. 블록(725)에서 DWI 요소(340)는 복귀 도체 루프가 적합하게 단말되었는지 아닌지 그리고 복귀 도체(210, 215)에서 폴트가 있는지 없는지를 판단할 수 있다. 접지 도체 루프가 적합하게 단말되지 않거나 폴트가 복귀 도체(210, 215) 중 하나에서 발견되면, DWI 요소(340)는 블록(740)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하도록 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(725)에서 복귀 도체 루프가 적합하게 단말된 것으로 판단되고 복귀 도체(210, 215)에서 폴트가 발견되지 않으면, DWI 요소(340)는 블록(730)으로 진행할 수 있다. 블록(730)에서, DWI 요소(340)는 수전 도체(205)가 적합하게 단말되었는지 아닌지 그리고 수전 도체(205)에서 폴트가 있는지 없는지를 판단하기 위하여 수전 도체(205)를 테스트할 수 있다. 블록(735)에서, 수전 도체(205)가 적합하게 단말되지 않았다고 판단되거나 폴트가 수전 도체(205)에 배선 폴트가 검출된다면, DWI 요소(340)는 블록(740)으로 진행하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(735)에서 수전 도체(205)가 적합하게 단말된 것으로 판단되고 수전 도체(205)에 어떠한 폴트도 검출되지 않으면, DWI 요소(340)는 블록(745)으로 진행하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 허용할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소 플래그가 제어 유닛(312)에 의해 설정되고 저장될 수 있으며, 이 플래그는 릴레이(310)가 닫힐 수 있는지 없는지를 판단하기 위하여 다른 테스트와 함께 ASD(100)에 의해 사용될 수 있다.
DWI 요소(340)에 의해 수행된 테스트는 반드시 도 7의 논리에서 설명된 순서로 수행될 필요가 없으며, 이 대신에 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 앞에서 언급된 바와 같이, 도 7에 설명된 테스트의 일부는 서로 병행하여 수행될 수 있다. 또한, DWI 요소(340)가 도 7에 설명된 각 테스트를 수행할 필요는 없으며 이 대신에 도 5에 설명된 전체 테스트보다 더 적은 것을 수행할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 어떠한 테스트라도 블록(740)의 실행을 가져온다면, DWI 요소(340)는 나머지 테스트를 여전히 수행하여 각 테스트 결과 또는 적어도 긍정적인 오배선 표시를 가져오는 결과를 기록할 수 있다. 또한, 오배선이 DWI 요소(340)에 의해 검출되면, 지시자는 DWI 요소(340) 또는 제어 유닛(312)에 의해 저장될 수 있고, 이 지시자는 오배선 검출을 가져다오는 테스트(들)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 그 다음, 이 지시자는 제2 ASD(100), 중앙 모니터링 장치 또는 컴퓨터와 같은 다른 장치로 ASD(100)에 의해 전송될 수 있다. DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은, 예를 들어, 다양한 지시자 및/또는 DWI 요소(340)의 동작과 관련된 측정 데이터를 저장하기에 동작가능한 제어 유닛(312)의 메모리(405)와 같은 하나 또는 그 이상의 메모리 장치와 관련될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 양태의 예시적인 일 실시예에 따라 DWI 요소(340)에 의해 인가될 수 있는 테스트 신호의 타이밍도이다. 앞에서 언급된 바와 같이, 복귀 도체 루프와 접지 도체 루프는 테스트되는 루프를 분리하기 위하여 테스트 신호의 교대하는 주기(805, 810)에서 테스트될 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 복귀 도체 루프 및 접지 도체 루프를 구동하는데 이용되는 신호는 예를 들어 2400 Hz 구형파 신호와 같은 교대하는 주기를 갖는 임의의 신호일 수 있다. 이 신호는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 마이크로 컨트롤러, 클록 회로, 또는 다른 신호 발생 장치에 의해 생성되어 플랫 배선(105)의 2개의 루프로 통신될 수 있다. 이 신호는 임의의 원하지 않는 노이즈 및/또는 고조파(harmonics)를 제거하기 위하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 통신되기 전에 로우 패스 필터를 통해 통과될 수 있다. 복귀 도체 루프 및 접지 도체 루프 모두에 대한 테스트는 동일한 테스트 신호를 이용하여 수행될 수 있으며, 양 루프가 모두 적합하게 단말되어 있고 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출되지 않는다면, ASD(100)의 릴레이(310)는 플랫 배선(105)이 수전되는 것을 허용하기 위하여 닫힐 수 있다. 또한, 도체 루프가 적합하게 단말되었는지를 표시하기 위하여 플래그 또는 스테이트가 ASD(100)에서 설정될 수 있다. 도체 루프 단말 플래그는 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫힐 수 있는지 아닌지를 판단하기 위하여 ASD(100)에 의해 수행된 다른 테스트의 결과와 함께 사용될 수 있다. 양 루프 모두에서의 테스트는 대략 300 ms 이하의 제1 시간(815) 내에서 DWI 요소(340)에 의해 수행될 수 있으며, 그 다음 릴레이(310)를 닫을지 아닐지에 대한 판단이 제2 시간(820)에 의해 이루어질 수 있다. 제2 시간(820)은 대략 374 ms보다 적을 수 있다. 도 8에 설명된 타이밍은 예시적인 타이밍이며 다양한 타이밍 목표 및 벤치마킹이 본 발명의 실시예에 따라 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 플랫 배선(105)은 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 수전하고 복귀 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 테스트함으로써 DWI 요소(340)에 의해 테스트될 수 있다. 예를 들어, 도 11을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 복귀 도체(210, 215) 중 하나 또는 그 이상이 수전될 수 있으며, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체가 복귀 신호에 대하여 모니터링되거나 테스트될 수 있다. 오배선 및/또는 배선 폴트는 하나 또는 그 이상의 복귀 신호의 적어도 일부에 기초하여 식별될 수 있다. 하나 또는 그 이상 접지 도체(220, 225)를 수전하고 복귀 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 테스트함으로써 유사한 방법이 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 테스트를 위하여 수전되는 하나 또는 그 이상의 도체는 테스트를 수행하기 위하여 임의의 시간 구간 동안 수전될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다른 예로써, 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)는 기설정된 시간 구간 동안 수전될 수 있으며, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체가 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 모니터링될 수 있다. 예를 들어, 릴레이(310)는 하나의 제로 크로싱에서 닫힐 수 있으며, 다음 제로 크로싱에서 열릴 수 있어, 이에 의해 라인측 전원(115)으로부터의 전력 신호의 반 사이클이 플랫 배선(105)으로 통신될 수 있게 허용한다. 그 다음, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체는 오배선 및/또는 배선 폴트의 존재를 표시하는 복귀 신호에 대하여 모니터링된다. 예를 들어, 복귀 신호가 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)에서 검출되면, 오배선 또는 층간 단락이 플랫 배선(105)에 존재할 수 있다. 오배선 또는 층간 단락이 식별되면, DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은 릴레이(310)를 열린 위치로 유지하여 플랫 배선(105)의 추가 수전을 방지한다. 앞에서 설명된 테스트가 DWI 요소(340)에 의해, 예를 들어, ASD(100)의 설치 또는 리셋 상태에 이어지는 플랫 배선(105)의 초기 수전 동안과 같은 임의의 시간에 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 플랫 배선(105)가 테스트를 위하여 수전되는 기설정된 시간 구간은 가상적으로 임의의 기설정된 시간 구간일 수 있으며, 전력 신호의 반 사이클은 단지 예시적인 시간 구간으로써 논의된다는 것이 이해될 것이다.
또한, DWI 요소(340)에 의해 수행된 테스트는 플랫 배선 시스템(101)의 소스 모듈(110)과 목적지 모듈(120) 사이에 포함될 수 있다. 따라서, 전류 또는 전압은 라인측 전원(115) 또는 부하측 목적지(125) 어디로도 통과하는 것이 허용되지 않는다.
DWI 요소(340)는 부하측에서의 오배선 및 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트 하기 위하여 전압 기반의 방법을 사용할 수 있다. 전압 기반의 방법은 선택된 도체 또는 층(자극된 층)으로 전압 테스트 신호를 직접 인가하고, 나머지 도체 또는 층(자극되지 않은 층)에서 전압을 측정한다. 플랫 배선 폴트나 낮은 또는 높은 임피던스 단락의 형태의 도체 사이의 원하지 않는 컨덕턴스(conductance)는 자극되지 않은 도체 또는 층에 존재하는 예기치 않은 전압을 검출함으로써 식별될 수 있다.
도 9A는 본 발명의 일 양태에 따라 ASD(100)에 포함될 수 있는 전압 기반의 DWI 요소(340)의 개략도이다. 예비적이 문제로서, 도 9A는 도 3에 도시된 것과는 상이한 소스 장치(103)를 도시한다. 도 9A에서, 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로 포함된다. 이러한 상황은, 예를 들어, 소스 장치(103)가 전기 콘센트로 끼워질 수 있는 표준 전기 플러그를 포함하는 경우 발생할 수 있다.
도 9A에 도시된 바와 같이, 전압 기반의 DWI 요소(340)는 소스/감지 회로(900), 수전(또는 핫) 도체 연결부(901), 복귀 도체 연결부(902), 접지 도체 연결부(903), 및 하나 또는 그 이상의 테스트 신호 릴레이(904)를 포함할 수 있다. 소스/감지 회로(900)는 전압 테스트 신호를 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전송하고, 그 다음 복귀 전압에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 소스/감지 회로(900)는 도 8을 참조하여 위에서 더욱 상세히 설명된 바와 같이 동일한 테스트 신호의 교대하는 주기를 이용하여 플랫 배선(105)의 2 이상의 도체를 동시에 테스트할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 소스/감지 회로(900)는 전압 테스트 신호를 수전 도체(205)로 전송하고 그리고/또는 수전 도체 연결부(901)를 통해 수전 도체(205)를 모니터링할 수 있다. 유사하게, 소스/감지 회로(900)는 전압 테스트 신호를 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 전송하고 그리고/또는 복귀 도체 연결부(902)를 통해 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)를 모니터링할 수 있다. 또한, 소스/감지 회로(900)는 전압 테스트 신호를 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)로 전송하고 그리고/또는 접지 도체 연결부(902)를 통해 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)를 모니터링할 수 있다.
소스/감지 회로(900)에 의해 전송된 전압 기반의 테스트 신호는 낮은 전압 신호일 수 있다. 전압 기반의 테스트 신호는 다른 전압 레벨이 테스트 신호에 대하여 이용될 수 있다는 것이 이해될 수 있더라도, 예를 들어, 대략 5 V의 전압 또는 대략 12 V의 전압일 수 있다. 30 V 이상의 크기가 본 발명의 실시예들과 관련되어 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있지만, 안전한 예방조치로서, 전압 기반의 테스트 신호의 최대 크기는 대략 30 V로 제한될 수 있다. 또한, 전압 기반의 테스트 신호는 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)로 가는 신호로부터 유도될 수 있다. 소스/감지 회로(900)는 라인측 전원(115)으로부터 테스트 신호를 수신하여 이 신호를 플랫 배선(105)에서 테스트를 수행하기 위하여 사용되거나 변조될 수 있는 낮은 전압 신호로 스텝 다운할 수 있다. 예를 들어, 소스/감지 회로(900)는 대략 110 - 130 V 또는 대략 220 - 250 V의 전압 신호를 수신하여 이 전압 신호를 플랫 배선(105)을 테스트하기 위한 낮은 전압 신호로 스텝 다운할 수 있다. 이 전압은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 스텝 다운 트랜스포머, 커패시터, 또는 전압 신호의 크기를 줄이기 위한 임의의 다른 적합한 장치를 이용하여 스텝 다운될 수 있다. 또한, 소스/감지 회로(900)는 플랫 배선(105)에 테스트 신호를 인가할 때 분리된 전원을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
전압 테스트 릴레이(904)는 플랫 배선이 DWI 요소(340)에 의해 테스트되는 동안 완전히 수전될 수 없다는 것을 보장하기 위하여 DWI 요소(340)에 의해 이용될 수 있다. 도 9A에 도시된 바와 같이, 다른 종류의 릴레이 또는 릴레이의 조합이 본 발명의 실시예들에 따라 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있지만, 전압 테스트 릴레이(904)는 DPST(double pole single throw) 릴레이일 수 있다. 전압 테스트 릴레이(904)가 닫힌 위치에 있다면, 전력은 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)를 통해 플랫 배선(105)으로 흐르도록 허용될 수 있다. 그러나, 전압 테스트 릴레이(904)가 테스트 위치(또는 열린 위치)에 있다면, 전력은 라인측 전원(115)으로부터 ASD(100)를 통해 플랫 배선(105)으로 흐르도록 허용되지 않을 것이다. 그 대신에, 전압 기반의 테스트 신호는 소스/감지 회로(900)로부터 플랫 배선(105)으로 흐르도록 허용될 것이다. 전압 테스트 릴레이(904)가 도 9A에 도시된 바와 같이 메인 또는 공통 릴레이(310)로 사용된 것과 같은 동일한 회로일 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 이 대신에, 전압 테스트 릴레이(904)는 DWI 요소(340)와 함께 사용되는 하나 또는 그 이상의 개별 릴레이일 수 있다.
전압 테스트 릴레이(904)가 테스트 위치에서 유지되면, 소스/감지 회로(900)는 전압 기반의 테스트 신호를 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전압 기반의 테스트 신호를 전송하거나 통신할 수 있으며, 복귀 전압에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 소스/감지 회로(900)는 수전 도체 연결부(901)를 통해 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)로 전압 기반의 테스트 신호를 통신할 수 있다. 그 다음, 소스/감지 회로(900)는 플랫 배선(105)에 존재하는 임의의 층간 또는 단말 단락 또는 폴트가 있는지 판단하기 위하여 전압 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 전압 신호가 복귀 도체 연결부(902) 또는 접지 도체 연결부(903)에 의해 검출되면, 소스/감지 회로(900)(또는 소스/감지 회로(900)와 통신하는 제어 유닛(312))은 층간 또는 단말 단락이 수전 도체(205)와 플랫 배선(105)의 다른 도체 중 하나 사이에 존재한다고 판단할 수 있다. 유사하게, 소스/감지 회로(900)는 복귀 도체 연결부(902)를 통해 플랫 배선(105)의 복귀 도체(210, 215)로 전압 기반의 테스트 신호를 통신하고, 그 다음, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)와 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 다른 도체 사이에 임의의 층간 또는 단말 단락 또는 폴트가 있는지 판단하기 위하여 전압 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 전압 신호가 수전 도체 연결부(901) 또는 접지 도체 연결부(903)에 의해 검출되면, 층간 또는 단말 단락이 플랫 배선(105)에 존재한다고 판단될 수 있다. 동일한 방법이 플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)를 테스트하는데 이용될 수 있다. 소스/감지 회로(900)는 접지 도체 연결부(903)를 통해 플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)로 전압 기반의 테스트 신호를 통신하고, 그 다음, 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)와 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 다른 도체 사이에 임의의 층간 또는 단말 단락 또는 폴트가 있는지 판단하기 위하여 전압 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 전압 신호가 수전 도체 연결부(901) 또는 복귀 도체 연결부(902)에 의해 검출되면, 층간 또는 단말 단락이 플랫 배선(105)에 존재한다고 판단될 수 있다.
도 9A에 도시된 바와 같이, 테스트 신호는 소스/감지 회로(900)에 의해 복귀 도체(210, 215) 모두 또는 접지 도체(220, 225) 모두에 동시에 인가될 수 있다. 그러나, 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 단일 도체에 개별적으로 인가될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 2개의 복귀 도체 연결부가 플랫 배선의 복귀 도체(210, 215) 각각에 테스트 신호를 개별적으로 인가하고 플랫 배선의 복귀 도체(210, 215) 각각을 모니터링하기 위하여 포함될 수 있다. 층간 단락이 플랫 배선(105)에 존재하는지 아닌지를 판단할 때, 루프에서의 한 도체에 인가된 전압 기반의 테스트 신호가 목적지 모듈(120)을 통해 전송되고 그 루프에서의 관련된 다른 도체를 통해 소스 장치(103)에서 DWI 요소(340)로 다시 전송되기 때문에, 플랫 배선의 각 복귀 도체(210, 215) 또는 각 접지 도체(220, 225)를 개별적으로 테스트하고 모니터링하는 것이 필수적인 것은 아니다. 부하측에서, 복귀 신호는 목적지 모듈(120)만을 통해 전송될 수 있거나, 이 대신에, 복귀 신호는 목적지 모듈(120) 및 플랫 배선 시스템(101)에 연결된 부하측 목적지(125) 모두를 통해 전송될 수 있다.
플랫 배선(105)의 2개의 도체 사이의 검출 가능한 층간 임피던스 범위에 대하여 한계가 정하여질 수 있다. 복귀 도체(210, 215)와 수전 도체(205) 사이의 검출 가능한 층간 임피던스의 범위는 플랫 배선(105)의 부하측(125)에 연결된 실제 부하의 가능성 있는 존재에 의해 제한될 수 있다. 이러한 부하의 일례는 전기 콘센트에 연결된 헤어 드라이어일 수 있다. 부하측(125)에 연결된 실제 부하는 플랫 배선(105)에 8 내지 10 Ω만큼 낮은 임피던스를 생성할 수 있다; 따라서, 수전 도체(205)와 복귀 도체(210, 215) 사이의 층간 임피던스 검사는 8 - 10 Ω보다 더 낮게 또는 대략 1 Ω보다 더 낮게 제한될 수 있다. 예를 들어, 높은 임피던스의 층간 단락이 190 Ω이고 실제 부하기 10 Ω이면, 결과에 따는 또는 결합된 임피던스는 9.5 Ω[(190 × 10)/(190 + 10)]이며, 따라서, 높은 임피던스 층간 단락은 가상적으로 검출 가능하지 않다. 이것을 실제 부하 효과(real load effet)라 한다. 실제 부하 효과를 방지하기 위하여, 목적지 릴레이(미도시)가 목적지 모듈(120)에 배치될 수 있다. 목적지 릴레이는 DWI 요소(340)가 자신의 테스트를 수행하는 동안 전원 인가 시컨스에서 실제 부하에 대한 연결을 지연하도록 하는 타이밍을 가질 수 있어, 이에 의해 8 - 10 Ω의 한계를 제거할 수 있다.
복귀 도체(210, 215)와 접지 도체(220, 225) 사이의 검출 가능한 층간 임피던스의 범위에 관하여, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 완전한 수전 이전에 대략 5000 Ω만큼 높은 층간 임피던스를 정밀하게 검출할 수 있다.
DWI 요소(340)는 층간 단락에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트하기 전에 플랫 배선(105)에 대해 사전 테스트를 수행함으로써 잘못된 알람의 검출을 제한하거나 제거할 수 있다. 또한, DWI 요소(340)는 층간 단락에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트한 후에 플랫 배선(105)에 사후 테스트를 수행함으로써 잘못된 알람의 검출을 제한하거나 제거할 수 있다. 플랫 배선(105)을 사전 테스트 하기 위하여, 소스/감지 회로(900)는 플랫 배선(105)으로 전압 기반의 테스트 신호를 전송하기 전에 전압 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링할 수 있다. 전압 신호가 플랫 배선(105)에 테스트 신호를 인가하기 전에 플랫 배선(105)의 한 도체에서 검출되면, 소스/감지 회로(900)는 플랫 배선(105)에 테스트 신호를 인가하기 전에 플랫 배선(105)이 단전되는 것을 대기할 수 있다. 플랫 배선(105)을 사후 테스트하기 위하여, 플랫 배선(105)이 전압 기반의 테스트 신호로 테스트된 후에, 소스/감지 회로(900)는 전압 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 도체를 모니터링하는 것을 계속할 수 있다. 플랫 배선(105)의 한 도체에 전압 신호가 검출되는 한, 테스트 신호를 이용한 플랫 배선(105)의 전압 기반 테스트는 허용되지 않을 수 있다.
오배선 및 배선 폴트에 대하여 플랫 배선(105)의 부하측을 테스트하는 전압 기반의 방법이 ASD(100)의 DWI 요소(340)가 아닌 장치에 의해 구현될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 예를 들어, 전압 기반의 방법은 휴대용 플랫 배선 테스트 장치와 같은 범용의 휴대용 플랫 배선 테스트 시스템에서 특히 유용할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, DWI 요소(340)는 ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105)의 라인측 폴트 또는 오배선을 식별하거나 그 위치를 찾는 하나 또는 그 이상의 전류 기반의 방법을 이용할 수 있다. ASD(100)의 릴레이(310)가 닫혀서 이에 의해 플랫 배선(105)이 수전되는 것을 허용하기 전에, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)이 적합하게 연결되거나 배선되었는지를 판단하기 위하여 라인측에서 플랫 배선(105)을 테스트하는 전류 기반의 방법을 사용할 수 있다. 플랫 배선(105)의 완전한 수전 전에 플랫 배선(105)이 적합하게 연결되었는지 아닌지를 판단하는 것은 오배선에 의한 감전사, 다른 신체 손상 또는 재산 손실을 방지하는데 도움을 줄 수 있다. DWI 요소(340)의 전류 기반의 방법을 이용함으로써, DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은 플랫 배선(105)이 수전되기 전에 플랫 배선(105)이 올바르게 설치되었는지를 판단할 수 있다. 또한, DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은 플랫 배선(105)이 수전되기 전에 플랫 배선(105)에서 임의의 폴트가 존재하는지 판단할 수 있다.
도 9B 본 발명의 일 양태에 따라 ASD(100)에 포함될 수 있는 전류 기반의 DWI 요소(340)의 개략도이다. 예비적이 문제로서, 도 9B는 도 3에 도시된 것과는 상이한 소스 장치(103) 및 목적지 장치(117)를 도시한다는 것이 주목될 수 있다. 도 9B에서, 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로 포함되며, 부하측 목적지(125)는 부하측 장치(117)로 포함된다. 이러한 상황은, 예를 들어, 소스 장치(103)가 전기 콘센트로 끼워질 수 있는 표준 전기 플러그를 포함하고 목적지 장치(117)가 하나 또는 그 이상의 전기 콘센트를 포함하는 경우에 발생할 수 있다.
도 9B에 도시된 바와 같이, DWI 요소(340)는 하나 또는 그 이상의 여기(excitation) 또는 구동 회로(905, 910)과 플랫 배선(105)에서 오배선 및/또는 배선 폴트를 검출하는데 사용되는 하나 또는 그 이상의 감지 회로(915, 920, 925)와 통신할 수 있다. 여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)는 DWI 요소에 포함되거나 이에 의해 제어될 수 있다. 이 대신에 여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)는 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)에 포함될 수 있으며, DWI 요소(340)는 플랫 배선 I/O 인터페이스(311), 여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)와 통신할 수 있다. DWI 요소(340)는 ASD(100)에 연결된 플랫 배선(105)이 플랫 배선(100)의 수전 전에 적합하게 단말되었는지를 판단할 수 있다. 도 9B에 도시된 DWI 요소(340)는 수전 도체(205) 및 수전 도체(205)의 반대하는 면들에 형성된 2개의 복귀 도체(210, 215)를 포함하는 전기 플랫 배선과 함께 사용될 수 있도록 설계될 수 있다. 전기 플랫 배선은 결합된 수전 도체(205) 및 복귀 도체(210, 215)의 반대하는 면들에 형성된 2개의 접지 도체(220, 225)를 더 포함할 수 있다. 그러나, 플랫 배선에 포함된 도체의 개수나 종류에 관계없이, 본 발명에 따른 DWI 요소(340)가 임의의 플랫 배선(및 또는 임의의 종래 기술에 따른 배선)과 관련하여 이용될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다.
도 9B를 참조하면, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 한 도체로 전류 기반의 신호를 전송하고 복귀 신호에 대하여 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 다른 도체를 테스트함으로써 오배선에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. 예를 들어, 루프의 관련 도체는 플랫 배선(100) 올바르게 배선된 것을 나타내는 전류에 대하여 테스트될 수 있다. 예를 들어, DWI 요소(340)는 제1 접지 도체(220)로 전류 기반의 신호를 전송하고 그 다음 접지 도체(220, 225)가 올바르게 배선된 것을 나타내는 전류에 대하여 제2 접지 도체(225)를 모니터링할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소(340)는 제1 복귀 도체(210)로 전류 기반의 신호를 전송하고 그 다음 복귀 도체(210, 215)가 올바르게 배선된 것을 나타내는 전류에 대하여 제2 복귀 도체(215)를 모니터링할 수 있다. 접지 도체(220, 225) 및 복귀 도체(210, 215)가 올바르게 배선된 경우, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)가 올바르게 배선되어 있다고 가정할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소(340)는 도 13을 참조하여 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 플랫 배선(105)이 적합하게 단말되어 있다는 것을 검증하기 위하여 추가 테스트를 수행할 수 있다. 테스트되는 전류는, 예를 들어 10 mA 일 수 있는 기설정된 임계값일 수 있다. 플랫 배선 루프의 관련된 도체에서 검출된 전류가 10 mA보다 적다면, 루프는 목적지 모듈(120)에서 올바르게 배선되지 않거나 단말되지 않을 수 있다.
플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)가 올바르게 배선되었는지를 판단하기 위한 방법 및 회로가 더욱 상세히 설명될 것이다. 동일하거나 유사한 방법이 복귀 도체(210, 215)가 올바르게 배선되었는지를 판단하는데 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 올바른 배선에 대하여 테스트하기 위하여, DWI 요소(340)(및/또는 제어 유닛(312))의 제어하에 있는 접지 여기 회로(905)는 제1 접지 도체(220)에 대하여 전류 신호를 전송할 수 있다. 접지 여기 회로(905)는 여기 전류 트랜스포머 또는 멀티플렉서, 아이솔레이터 및 릴레이를 포함하지만 이에 한정되지 않는 제1 접지 도체(220)에 대하여 신호를 전송할 수 있는 임의의 다른 적합한 장치일 수 있다. 전류 신호를 제1 접지 도체(220)로 전송하기 위하여, 테스트 신호는 접지 여기 회로(905)에서 전류 트랜스포머의 1차 권선에 전류가 흐르도록 하는 전압-전류 변환기를 구동하는데 이용될 수 있다. 또한, 플랫 배선(105)에 놓인 여기의 크기를 최소화하기 위하여, 접지 여기 회로(905)에 의해 전송된 신호는 전기 배선으로 전형적으로 운반되는 주파수인 50 또는 60 Hz보다 훨씬 더 큰 주파수에 있을 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 접지 여기 회로(905)에 의해 전송된 신호의 주파수는 대략 1000 Hz 이상의 주파수일 수 있다. 제1 접지 도체(220)로 통신되거나 전송된 전류 기반의 신호는, 도 8을 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 접지 도체 루프 및 복귀 도체 루프 모두를 동시에 테스트하는데 사용되는 교대하는 신호의 일부일 수 있다. 이 대신에, 접지 도체 루프를 테스트하는데 이용되는 전류 기반의 신호는 복귀 도체 루프를 테스트하는데 이용되는 것과는 분리된 신호일 수 있다.
신호가 제1 접지 도체(220)로 전송된 후, 접지 도체(220, 225)가 적합하게 단말되어 있다면, 그 신호는 목적지 모듈(120)을 통과하여 제2 접지 도체(225)를 통해 소스 모듈(110)로 복귀할 것이다. 제2 접지 도체(225)에 연결된 접지 감지 회로(915)는 접지 도체(220, 225)에 존재하는 전류를 검출하는데 이용될 수 있다. 접지 감지 회로(915)는 감지 전류 트랜스포머일 수 있거나 또는 저항기, 아이솔레이터 및 홀 효과 장치를 포함하지만 이에 한정되지 않는 전류를 감지할 수 있는 임의의 다른 장치일 수 있다.
또한, DWI 요소(340)는 복귀 도체(210, 215)가 부하측에서 올바르게 배선되었는지를 판단할 수 있다. 올바른 배선에 대하여 테스트하기 위하여, DWI 요소(340)의 제어하에 있는 복귀 도체(210, 215)는 접지 여기 회로(905)가 제1 접지 도체(220)에 신호를 전송하는 것과 동일한 방법으로 제1 복귀 도체(210)에 전류 기반의 신호를 전송할 수 있다. 제1 복귀 도체(210)로 통신되거나 전송된 전류 기반의 신호는, 도 8을 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 접지 도체 루프 및 복귀 도체 루프 모두를 동시에 테스트하는데 사용되는 교대하는 신호의 일부일 수 있다. 이 대신에, 복귀 도체 루프를 테스트하는데 이용되는 전류 기반의 신호는 접지 도체 루프를 테스트하는데 이용되는 것과는 분리된 신호일 수 있다. 신호가 제1 복귀 도체(210)로 전송된 후, 복귀 도체(210, 215)가 적합하게 단말되어 있다면, 그 신호는 목적지 모듈(120)을 통과하여 제2 복귀 도체(215)를 통해 소스 모듈(110)로 복귀할 것이다. 제2 복귀 도체(215)에 연결된 복귀 감지 회로(920)는 복귀 도체(210, 215)에 존재하는 전류를 검출하는데 이용될 수 있다. 복귀 감지 회로(920)는 감지 전류 트랜스포머일 수 있거나 또는 저항기, 아이솔레이터 및 홀 효과 장치를 포함하지만 이에 한정되지 않는 전류를 감지할 수 있는 임의의 다른 장치일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 양태에 따르면, DWI 요소(340)는 임의의 주어진 루프에서 테스트된 도체 외의 플랫 배선(105)의 도체에 전류가 검출되면 플랫 배선(105)이 적합하게 단말되지 않았다고 판단할 수 있다. 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이러한 경우도 배선 폴트를 나타낼 수 있다. DWI 요소(340)가 다른 도체 중 하나에서 검출된 전류 신호의 크기에 따라서 그리고/또는 전류 신호가 검출된 다른 도체의 개수에 따라서 오배선 및 배선 폴트를 구별할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 테스트 전류가 복귀 도체(210)에 인가되고 테스트 전류와 대략 동일한 전류가 수전 도체(205)에서 검출된다면, DWI 요소(340)는 수전 도체(205)와 다른 복귀 도체(215)가 오배선되었다고 판단할 수 있다. 다른 예로써, 테스트 전류가 복귀 도체(210)에 인가되고, 전류 신호가 플랫 배선(105)의 모든 도체에서 검출된다면(검출된 전류 신호는 테스트 전류보다 더 낮은 크기를 가질 수 있다), DWI 요소(340)는 배선 폴트가 존재하며 플랫 배선(105)의 도체가 서로 단락되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전 전에 플랫 배선(105)에 존재하는 임의의 배선 폴트 또는 층간 단락이 있는지를 판단하기 위하여 전류 기반의 방법을 이용할 수 있다. DWI 요소(340)는 수전 도체(205)와 같은 단일의 플랫 배선 도체를 통해 또는 복귀 도체(210, 215)와 같은 한 세트의 플랫 배선(105) 층을 통해 낮은 레벨의 전류를 전송함으로써 수전되지 않은 플랫 배선(105)에서 층간 단락을 검출할 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 하나 또는 그 이상의 다른 플랫 배선(105) 층을 복귀 전류에 대하여 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)에서 전류가 전송될 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)와 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)를 복귀 전류에 대하여 모니터링할 수 있다. 다른 예로써, 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)에 전류가 전송될 수 있으며, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)와 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)를 모니터링할 것이다.
DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)에서의 오배선에 대한 테스트를 플랫 배선(105)에서의 배선 오류 또는 층간 단락에 대한 테스트와 결합할 수 있다. 예를 들어, 도 9B를 참조하면, 전류 기반의 테스트 신호가 접지 여기 회로(905)에 의해 제1 접지 도체(220)로 전송될 때, 감지 회로(915, 920, 925)는 플랫 배선(105)이 임의의 오배선 또는 층간 단락을 포함하는지를 판단하는데 이용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 접지 감지 회로(915)는 접지 도체(220, 225)가 부하측에서 적합하게 단말되었는지 아닌지를 판단하는데 이용될 수 있다. 또한, 복귀 감지 회로(920) 및 수전(또는 핫) 감지 회로(925)는 플랫 배선(105)을 오배선 또는 층간 단락에 대하여 모니터링하는데 이용될 수 있다. 전류 기반의 신호가 복귀 감지 회로(920)에 의해 제2 복귀 도체(210)에서 검출된다면, DWI 요소(340)는 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)와 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 사이에 층간 단락이 있다고 판단할 수 있다. 유사하게, 전류 기반의 신호가 수전 감지 회로(925)에 의해 수전 도체(205)에서 검출된다면, DWI 요소(340)는 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)와 수전 도체(205) 사이에서 층간 단락이 있다고 판단할 수 있다.
예로써, 대략 10 mA의 테스트 전류는 접지 여기 회로(910)에 의해 플랫 배선(105)의 제1 접지 도체(220)로 전송될 수 있다. 접지 감지 회로(915)가 제2 접지 도체(220)에서 대략 10 mA의 신호를 검출하면, DWI 요소(340)는 접지 도체(220, 225)가 적합하게 단말되어있다고 판단할 수 있다. 그러나, 접지 감지 회로(915)가 제2 접지 도체(220)에서 대략 10 mA의 신호를 검출하지 않는다면, DWI 요소(340)는 접지 도체(220, 225)가 적합하게 단말되지 않았다고 판단할 수 있으며, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 복귀 감지 회로(920)에 의해 제2 복귀 도체(215)에서 또는 수전 감지 회로(925)에 의해 수전 도체(205)에서 전류가 검출되면, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)에서 층간 단락이 있다고 판단할 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다.
도 9B에 도시된 여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)의 조합은단지 본 발명에 따라 사용될 수 있는 여러 회로의 한 조합일 뿐이다. 여기 회로 및/또는 감지 회로가 플랫 배선(105)의 임의의 도체에 신호를 전송하고 이를 모니터링하는데 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 상기 예를 이용하여, 테스트 신호가 제1 접지 도체(220)로 전송될 때, 추가 감지 회로가 플랫 배선(105)의 제1 복귀 도체(210)를 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225) 및 제1 복귀 도체(210) 사이의 층간 단락을 나타내는 복귀 신호에 대하여 모니터링하는데 이용될 수 있다. 그러나, 2개의 복귀 도체(210, 215)가 올바르게 배선된다면 루프를 형성하기 때문에, 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225) 및 제1 복귀 도체(210) 사이의 임의의 층간 단락도 제2 복귀 도체(215)를 모니터링하는 복귀 감지 회로(920)에 의해 검출될 수 있을 것이다.
여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)는 DWI 요소(340)로 포함될 수 있다. 이 대신에, 여기 회로(905, 910) 및 감지 회로(915, 920, 925)는 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)에 포함될 수 있으며, DWI 요소(340)는 직접 또는 제어 유닛(312)을 통해 플랫 배선 I/O 인터페이스(311)와 통신할 수 있다.
또한, DWI 요소(340)의 전류 기반의 방법은 감지 회로(915, 920, 925)를 복귀 신호에 대하여 모니터링하는 것과 관련하여 하나 또는 그 이상의 테스트 릴레이를 이용할 수 있다. 테스트 릴레이는 측정을 할 때 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체 또는 층을 서로 단락하는데 사용될 수 있다. 테스트 릴레이에 의해 생성된 단락은 플랫 배선(105)을 가로질러 흐르는 전류를 측정하는데 도움을 줄 수 있다. 따라서, 테스트 릴레이는 오배선된 도체의 위치를 찾거나 이를 식별하는데 그리고/또는 플랫 배선 폴트를 지역화하는데 도움을 줄 수 있다. 예로써, 2개의 테스트 릴레이(930, 935)가 플랫 배선(105)을 오배선 및 층간 단락에 대하여 모니터링하는 것과 관련하여 DWI 요소(340)에 의해 이용될 수 있다. 도 9C는 본 발명의 일 실시예에 따라 플랫 배선(105)을 오배선 및 층간 단락에 대하여 모니터링하는데 테스트 릴레이(930, 935)를 사용하는 예시적인 DWI 요소(340)에 대한 개략도이다. 도 9C에 도시된 바와 같이, 테스트 릴레이(930, 935) 중 어느 것도 작동되지 않는다면, 또는 다른 말로 하면 테스트 릴레이(930, 935) 중 어느 것도 닫힌 위치에 있지 않다면, 접지 루프와 복귀 루프가 모두 플랫 배선(105)에서 완성되는 것이 허용되는 디폴트(default) 스테이트가 존재할 수 있다. 테스트 릴레이(930, 935) 중 어느 것도 작동되지 않는 동안, DWI 요소(340)는 완전한 접지 및 복귀 루프에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. 제1 테스트 릴레이(930)가 작동될 때 또는 닫힌 위치에 있을 때, 복귀 여기 회로(910)가 접지 감지 회로(915)에 연결되거나 단락될 수 있어, 이에 의해 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 및 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225) 사이의 층간 단락을 검사하는데 필요한 루프의 절반을 생성한다. 층간 단락이 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)와 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225) 사이에 존재하면, 루프는 완성되고, DWI 요소(340)는 층간 단락을 검출할 것이다. 유사하게, 제2 테스트 릴레이(935)가 작동될 때 또는 닫힌 위치에 있을 때, 복귀 여기 회로(910)가 수전 또는 핫 감지 회로(925)에 연결되거나 단락될 수 있어, 이에 의해 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 및 수전 도체(205) 사이의 층간 단락을 검사하는데 필요한 루프의 절반을 생성한다. 층간 단락이 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)와 수전 도체(205) 사이에 존재하면, 루프는 완성되고, DWI 요소(340)는 층간 단락을 검출할 것이다. DWI 요소(340)가 자신의 테스트를 완료하면, 테스트 릴레이(930, 935)는 모두 단전되어 원래로 또는 디폴트 스테이트로 복귀할 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 DWI 요소(340)에 의한 전류 기반의 검출 방법의 동작에 대한 예시적인 플로우차트이다. 도 10의 플로우차트는 도 9B를 참조하여 앞에서 설명된 전류 기반의 검출 방법 및 회로와 관련될 수 있다. 블록(1005)에서 전원이 DWI 요소(340)에 인가되면, DWI 요소(340)는 블록(1010)으로 진행할 수 있다. 블록(1010)에서, DWI 요소(340)는 테스트 신호를 플랫 배선(105)의 제1 접지 도체(220)로 인가할 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 블록(1015)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 나머지 도체를 복귀 신호에 대하여 모니터링할 수 있다. 블록(1020)에서, DWI 요소는 적합한 복귀 신호가 제2 접지 도체(225)에 존재하는지 아닌지를 판단함으로써 접지 도체 루프가 적합하게 단말되었는지를 판단할 수 있다. 접지 도체 루프가 적합하게 단말된 것으로 판단되지 않으면, DWI 요소(340)는 블록(1065)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(1020)에서 접지 도체 루프가 적절하게 단말된 것으로 판단되면, DWI 요소(340)는 블록(1025)으로 진행할 수 있다. 블록(1025)에서, DWI 요소(340)는 복귀 신호가 수전 도체(205), 제1 복귀 도체(210) 및 제2 복귀 도체(215) 중 하나 또는 그 이상에 존재하는지 아닌지를 판단함으로써 접지 도체(220, 225)와 플랫 배선(105)의 임의의 다른 도체 사이에서 단락 회로가 존재하는지 아닌지를 판단할 수 있다. 복귀 신호가 수전 도체(205), 제1 복귀 도체(210) 및 제2 복귀 도체(215) 중 하나에서 검출되면, 배선 폴트가 플랫 배선(105)에 존재할 수 있으며, DWI 요소(340)는 블록(1065)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 복귀 신호가 접지 도체(220, 225) 이외의 도체 어디에서도 검출되지 않는다면, DWI 요소는 블록(1030)으로 진행할 수 있다.
블록(1030)에서, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 제1 복귀 도체(210)에 테스트 신호를 인가할 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 블록(1035)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 나머지 도체를 복귀 신호에 대하여 모니터링할 수 있다. 블록(1040)에서, DWI 요소는 적합한 복귀 신호가 제2 복귀 도체(215)에 존재하는지 아닌지를 판단함으로써 복귀 도체 루프가 적합하게 단말되었는지를 판단할 수 있다. 복귀 도체 루프가 적합하게 단말된 것으로 판단되지 않으면, DWI 요소(340)는 블록(1065)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(1040)에서 복귀 도체 루프가 적절하게 단말된 것으로 판단되면, DWI 요소(340)는 블록(1045)으로 진행할 수 있다. 블록(1045)에서, DWI 요소(340)는 복귀 신호가 수전 도체(205), 제1 접지 도체(220) 및 제2 접지 도체(225) 중 하나 또는 그 이상에 존재하는지 아닌지를 판단함으로써 복귀 도체(210, 215)와 플랫 배선(105)의 임의의 다른 도체 사이에서 단락 회로가 존재하는지 아닌지를 판단할 수 있다. 복귀 신호가 복귀 도체(210, 215) 이외의 임의의 도체에서 검출된다면, 배선 폴트가 플랫 배선(105)에 존재할 수 있으면, DWI 요소(340)는 블록(1065)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 복귀 신호가 복귀 도체(210, 215) 이외의 도체의 어디에서도 검출되지 않는다면, DWI 요소는 블록(1050)으로 진행할 수 있다.
블록(1050)에서, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)에 테스트 신호를 인가할 수 있다. 그 다음, DWI 요소(340)는 블록(1055)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 나머지 도체를 복귀 신호에 대하여 모니터링할 수 있다. 블록(1060)에서, DWI 요소는 플랫 배선(105)의 임의의 다른 도체에서 복귀 신호가 있는지 없는지를 판단할 수 있다. 임의의 다른 도체에서의 복귀 신호는 수전 도체(205)의 오배선 또는 수전 도체(205)와 플랫 배선(105)의 다른 도체 중 하나 사이의 단락을 나타낼 수 있다. 블록(1060)에서 복귀 신호가 플랫 배선(105)의 다른 도체 중 하나에서 검출되면, DWI 요소(340)는 블록(1065)으로 진행하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지하기 위하여 릴레이(310)가 닫히는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 블록(1060)에서 복귀 신호가 플랫 배선(105)의 다른 도체 중 어디에도 검출되지 않는다면, DWI 요소(340)는 블록(1070)으로 진행하여 ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히는 것을 허용할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소 플래그 또는 스테이트가 설정될 수 있으며, 이 플래그 또는 스테이트는 릴레이(310)가 닫히는 것이 허용되는지 아닌지를 판단하기 위하여 다른 테스트로부터의 플래그 또는 스테이트와 함께 ASD(100)에서 사용될 수 있다.
DWI 요소(340)에 의해 수행된 테스트는 반드시 도 10의 논리에서 설명된 순서로 수행될 필요가 없으며, 이 대신에 임의의 적합한 순서로 수행될 수 있다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해될 것이다. 또한, DWI 요소(340)가 도 10에 설명된 각 테스트를 수행할 필요는 없으며 이 대신에 도 10에 설명된 전체 테스트보다 더 적은 것을 수행할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 임의의 테스트가 블록(1065)의 실행을 가져오더라도, DWI 요소(340)는 여전히 나머지 테스트를 수행할 수 있으며, 각 테스트의 결과 또는 적어도 긍정적인 오배선 또는 폴트 표시를 가져오는 결과를 기록할 수 있다. 또한, 오배선이 DWI 요소(340)에 의해 검출되면, 지시자는 DWI 요소(340) 또는 제어 유닛(312)에 의해 저장될 수 있고, 이 지시자는 오배선 검출을 가져오는 테스트(들)에 대한 정보를 포함할 수 있다. 그 다음, 이 지시자는 제2 ASD(100), 중앙 모니터링 장치 또는 컴퓨터와 같은 다른 장치로 ASD(100)에 의해 전송될 수 있다. DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은, 예를 들어, 다양한 지시자 및/또는 DWI 요소(340)의 동작과 관련된 측정 데이터를 저장하기에 동작가능한 제어 유닛(312)의 메모리(405)와 같은 하나 또는 그 이상의 메모리 장치와 관련될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 ASD(100)로 포함될 수 있는 다른 DWI 요소(340)의 개략도이다. 도시된 바와 같이, ASD(100)는 플랫 배선(105)을 테스트하는데 이용될 수 있는 2 이상의 릴레이(310, 1105)를 포함할 수 있다. 도 11을 참조하면, ASD(100)는 라인측 전원(115)으로부터 플랫 배선(105)의 수전 도체(315)로의 전력 신호의 통신을 제어하기 위하여 제1 릴레이(310)의 작동을 제어할 수 있다. 또한, ASD(100)는 라인측 전원(115)으로부터 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로의 전력 신호의 통신을 제어하기 위하여 제1 릴레이(310)의 작동을 제어할 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 2개의 릴레이(310, 1105)는 서로 독립적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 제2 릴레이(1105)는 플랫 배선(105)을 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 테스트하기 위하여 DWI 요소(340)와 관련되어 이용될 수 있다. 제2 릴레이(1105)는, 예를 들어, 라인측 전원(115)의 전력 신호의 반 사이클과 같은 기설정된 구간 동안 닫혀서, 이에 의해 전기 신호가 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 통신되는 것을 허용할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 통신되는 전기 신호는 라인측 전원(115)으로부터 통신되는 전력 신호일 수 있으며, 이 대신에, 이 전기 신호는 라인측 전원 신호의 변형된 버젼일 수 있다. 예를 들어, 라인측 전원 신호는 적절한 트랜스포머에 의해 스텝 다운 또는 스텝 업될 수 있으며 그리고/또는 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 통신되기 전에 적합한 저항 장치에 의해 제한되는 전류일 수 있다.
전기 신호가 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 통신되면, DWI 요소(340)와 관련된 하나 또는 그 이상의 센서(1110, 1115, 1120)가 플랫 배선(105)을 복귀 신호에 대하여 테스트하는데 이용될 수 있다. 앞에서 논의된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 센서(1110, 1115, 1120)는 적합한 전압 또는 전류 센서일 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 센서(1110, 1115, 1120)는 전류 트랜스포머일 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 센서(1110, 1115, 1120)는 수전 도체(205), 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 및 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)를 복귀 신호에 대하여 테스트하는데 이용될 수 있다. 복귀 도체(210, 215)와 접지 도체(220, 225)가 목적지 모듈(120)에서 적합하게 단말된 경우에 각각 루프를 형성하기 때문에, 단지 하나의 센서가 각 쌍의 도체에 대하여 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 수전 도체(205) 및 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)를 복귀 신호에 대하여 테스트하는데 이용되는 센서(1110, 1115)는 GFCI 요소(315)에 의해 이용되는 전류 센서일 수 있다.
도 11의 DWI 요소(340)는 도 10을 참조하여 복귀 도체에 대하여 위에서 설명된 것과 동일한 방법으로 플랫 배선(105)을 오배선 및/또는 배선 폴트에 대하여 테스트할 수 있다. 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로의 전기 신호의 통신에 이어서, 오배선 및/또는 배선 폴트가 하나 또는 그 이상의 센서(1110, 1115, 1120)에 의해 검출된 복귀 신호에 의해 식별될 수 있다. 복귀 신호가 수전 도체(205) 및/또는 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)에서 검출된다면, 오배선 및/또는 배선 폴트가 플랫 배선(105)에 존재할 수 있다. 또한, 전기 신호가 제1 복귀 도체(210)에 인가되고 복귀 신호가 제2 복귀 도체(215)에서 검출되지 않는다면, 오배선이 플랫 배선(105)에서 식별될 수 있다.
ASD(100)가 임의의 개수의 릴레이를 포함할 수 있으며, 전기 신호가 테스트를 위하여 플랫 배선(105)의 임의의 도체(들)로 통신될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 릴레이는 전기 신호가 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)로 통신되는 것을 허용할 수 있으며, 플랫 배선(105)은 도 11을 참조하여 위에서 설명된 방법과 유사한 방법으로 복귀 신호에 대하여 테스트될 수 있다. 2 이상의 릴레이의 사용이 하나 또는 그 이상의 릴레이에서의 변동, 마모 및 파손을 방지하는데 도움을 줄 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 릴레이(1105)가 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로의 전기 신호 통신을 제어하는데 이용되면, 릴레이(1105)는 수전 도체(205)와 관련되어 사용되는 릴레이(310)가 노출되는 변동 및/또는 마모 그리고 파손에 노출되지 않을 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 플랫 배선(105)에서 높은 임피던스 단락 또는 배선 폴트를 검출하는데 이용될 수 있는 ASD(100) 및 DWI 요소(340)에 대한 개략도이다. 도 12를 참조하면, 2 이상의 릴레이(310, 1205)가 ASD(100)에 포함될 수 있다. 제1 릴레이(310)는 라인측 전원(115)으로부터 플랫 배선(105)으로의 전력 신호의 통신을 제어하는데 이용될 수 있다. 제2 릴레이(1205)는 플랫 배선(105)으로의 테스트 신호 통신을 제어하는데 이용될 수 있다. 테스트 신호는 전력 신호의 전류가 제한된 버젼일 수 있다. 예를 들어, 전력 신호는 단말 테스트 신호의 전류를 제한하기 위하여 적합한 저항 장치(1210)(예를 들어, 저항)을 통과할 수 있다. 전류는, 예를 들어, 6 mA와 100 mA 사이에 있는 전류와 같이 임의의 적합한 값으로 제한될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 전류는 대략 20 mA로 제한될 수 있다. 또한, 테스트 전류의 다른 파라미터는 적합한 회로(1215)에 의해 변동될 수 있다. 예를 들어, 테스트 신호의 전압은 플랫 배선(105)으로 통신되기 전에 변동될 수 있다. 예로써, 테스트 신호의 전압은 플랫 배선(100)으로 통신되기 전에 적합한 트랜스포머에 의해 더 높은 값으로 스텝 업될 수 있다. 다른 예로써, 테스트 신호의 전압은 플랫 배선(105)으로 통신되기 전에 적합한 인버젼(inversion) 기술에 의해 증가될 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 더 높은 전압값이 사용될 수 있지만, 테스트 신호는 대략 120 V와 1000V 사이에 있는 전압을 가질 수 있다. 또한, 테스트 신호는 교류 신호 또는, 예를 들어, 라인측 전원(115)으로부터 공급된 전력 신호를 정류함으로써 얻어진 직류 신호와 같은 직류 신호 중 하나일 수 있다. 또한, 테스트 신호는 가상적으로 어떠한 주파수라도 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 테스트 신호는 대략 50 Hz 및 대략 1 MHz 사이의 주파수를 가질 수 있다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 테스트 신호는 대략 30 KHz의 주파수를 가질 수 있다.
고전압 테스트 신호의 사용이 플랫 배선(105)에서 높은 임피던스 단락 또는 배선 폴트를 검출하는데 도움을 줄 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 고전압 테스트 신호는 플랫 배선(105)에서 아크 플래시 또는 다른 아크 상태를 검출하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 전류 제한 신호의 사용이 플랫 배선(105)에서 배선 폴트가 있는 경우에 추가 안전을 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 플랫 배선(105)을 테스트하기 위하여 ASD(100)에 의하여 도 12를 참조하여 설명된 테스트 신호의 사용이 본 명세서에서 설명되거나 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 하나 또는 그 이상의 다른 예방성 안전 테스트와 독립적으로 또는 이에 더하여 예방성 안전 테스트로서 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
테스트 신호는 제2 릴레이(1205)를 닫음으로써 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 통신될 수 있다. 제2 릴레이(1205)가 기설정된 시간 구간 동안 닫힐 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 가상적으로 어떠한 기설정된 시간 구간이라도 사용될 수 있다. 또한, 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 임의의 도체로 통신될 수 있다. 예를 들어, 도 11을 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)로 통신될 수 있다. 다른 예로써, 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)로 통신될 수 있다. 또 다른 예로써, 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)로 통신될 수 있다. 테스트 신호가 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 통신된 후에, DWI 요소(340)는 도 11을 참조하여 앞에서 논의된 방법과 동일한 방법으로 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체를 복귀 신호에 대하여 모니터링할 수 있다. 복귀 신호의 검출은 플랫 배선(105)에서의 오배선 및/또는 배선 폴트의 존재를 나타낸다. 예를 들어, 테스트 신호가 제1 복귀 도체(210)로 통신된다면, 수전 도체(205) 및/또는 하나 또는 그 이상의 접지 도체(220, 225)에서의 복귀 신호의 검출은 오배선 및/또는 배선 폴트를 나타낼 수 있다. 오배선 또는 배선 폴트가 DWI 요소(340)에 의해 검출되면, 릴레이(310)는 열린 위치에서 유지될 수 있으며, 이에 의해 플랫 배선(105)의 완전한 수전을 방지한다. 또한, 제2 릴레이(1205)는 열린 위치에서 유지될 수 있다. 그러나, 오배선 또는 배선 폴트가 DWI 요소(340)에 의해 검출되지 않는다면, 제1 릴레이(310)는 닫히는 것이 허용될 수 있으며, 이에 의해 플랫 배선(105)의 완전한 수전을 허용한다.
앞에서 언급된 바와 같이, 수전 도체(205)가 적합하게 단말되었다고 판단하기 위하여 추가 테스트가 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)에서 수행될 수 있다. 이러한 추가 테스트는 여기에서는 반응성 테스트(reactive test)로서 설명된다; 그러나, 예방성 테스트도 플랫 배선(105)의 완전한 수전 이전에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 이러한 테스트는 부하측 배선 완전성과 관련될 수 있다. 따라서, DWI 요소(340)는 반응성 및 예방성 요소 모두를 포함할 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 목적지 모듈(120)에서 적합한 플랫 배선 단말에 대하여 테스트하는데 사용될 수 있는 예시적인 회로에 대한 개략도이다. 도 13을 참조하면, 플랫 배선(105)의 수전 동안에 그리고/또는 플랫 배선(105)의 수전 후에, ASD(100)는 수전 도체(205)의 적합한 단말에 대하여 테스트할 수 있다. 다른 말로 하면, 릴레이(310)가 닫히면, ASD(100)는 수전 도체(205)가 목적지 모듈(120)에서 적합하게 단말되었다는 것을 나타내는 적합한 복귀 신호에 대하여 테스트할 수 있다. 목적지 모듈(120)에서 수전 도체(205)의 적합한 단말에 대하여 테스트하기 위하여, 전기 부하(1305)가 목적지 모듈(120)에 포함될 수 있다. 전기 부하(1305)는, 예를 들어, 하나 또는 그 이상의 LED, 하나 또는 그 이상의 저항, 및/또는 하나 또는 그 이상의 커패시터와 같은 ASD(100)에 의해 검출 가능한 수동 부하일 수 있다. 전기 부하(1305)는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)와 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 사이에 연결될 수 있다. 전기 부하(1305)는 ASD(100)에 포함된 하나 또는 그 이상의 전류 감지 장치에 의해 구별 가능한 가상적으로 어떠한 전체 임피던스라도 가질 수 있다.
릴레이(310)가 닫히고 전력 신호가 플랫 배선(105)으로 통신되면, 전기 부하(1305)는 플랫 배선(105)에, 예를 들어, DWI 요소(340)와 관련되어 사용된 전류 센서와 같은 ASD(100)의 적합한 전류 센서에 의해 검출 가능할 수 있는 전류를 생성하도록 동작할 수 있다. 생성된 전류는 ASD(100)와 관련된 적합한 하나 또는 그 이상의 전류 센서에 의해 검출될 수 있으며, 검출된 전류의 크기에 적어도 부분적으로 기초하여, 수전 도체(205) 및/또는 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)가 적합하게 단말되었는지에 대한 판단이 이루어질 수 있다. 다른 말로 하면, 검출된 전류가 기설정된 임계값 이상이면, 수전 도체(205) 및/또는 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)는 적합하게 단말되었다고 판단될 수 있다. 그러나, 검출된 전류가 기설정된 임계값 이하이면, 수전 도체(205) 및/또는 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215)는 적합하게 단말되지 않았다고 판단될 수 있으며, 릴레이(310)는 개방될 수 있어, 이에 의해 플랫 배선(105)을 단전한다. 예를 들어, 대략 20 mA의 기설정된 임계값과 같은 많은 상이한 기설정된 임계값이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어, 전등 또는 진공 청소기와 같은 전기 장치가 목적지 모듈(120)에 연결되면, 더 큰 전기 부하(1305)가 플랫 배선(105)에 존재할 수 있다. 앞에서 논의된 바와 같이, 플랫 배선(105)에서의 전류가, 예를 들어, 15 A와 같은 최대 허용 전류를 초과한다면, 과전류 보호 요소(325)는 플랫 배선(105)을 단전할 수 있다.
예로써, 플랫 배선(105)이 완전히 수전되면, 120 VAC 신호가 목적지 모듈(120)로 수전 도체(205)을 통해 통신될 수 있다. 그 다음, 120 VAC 신호는 목적지 모듈(120)에서 수전 도체(205)와 하나 또는 그 이상의 복귀 도체(210, 215) 사이에 연결된 전기 부하(1305)를 통해 통신될 수 있어, 이에 의해 플랫 배선(105)에서 전류를 생성한다. 그 다음, 이 전류는 ASD(100)에 의해 검출되고 플랫 배선(105)이 적합하게 단말되었는지 검증하기 위하여 기설정된 임계값과 비교된다. LED가 목적지 모듈(120)에서 전기 부하(1305)의 일부로서 이용된다면, LED도 플랫 배선(105)의 적합한 단말의 시각적 표시를 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 수전 도체(205)에 대하여 도 13을 참조하여 앞에서 논의된 것과 유사한 테스트가 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 다른 도체에도 수행될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
적합하게 단말된 수전 도체를 검출하기 위한 테스트가 반응성 테스트로서 앞에서 설명되었지만, 예방성 테스트가 플랫 배선(105)의 완전한 수전 이전에 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 전압 테스트 신호는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)로 통신될 수 있으며, 전압 테스트 신호는 ASD(100)로 복귀되기 전에 목적지 모듈(120)에서 수동 부하를 통해 통신될 수 있다. 수동 부하는 플랫 배선(105)에서의 검출 가능한 전압 강하를 발생시킬 수 있다. 그 다음, ASD(100)에서의 적합한 전압 센서는 수동 부하에서의 전압 강하를 검출하고 수전 도체(205)가 적합하게 단말되었는지 아닌지를 판단할 수 있다. 목적지 모듈(120)이 전압 테스트 신호가, 예를 들어, 전등 또는 진공 청소기와 같은 전기 장치로 통신되는 것을 방지할 수 있는 적합한 릴레이를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 다른 말로 하면, 수동 부하는 플랫 배선(105)의 예방성 테스트 동안에 목적지 모듈(120)에서 플랫 배선(105)에 연결된 유일한 부하일 수 있다. 단말 테스트 신호의 전압이 플랫 배선(105)로 통신되기 전에 스텝 업되면, 전기 부하(100)를 검출하는 것이 더 용이할 수 있다. ASD(100)에서 검출된 전압에 적어도 부분적으로 기초하여, DWI 요소(340) 및/또는 제어 유닛(312)은 수전 도체(205)가 적합하게 단말되었는지 아닌지를 판단할 수 있다. 플랫 배선(105)의 다른 도체가 적합한 전압 신호를 이용하여 적합한 단말에 대하여 테스트될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
다른 안전 요소가 ASD(100)에 포함되거나, 결합되거나 관련될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에서 설명된 안전 요소는 단지 예시적인 것이다. 다른 안전 요소가 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
다양한 안전 요소 또는 다른 특징이 목적지 장치(117)에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 앞에서 논의된 바와 같이, 목적지 장치(117)는 플랫 배선(105)의 적합한 단말의 테스트에 도움을 주는 수동 부하를 포함할 수 있다. 또한, 목적지 장치(117)는, 도 19를 참조하여 아래에서 설명되는 바와 같이, 목적지 장치(117)로부터 하류에 연결되어 있는 플랫 배선을 테스트하는데 이용될 수 있는 하나 또는 그 이상의 안전 요소를 포함할 수 있다. 포함될 수 있는 하나 또는 그 이상의 안전 요소는 ASD(100)에 대하여 전술된 하나 또는 그 이상의 안전 요소에 유사할 수 있다. 또한, 목적지 장치(117)는 발광 다이오드(LED) 또는 전력이 목적지 장치(117)로 공급되고 있을 때 사용자에게 표시할 수 있는 다른 적합한 장치를 포함할 수 있다. 또한, 목적지 장치(117)는 위험한 고전류 신호가 목적지 장치(117)를 통과하는 것을 방지할 수 있는 적합한 서지(surge) 보호 장치 및 관련 퓨즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 목적지 장치(117)는 수전 도체(205)와 복귀 도체(210, 215) 사이에서 적합한 서지 보호 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로써, 목적지 장치(117)는 수전 도체(205)와 접지 도체(220, 225) 사이에서 적합한 서지 보호 장치를 포함할 수 있다.
또한, 목적지 장치(117) 및/또는 ASD(100)는 정전의 경우에 적어도 플랫 배선(105)에 대한 예방성 테스트를 수행하는 것을 허용하는 배터리 백업을 포함할 수 있다. 배터리 백업은, 예를 들어, 전력이 라인측 전원(115)로부터 ASD(100) 및/또는 목적지 장치(117)로 제공되는 동안 충전될 수 있는 충전 배터리와 같은 임의의 종류의 배터리일 수 있다. 또한, 앞에서 언급된 바와 같이, 목적지 장치(117) 및/또는 ASD(100)는 임의의 개수의 전기 소켓을 포함할 수 있다. 목적지 장치(117)로 포함될 수 있는 다른 특징은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
안전은 위험한 전압 레벨을 운반하는, 특히, 수전 도체(205)의 관통 가능성이 있는 배선 시스템의 설계에서 중요한 고려사항이다. 못, 나사, 드릴 촉, 칼날, 톱날, 가위, 스테이플, 다트, 총알, 장난감 등과 같은 물체에 의한 플랫 배선(105)의 관통 또는 이에 대한 절충이 고려되어야만 한다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해하는 바와 같이, 본 발명을 개시할 목적으로 본 명세서에서 설명된 플랫 배선(105)은 관통되는 경우에 안전하도록 그 자체가 설계될 수 있다. 화재 보호 및 전기 충격 안전은 전압을 제한하고, 따라서 지로 회로 메인 박스에서의 회로 차단기 또는 퓨즈와 같은 1차 안전 장치의 트립 시간을 빠르게 하면서 플랫 배선(105)에서의 전류를 제한하는데 기초한다. 또한, 2차 보호가 본 발명의 ASD(100)에 의해 제공될 수 있다.
플랫 배선(105)은 그 관통 순서로 제1 접지 도체(220), 제1 복귀 도체(210), 수전 도체(205), 제2 복귀 도체(215), 및 제2 접지 도체(225)(G-N-H-N-G) 사이에서 단락을 생성하도록 설계될 수 있다. 접지에 궁극적으로 연결된 컨덕턴스의 4배를 가지면서, 라인 또는 핫 전압에 대하여 접지 전압을 알맞게 하는 전압 분배기가 형성된다. 반복된 테스트는 플랫 배선(105)의 관통 위치에 존재하는 전압이 일반적으로 25 ms인 1차 안전 장치의 트립 시간보다 더 긴 시간 동안 대략 50 VAC를 초과하지 않는다는 것을 나타낸다. 또한, 관통 위치에 존재하는 전압은 대략 8 ms일 수 있는 ASD(100)와 같은 2차 안전 장치의 트립 시간보다 더 긴 시간 동안 대략 50 VAC를 초과하지 않는다는 것을 나타낸다.
관통은 날카로운 물체에 의해 플랫 배선(100)의 넓은 측 또는 편평한 표면 를 통해 발생할 수 있다. 이 대신에, 관통은 칼날이나 석고 보드벽용 톱과 같은 물체에 의해 플랫 배선(100)의 에지를 통해 발생할 수 있다. 어떠한 경우에서도, 결과에 따른 단락은 짧은 시간(트립 시간 이하)에 대하여 낮은 전압에서 고전류가 생성되게 할 수 있다. 경악 효과(startle effect) 또는 음향 파열(sound burst), 및 지역화된 가열은 보호층을 갖는 플랫 배선(105)의 성질 때문에 최소화될 수 있다.
도 14A 내지 14F는 전류가 흐르고 있는 다평면 플랫 배선(105)의 못 또는 압정 관통에 대한 역학의 예를 도시하는 일련의 도면이다. 다시, 보호층을 갖는 플랫 배선(105)은, 예를 들어, 못과 같은 관통하는 물체(1400)가 핫 수전 도체(205)와의 임의의 접촉 이전에 먼저 접지 도체(G1)(220)를 통과하고 그 다음 복귀 또는 중성 도체(N1)(210)를 통과하는 것을 보장함으로써 종래 기술에 따른 배선에 비해 구별되는 이점을 갖는다.
도 14A는 관통하는 물체(1400)가 플랫 배선(105)의 하나의 접지 도체(220)만을 관통하는 경우를 도시한다. 유사하게, 도 14B는 관통하는 물체(1400)가 플랫 배선(105)의 하나의 접지 도체(220)와 하나의 복귀 도체(210)만을 관통하는 경우를 도시한다. 도 14A 및 14B 모두에서, 수전 도체(205)는 아직 관통되지 않았다. 따라서, 도 14A 및 도 14B 모두에서는, 관통하는 물체(1400)에 존재하는 전압 또는 전류는 없다. 또한, 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)에 존재하는 전류는 소정의 정상적인 부하 전류일 수 있다. 수전 도체(205)에 존재하는 정상적인 부하 전류는 표준 미국 지선(branch) 애플리케이션에서 대략 15 A이하이거나 표준 유럽 지선 애플리케이션에서 대략 6 A 이하인 전류일 수 있다.
도 14C는 관통하는 물체(1400)가 수전 도체(205), 하나의 복귀 도체(210) 및 하나의 접지 도체(220)를 단락시킨 상황을 도시한다. 유사하게, 도 14D는 관통하는 물체(1400)가 수전 도체(205), 2개의 복귀 도체(210, 215) 및 하나의 접지 도체(220)를 단락시킨 경우를 도시한다. 도 14E는 관통하는 물체(1400)가 수전 도체(205), 2개의 복귀 도체(210, 215) 및 2개의 접지 도체(220, 225)를 단락시킨 경우를 도시한다. 도 14C 내지 14E의 각각에서, 수전 도체(205)와 임의의 다른 도체(210, 215, 220, 225) 사이의 플랫 배선(105)에서 발생된 단락 회로는 회로 차단기와 같은 1차 안전 장치 또는 ASD(100)와 같은 2차 안전 장치가 트립할 때까지 전압 분배기 역할을 할 수 있다. 도 14C 내지 14E의 각각에서, 관통하는 물체(1400)에 존재하는 상대적으로 낮은 전압이 있을 수 있다. 낮은 전압은 표준 120 VAC 배선에서 대략 50 VAC보다 작을 수 있으며, 낮은 전압은 표준 240 VAC 라인에서 대략 100 VAC보다 작을 수 있다. 또한, 도 14C 내지 14E의 각각에서, 수전 도체(205)에 존재하는 전류는 1차 또는 2차 안전 장치(ASD(100))가 트립할 때까지 대략 100 A를 초과할 수 있다. 또한, 접지 도체(220, 225) 중 하나 및/또는 복귀 도체(210, 215) 중 하나에 존재하는 전류가 있을 수 있으며, 또한, 이는 ASD(100)의 트립을 용이하게 할 것이다.
외부의 접지 도체(220)로부터 수전 도체(205)로 관통(도 14A 내지 14C)하기 위한 시간은 전형적으로 1 ms 이하일 수 있으며, 이는 회로 차단기와 같은 1차 안전 장치에 대한 전형적인 트립 시간의 일부에 지나지 않는다. 유사하게, 수전 도체(205)로부터 뒤쪽의 접지층(225)으로의 관통(도 14C 내지 14E)을 계속하기 이한 시간도 상대적으로 짧을 수 있다. 관통하는 동안 생성된 단락 회로는 연속적인 성질을 가질 수 있다. 단락 회로의 연속성은 2개의 주요 원인에 기인한다: 첫째, 관통하는 물체(1400)의 측면에서의 도체 접촉이 관통하는 동안 절연 이동 과정에 의해 유지되고, 둘째, 단락이 개시되면 접촉 영역의 근처에서의 용해된 구리에 의해 유지된다.
도 14F는 관통하는 물체(1400)가 플랫 배선(105)으로부터 제거된 후의 관통을 도시한다. 회로 차단기가 플랫 배선(105)이 수전되기 전에 리셋되었다면, 일부 추가 손상이 회로 차단기가 다시 트립하기 전에 플랫 배선(105)에 가해질 수 있다; 그러나, ASD(100)가 플랫 배선(105)에 연결된다면, 임의의 추가 손상은 방지될 수 있다. ASD(100)의 예방성 안전 요소는 플랫 배선(100)이 완전히 수전되도록 허용하기 전에 플랫 배선(100)에 폴트가 존재한다고 판단할 수 있다. 예를 들어, 수전 전에 플랫 배선(105)을 테스트할 때, ASD(100)의 DWI 요소(340)는 단락이 플랫 배선(105)의 도체 또는 층 사이에 존재한다고 판단할 수 있다. 그 다음, ASD(100)는 플랫 배선(105)가 수전되는 것을 방지할 것이다.
도 15는 플랫 배선(105)의 관통 동안에 존재하는 전압 및 전류의 파형에 대한 대표적인 그래프이다. 관통하는 물체(1400)에 존재하는 전압 파형과 수전 도체(205)에 존재하는 전류 파형은 Gould Ultima 500 오실로스코프와 같은 오실로스코프에 의해 캡쳐될 수 있다. 이 예에 대하여, 관통하는 물체(1400)는 4d 일반 크기의 못이었으며, 사용된 회로 차단기는 일반적인 20 A GE 회로 차단기이었다. 도 14에 도시된 바와 같이, 관통하는 물체(1400)가 플랫 배선(105)을 통과할 때, 회로 차단기에 대한 트립 시간은 대략 12 내지 25 ms일 수 있다. 회로 차단기 트립 시간은 표준 120 VAC, 60 Hz 전기 배선의 1 사이클에 대한 구간보다도 더 적을 수 있다는 것에 주목하라. 또한, 플랫 배선(105)에 연결된 ASD(100)에 대한 트립 시간은 120 VAC, 60 Hz 전기 배선의 1 사이클에 대한 구간보다 더 적을 수 있다. 또한, ASD(100)의 트립 시간은 회로 차단기의 트립 시간보다 더 적을 수 있다. ASD(100)의 트립 시간은, 예를 들어, 8 ms보다 적을 수 있으며, 이는 ASD(100)가 회로 차단기의 트립 전에 트립하도록 한다. ASD(100)가 트립한 후에, 플랫 배선(105)이 단전되도록 하기 때문에, 회로 차단기는 트립되거나 트립되지 않을 수 있다.
도 16A 내지 16D는 전류가 흐르지 않는 다평면 플랫 배선(105)의 관통에 대한 역학의 예를 도시하는 일련의 도면이다. 도 16A는 못과 같은 관통하는 물체(1600)가 플랫 배선(105)을 관통할 때 발생하는 층간 단락을 도시한다. 수전이 없다면, 플랫 배선(105)의 도체는 고전류로부터의 추가 손상 또는 용융을 겪지 않을 수 있다; 그러나, 여러 층 사이의 단락이 발생될 수 있다. 도 16B는 관통하는 물체(1600)가 플랫 배선(105)으로부터 제거된 후의 남아있는 층간 단락을 도시한다. 플랫 배선(105)에 연결된 ASD(100)의 DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는 것을 허용하기 전에 층간 단락을 검출할 수 있다. 또한, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는 것을 허용하기 전에 접지 도체층 루프 또는 복귀 도체층 루프와 같은 플랫 배선(105)의 층 루프가 불완전하다고 판단할 수 있다. ASD(100)의 예방성 안전 요소는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는 것을 허용하기 전에 결함을 인식함으로써 플랫 배선(105)의 수전에 따라 발생할 수 있는 플래시 또는 연기기둥(plume)(예를 들어, 아크 플래시)을 방지할 수 있다.
관통하는 물체(1600)가 플랫 배선(105)이 수전된 후에 플랫 배선(105)을 관통한다면, GFCI 요소(315) 및 접지 전류 모니터링 요소(330)를 포함하는 반응성 안전 요소는 플랫 배선(105)에서의 흠을 검출하고 ASD(100)의 릴레이(310)를 열 수 있으며, 이에 의해 플랫 배선(105)을 단전한다.
도 16C는 가위와 같은 절단 물체(1605)에 의해 플랫 배선(105)의 가로지른 절단을 도시한다. 도 16C에서, 절단 물체(1605)는 절단 동안에 플랫 배선(105)에 여전히 도시된다. 도 16D는 절단 물체(1605)가 제거되면 부분적으로 절단된 플랫 배선(105) 부분이 어떻게 나타나는지는 도시한다. 플랫 배선(105)에 연결된 ASD(100)의 DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는것을 허용하기 전에 절단 물체(1605)에 의해 생성된 층간 단락을 검출할 수 있다. 이 대신에, DWI 요소(340)는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는 것을 허용하기 전에 접지 도체층 루프 또는 복귀 도체층 루프와 같은 플랫 배선(105)의 층 루프가 불완전하다고 판단할 수 있다. ASD(100)의 예방성 안전 요소는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되는 것을 허용하기 전에 결함을 인식함으로써 플랫 배선(105)의 수전에 따라 발생할 수 있는 플래시 또는 연기기둥(예를 들어, 아크 플래시)을 방지할 수 있다.
절단 물체(1605)가 플랫 배선(105)이 수전된 후에 플랫 배선(105)을 절단한다면, GFCI 요소(315) 및 접지 전류 모니터링 요소(330)를 포함하는 반응성 안전 요소는 플랫 배선(105)에서의 흠을 검출하고 ASD(100)의 릴레이(310)를 열 수 있으며, 이에 의해 플랫 배선(105)을 단전한다.
ASD(100)의 다양한 안전 요소는 다양한 회로를 공유할 수 있다. 다양한 안전 요소가 본 명세서에서 개별 요소로서 설명되지만, 안전 요소는 공통 회로를 사용할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, ASD(100)는 ASD(100)의 각 안전 요소에 의해 필요한 바에 따라 사용되는 단지 하나의 여기 회로 및 하나의 감지 회로를 포함할 수 있다.
ASD(100)의 다양한 요소에 의한 회로의 공유는 소형 장치 구축을 용이하게 할 수 있다. 따라서, ASD(100)는 대략 일반적인 전기 콘센트의 크기인 벽의 박스 또는 캐비티에서와 같은 소형의 봉입체 내에 배치될 수 있다. 예를 들어, ASD(100)는 전기 콘센트용으로 사용되는 캐비티의 크기인 벽의 캐비티 내에 배치될 수 있다. ASD(100)는 종래의 벽내 전기 배선에 의해 전력이 공급될 수 있다. 이 대신에, ASD(100)는 종래 기술에 따른 벽 리셉터클 콘센트로 접속되어 콘센트에 의해 전력이 공급될 수 있다. ASD(100)가 콘센트로 접속되면, 소스 장치(103)는 콘센트로 삽입될 수 있는, 예를 들어, 전형적인 3구 전기 플러그와 같은 플러그를 포함할 수 있다. 이러한 상황에서, 플러그는 플랫 배선 시스템(101)을 위한 라인측 전원(115)일 수 있으며, 라인측 전원(115)은 소스 장치(103)로 포함될 수 있다. 그 다음, 플랫 배선(105)은 ASD(100)로 연결되어 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다. 또한, ASD(100)는 ASD(100)의 외부 표면에 위치한 보조 리셉터클 또는 플러그를 가질 수 있다. 이러한 플러그는 일반적인 2구 또는 3구 플러그일 수 있으며, 전자 장치에 전력을 공급하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, ASD(100)는 표준 전기 콘센트인 라인측 전원(115)으로부터 전력과 전력 신호를 공급받도록 구성될 수 있다. 또한, ASD(100)는 전력 신호가 먼저 ASD(100)를 통해 통신되지 않으면서, 플랫 배선(105)으로의 전력 신호 통신을 방지하도록 구성될 수 있다. 따라서, ASD(100)는 플랫 배선(105)의 수전 전에, 플랫 배선(105)의 수전 동안에 그리고/또는 플랫 배선(105)의 수전에 이어서 플랫 배선(105)에 하나 또는 그 이상의 테스트를 수행할 수 있다. 도 17A는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 전기 콘센트(1705) 및 플랫 배선(105)에 대한 예시적인 소스 장치 연결의 개략도이다. 소스 장치(103)는 플랫 배선(105)과 관련된 단말 장치(1710)에 연결될 수 있다. 도 17A를 참조하면, ASD(100)의 소스 장치(103)는 전기 콘센트(1705)의 대응하는 소켓(1720)으로 끼워지도록 구성된 전기 플러그(1715)를 포함할 수 있다. 또한, ASD(100)의 소스 모듈(110)은 단말 장치(1710)와 관련된 하나 또는 그 이상의 대응하는 단말 플러그(1730)로 끼워지도록 구성된 하나 또는 그 이상의 단말 지점(1725)을 포함할 수 있다. 플랫 배선(105)은 단말 장치(1710)로 연결될 수 있으며, 플랫 배선(105)의 각 도체는 단말 장치(1710)의 해당하는 단말 플러그(1730)에서 단말될 수 있다. 플랫 배선(105)의 도체는, 예를 들어, G-N-H-N-G 구성과 같은 적합한 순서로 단말 장치(1710)에서 단말될 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선(105)의 접지 도체(220)가 먼저 단말될 수 있으며, 그 다음, 플랫 배선(105)의 다른 도체가 다른 접지 도체(225)가 단말될 때까지 순서대로 단말될 수 있다. 본 개시 내용에서 설명된 예시적인 플랫 배선(105)의 대칭성이 주어진다면, G-N-H-N-G 구성이 사용되고 플랫 배선(105) 도체가 접지 도체(220, 225)로부터 시작하는 순서로 단말되는 경우 플랫 배선(105)은 어느 접지 도체(220, 225)가 먼저 단말되는지 관계없이 올바르게 단말되어야 한다.
도 17A를 계속 참조하면, ASD(100)가 전기 콘센트(1705)로 끼워질 때, 소스 단말(1725) 지점도 단말 장치(1710)의 대응하는 단말 플러그(1730)로 연결될 수 있다. ASD(100)가 전기 콘센트(1705)에서 분리될 때, 단말 장치(1710)와의 연결도 끊어질 것이다. 또한, 단말 장치(1710)가 전기 콘센트(1705)로부터 원격에 위치할 수 있으며, ASD(100)에 라인측 전원(115)과 플랫 배선(105) 사이에서의 연결을 완료할 것을 요청한다. 따라서, ASD(100)는 라인측 전원(115)으로부터 플랫 배선(105)으로의 전력 신호의 통신 전에 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다.
도 17A에 도시된 바와 같이, 소스 단말 지점(1725)은 수(male) 단말 지점이며, 단말 장치(1710)의 대응하는 단말 플러그(1730)는 암(female) 단말 지점이다. 그라나, 소스 장치(103)는 암 단말 지점을 가질 수 있고 단말 장치(1710)는 수 단말 지점을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 다른 종류의 연결이 소스 장치(103)와 단말 장치(1710) 사이에 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 17A에 도시된 연결은 단지 전기 콘센트(1705)의 하나의 소켓(1720)을 이용하는 것을 필요로 한다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 전기 콘센트(1705)의 임의의 남아 있는 콘센트는 다른 장치와의 사용을 위하여 비어 있을 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, ASD(100)는 하나 또는 그 이상의 전기 콘센트 또는 표준 전기 플러그가 ASD(100)로 끼워지는 것을 허용하는 연장된 콘세트를 포함하거나 결합할 수 있다. 도 17B는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 연장된 콘센트를 갖는 ASD(100)의 개략도이다. 도 17B의 ASD(100)는, 예를 들어, 도 17A의 전기 소켓(1705)과 같은 전기 소켓으로 끼워진 것을 도시한다. ASD(100)가 임의의 개수의 연장된 콘센트를 포함할 수 있으며, 연장된 콘센트는 ASD(100)의 임의의표면상에 위치될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 도 17B에 도시된 바와 같이, ASD(100)는 ASD(100)의 앞쪽에서 벽(1735)의 전면으로 연장하는 ASD(100)의 주변 표면에서 2개의 연장된 콘센트(1740, 1745)를 포함할 수 있다. 연장된 콘센트(1740, 1745)는 연장된 콘센트(1740, 1745)의 암 연결이 실내의 바닥 또는 천장에 대하여 수평으로 배치되는 방법으로 구성될 수 있다. 따라서, 연장된 콘센트(1740, 1745) 각각은 벽(1735)을 접촉하지 않으면서 삽입되는 트랜스포머를 포함하는 전기 플러그를 허용할 수 있다. 연장된 콘센트(1740, 1745)가 그 암 연결이, 예를 들어, 도 17A의 표준 전기 콘센트(1705)의 경우와 같은 임의의 방법으로 위치될 수 있는 방법으로 구성될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 목적지 장치(117)가 하나 또는 그 이상의 전기 콘센트를 포함할 수 있다는 것도 이해될 것이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100)는 2 이상의 플랫 배선(105)을 지원하고 모니터링할 수 있다. 다중 플랫 배선(105)은 ASD(100)로부터 분리된 목적지 모듈(120) 또는 분리된 부하(125)로 연장할 수 있다. 이 대신에 또는 이에 더하여, 도 18에 도시된 바와 같이, 2 이상의 플랫 배선(105)이 ASD(100)와 목적지 장치(117) 또는 부하(125) 사이에 배치될 수 있다. 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따라 동일한 목적지 장치(117)로 연결된 2개의 플랫 배선(105, 1805)을 모니터링하는 ASD(100)를 포함하는 플랫 배선 시스템(1801)의 개략도가 도 18에 도시된다. 예를 들어, 도 18에 도시된 바와 같이, 1차 플랫 배선(105) 및 2차 플랫 배선(1805)은 ASD(100)로부터 목적지 장치(117)로 연장할 수 있다. ASD(100)가 1차 플랫 배선(105)에서 배선 폴트를 검출하면, ASD(100)는 1차 플랫 배선(105)에 연결된 릴레이(310)를 열린 위치로 유지할 수 있으며, 이에 의해 1차 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. ASD(100)는 부하(125)에 전력을 공급하기 위하여 2차 플랫 배선(1805)에 연결된 릴레이를 닫아 2차 플랫 배선(1805)의 수전을 허용할 수 있다. 2차 플랫 배선(1805)은 1차 플랫 배선(105)과 동일하게 ASD(100)에 의해 모니터링될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, ASD(100)의 제어 유닛(312) 또는 이 대신에 ASD(100)의 안전 요소는 사용자에게 2차 플랫 배선(1805)에 대한 변동의 표시를 제공할 수 있다. 이 표시는 2차 플랫 배선(1805)에 대한 ASD(100)에 의한 변동을 표시하는 LED를 활성화시키는 것과 같은 임의의 제어 동작일 수 있다. 취해질 수 있는 다른 제어 동작은 2차 플랫 배선(1805)에 대한 ASD(100)의 변동을 나타내는 메시지의 전송이다. 이 메시지는, 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 ASD(100), 중앙 허브 또는 제어 패널, 또는 다른 목적지로 전송될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, ASD(100) 또는 ASD(100)에 포함된 소스 장치(103)는 직렬로 연결된 2 이상의 목적지 장치(117)와 관련하여 사용될 수 있다. 도 19는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 단일 소스 장치(103)에 의해 지원되는 직렬 구성의 여러 목적지 장치(117a-n)에 대한 개략도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, ASD(100)에 포함된 단일 소스 장치(103)는 소스 장치(103)에서 일련의 목적지 장치(117a-n)로 가는 플랫 배선(105)을 모니터링할 수 있다. 목적지 장치(117a-n)의 각각은 콘센트 조립체 또는 리셉터클과 같은 전기 부하일 수 있다. 이러한 종류의 구성은 애드-리셉터클(add-a-receptacle) 구성 또는 데이지 체인(daisy chain) 구성으로도 불릴 수 있다. 임의의 개수의 ASD 및/또는 목적지 장치가 직렬로 연결될 수 있다는 것이 이해될 것이다
도 19에 도시된 바와 같이, 플랫 배선(105)은 각 목적지 장치(117a-n)를 통해 소스 장치(103)로부터 연장할 수 있다. 플랫 배선(105)의 입력 세그먼트는 각 목적지 장치(117a-n)에서 단말될 수 있으며, 그 다음, 플랫 배선(105)의 새로운 출력 세그먼트는 다음 목적지 장치(117a-n)를 연결하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트는 소스 모듈(110)을 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트가 단말되는 제1 목적지 장치(117a)의 목적지 모듈(120)로 연결할 수 있다. 그 다음, 플랫 배선(105)의 개별 세그먼트는 제1 목적지 장치(117a)를 제2 목적지 장치(117b)로 연결할 수 있다. 이러한 패턴은 플랫 배선(105)이 최종 목적지 장치(117n)에 도달할 때까지 계속될 수 있다. 이 대신에, 플랫 배선(105)의 단일 세그먼트가 모든 목적지 장치(117a-n)를 연결하는데 사용될 수 있다. 각 목적지 장치(117a-n)는 플랫 배선(105)의 각 도체를 목적지 장치(117a-n)로 연결하는 적합한 단말을 이용하여 플랫 배선(105)에 연결될 수 있다. 플랫 배선(105)을 목적지 장치(117)에 연결하는데 사용되는 각 목적지 장치(117)의 목적지 모듈(120) 및 확장 모듈(122) 내에서의 목적지 지점은 단말 블록, 크림프-온 단말, 플러그 및 소켓 커넥터, IDC(insulation displacement connector), CPC(conductor penetration connector), 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이해될 임의의 다른 적합한 커넥터를 포함할 수 있다.
각 목적지 장치(117a-n)는 다음 목적지 장치(117a-n)로 플랫 배선(105)에 의해 운반된 신호를 통과시키기 위하여 ASD(100)와 통신하고 이에 의해 제어되는 릴레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 목적지 장치(117a)는 플랫 배선(105)에 의해 운반된 전력 및/또는 신호를 제2 목적지 장치(117b)로 통과시키는 릴레이를 포함할 수 있다. 플랫 배선이 릴레이가 필요 없는 지점인 최종 목적지 장치(117n)에 도달할 때까지 플랫 배선(105)은 각 목적지 장치(117a-n-1)를 통해 릴레이될 수 있다. 선택적으로, 각 목적지 장치(117)는 목적지 장치(117)로부터 다음 하류 목적지 장치로 연장하는 플랫 배선(105)을 테스트하는데 사용되는 DWI 요소(340)를포함할 수 있다. 릴레이는 각 릴레이가 최소 시간 구간 동안 전력을 공급받은 후에 활성화되거나 닫힐 수 있는 것을 의미하는 시간 지연 릴레이일 수 있다. 각 릴레이가 활성화되기 전에 전력을 공급받는데 필요한 시간 구간은, 예를 들어, 대략 375 ms와 같은 플랫 배선(105)의 다음 하류 세그먼트를 테스트하는데 충분한 시간 구간일 수 있다. 또한, 각 릴레이가 활성화되기 전에 전력을 공급받는데 필요한 시간 구간은 조정 가능한 시간 구간일 수 있다. 릴레이에 대한 대체물로서, 릴레이를 포함하는 목적지 장치(117a-n)를 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 각 목적지 장치(117a-n)는 ASD(100)와 통신하고, 플랫 배선(105)에서의 흠을 분리하는데 사용되는 제어 유닛 또는 다른 제어 논리부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 각 목적지 장치(117a-n)는 아래에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같으 ASD(100)와 통신할 수 있다. ASD(100)가 플랫 배선(105)을 모니터링하는 동안, 오배선 또는 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출되면, 오배선 또는 폴트는 릴레이를 사용함으로써 ASD(100)에 의해 분리될 수 있다. 예로써, ASD(100)의 릴레이(310)가 닫히기 전에, ASD(100)는 오배선 또는 폴트에 대하여 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. ASD(100)는 먼저 소스 모듈(110)과 제1 목적지 장치(117a)의 목적지 모듈(120) 사이로 가는 플랫 배선(105)을 테스트할 수 있다. 오배선 또는 폴트가 검출되면, ASD(100)는 릴레이(310)를 열린 위치로 유지하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트에서 오배선 또는 폴트가 검출되지 않는다면, ASD(100)는 플랫 배선(105)의 결합된 제1 세그먼트 및 제1 목적지 장치(117a) 및 제2 목적지 장치(117b)를 연결하는 플랫 배선(105)의 제2 세그먼트를 테스트할 수 있다. 오배선 또는 폴트가 검출된다면, ASD(100)는 플랫 배선(105)의 수전을 방지하거나, 열린 상태를 유지하도록 릴레이를 명령하는 신호를 제1 목적지 장치(117a)의 릴레이로 전송할 수 있다. 그 다음, 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트는 수전되어 부하가 전력을 공급받기 위하여 제1 목적지 장치(117a)로 연결될 수 있게 허용한다; 그러나, 제1 목적지 장치(117a)로부터 라인 아래로 연결된 목적지 장치(117b-n)의 어떤 것도 전력을 공급받지 못할 것이다. 따라서, 플랫 배선(105)의 오배선 또는 폴트는 ASD(100)에 의해 분리될 수 있으며, 오배선 또는 폴트를 포함하는 플랫 배선 세그먼트 이전에 ASD(100)에 연결된 임의의 목적지 장치(117a-n)가 식별되어 전력을 공급받도록 허용될 수 있다. 다른 플랫 배선 세그먼트는 전력을 공급받는 것이 방지될 수 있다. 다른 예로써, ASD(100)가 플랫 배선(105)이 수전되어 있는 동안 플랫 배선(105)에서 오배선 또는 폴트를 검출하면, ASD(100)는 릴레이(310)를 개방시켜 플랫 배선(105)을 단전할 수 있다. 그 다음, ASD(100)는 오배선 또는 폴트가 발생하는 플랫 배선(105)의 세그먼트를 분리하기 위한 위에서의 예에서 설명된 방법을 이용할 수 있으며, ASD(100)는 오배선 또는 폴트가 발생한 플랫 배선(105)의 세그먼트까지 플랫 배선(105)의 수전을 허용할 수 있다. 다른 예로써, 증가식 테스트(incremental test)와 관련된 시간 지연을 방지하기 위하여, 플랫 배선(105)(또는, 2 이상의 플랫 배선 세그먼트)의 전체 길이가 플랫 배선(105)의 수전 전에 테스트될 수 있다. 이를 달성하기 위하여, 각 목적지 장치(117a-n)에서의 릴레이는 닫힐 수 있으며, 테스트 신호는 ASD(100)에 의해 플랫 배선(105)을 통해 통신될 수 있다. 오배선 또는 폴트가 플랫 배선(105)에서 검출되면, 전술된 증가식 방법이 오배선 또는 폴트를 분리하는데 사용될 수 있다.
이 대신에, 각 목적지 장치(117a-n)가 DWI 요소(340)를 포함하면, 각 목적지 장치(117a-n)는 플랫 배선(105)의 세그먼트가 수전되기 전에 플랫 배선(105)의 다음 하류 세그먼트를 테스트할 수 있다. 또한, 각 목적지 장치(117a-n)의 DWI 요소(340)에 의해 수행된 테스트는 플랫 배선(105)에서 오배선 또는 폴트를 분리하는데 사용되어 플랫 배선(105)의 오배선되거나 폴트가 난 세그먼트가 및 임의의 하류 플랫 배선 세그먼트가 전력을 공급받는 것이 방지될 수 있다. 예로써, ASD(100)는 먼저 소스 모듈(110)과 제1 목적지 장치(117a)의 목적지 모듈(120) 사이로 가는 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트를 테스트할 수 있다. 오배선 또는 폴트가 검출되면, ASD(100)는 릴레이(310)를 열린 위치로 유지하여 플랫 배선(105)의 수전을 방지할 수 있다. 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트에서 오배선 또는 폴트가 검출되지 않으면, ASD(100)는 플랫 배선(105)의 제1 세그먼트가 수전되는 것을 허용할 수 있다. 그 다음, 제1 목적지 장치(117a)의 DWI 요소(340)는 제1 목적지 장치(117a)와 제2 목적지 장치(117b)를 연결하는 플랫 배선(105)의 제2 세그먼트를 테스트할 수 있다. 오배선 또는 폴트가 검출되면, 제1 목적지 장치(117a)는 제1 목적지 장치(117a)의 릴레이를 열어서 플랫 배선(105)의 제2 세그먼트의 수전을 방지할 수 있다. 그러나, 플랫 배선(105)의 제2 세그먼트에서 오배선 또는 폴트가 검출되지 않으면, 제1 목적지 장치(117a)는 플랫 배선(105)의 제2 세그먼트가 수전되는 것을 허용할 수 있다. 목적지 장치(117a)로부터의 하류에 있는 목적지 장치(117b-n)는 제1 목적지 장치(117a)와 동일한 기능을 포함할 수 있다. 따라서, 플랫 배선(105)에서의 오배선 또는 폴트는 ASD(100)에 의해 분리될 수 있으며, 플랫 배선(105)의 오배선되거나 폴트가 있는 세그먼트 전의 ASD(100)에 연결된 임의의 목적지 장치(117a-n)가 식별되어 전력을 공급받는 것이 허용될 수 있다. 다른 플랫 배선 세그먼트는 전력을 공급받는 것이 방지될 수 있다. 다른 예로써, 플랫 배선(105)이 수전되어 있는 동안 ASD(100)가 플랫 배선(105)에서 오배선 또는 폴트를 검출한다면, ASD(100)는 릴레이(310)를 열어서 플랫 배선(105)을 단전할 수 있다. 그 다음, ASD(100)와 목적지 장치(117a-n)는 오배선 또는 폴트가 발생한 플랫 배선(105)의 세그먼트를 분리하기 위한 앞에서의 예에서 설명된 방법을 사용할 수 있으며, ASD(100) 및 목적지 장치(117a-n)는 오배선 또는 폴트가 발생한 플랫 배선(105)의 세그먼트까지 플랫 배선(105)의 수전을 허용할 수 있다.
더하여, 플랫 배선(105)의 여러 세그먼트가 각 목적지 장치(117a-n)를 연결하는데 사용된다면, 도 17을 참조하여 위에서 설명된 바와 같이, ASD(100)는, 플랫 배선(105)으로 전송된 신호를 1차 플랫 배선 세그먼트가 아닌 2차 플랫 배선 세그먼트를 통하는 경로를 갖도록, 각 목적지 장치(117a-n)에서의 스위치가 토글될 수 있게 할 수 있다. 플랫 배선(105)의 수전 전에, 이전의 예를 이용하여, 제1 목적지 장치(117a) 및 제2 목적지 장치(117b)를 연결하는 플랫 배선(105)의 세그먼트에서 오배선 또는 폴트가 존재한다면, 제1 목적지 장치(117a)과 제2 목적지 장치(117b)을 1차 플랫 배선 세그먼트가 아닌 2차 플랫 배선 세그먼트로 연결하는 플랫 배선의 세그먼트를 스위칭하기 위하여, ASD(100)는 제1 목적지 장치(117a)에서의 스위치가 토글되도록 할 수 있다. 이 시점에서, ASD(100) 및/또는 목적지 장치(117a-n)는 제1 목적지 장치(117a)와 제2 목적지 장치(117b)를 연결하는 플랫 배선(105)의 2차 세그먼트를 테스트함으로써 플랫 배선(105)의 테스트를 재개할 수 있다.
도 20은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 여러 소스 장치(103a-d)가 실내에서 여러 플랫 배선(105a-d)을 모니터링하는 중앙 장치를 형성하는 시스템에 대한 개략도이다. 도 19에 도시된 바와 같이, 2 이상의 소스 장치(103a-d)는 결합된 장치로부터 연장하는 플랫 배선(105a-d)의 다수의 지선을 모니터링할 수 있는 단일 장치로 조립될 수 있다. 따라서, 결합된 장치는 여러 플랫 배선 지선(105a-d)을 제어할 수 있는 중앙 장치를 형성할 수 있다. 각 플랫 배선 지선(105a-d)은 목적지 장치(117a-d)에서 단말될 수 있다. 예를 들어, 결합된 소스 장치(103a-d)는 실내의 벽 내에, 그 위에, 또는 그 근처에 배치될 수 있으며, 개별 플랫 배선 지선(105a-d)은 결합된 소스 장치로부터 실내의 각 벽으로 연장될 수 있다. 그 다음, 결합된 소스 장치 내에서의 개별 ASD는 결합된 장치로부터 연장하는 하나 또는 그 이상의 플랫 배선 지선(105a-d)을 모니터링할 수 있다. 도 19의 중앙 장치가 소스 장치(103a-d)의 결합으로써 도시되지만, 본 발명의 실시예에 따라 단일 장치가 여러 플랫 배선 지선(105a-d)을 모니터링하는데 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 21은 본 발명의 일 양태의 예시적인 실시예에 따라 중앙 허브(2105)에 의해 모니터링되는 소스 장치(103)의 네트워크를 포함하는 플랫 배선 네트워크(2100)에 대한 개략도이다. 각 소스 장치(103)는 소스 장치(103)에 연결된 플랫 배선 지선(105)을 모니터링할 수 있는 하나 또는 그 이상의 ASD(100)를 포함할 수 있다. 종래 기술에 따른 배선 및/또는 플랫 배선(105)일 수 있는 하나 또는 그 이상의 전기 배선(2110)이 공통의 회로 차단기 박스와 관련될 수 있는 중앙 허브(2105) 사이에서 건물의 각 방으로 연결된 네트워크가 구축될 수 있다. 이러한 전기 배선(2110) 각각은 개별 방에서 소스 장치(103)로 연결될 수 있다. 따라서, 각 소스 장치(103)는 전체 방을 서비스하는 전력 센터로서 사용될 수 있다. 이러한 배선 방법은, 예를 들어, 일부 오래된 가정과 같은 벽 리노베이션이 실용적이지 않는 가정을 재배선하기 위한 저렴한 방법일 수 있다. 전기 배선이 중앙 허브(2105)에서 방으로 연장하면, 플랫 배선(105)은 각 방의 벽 또는 방의 천장 또는 바닥으로 전력을 분배하기 위한 경제적이고 알맞은 방법이 된다. 소스 장치(103)는 실내에서의 전기 배선(2110)과 플랫 배선(105) 지선 회로 사이의 게이트웨이를 제공함으로써 각 방에 서비스하는 전력 센터 역할을 할 수 있다. 전술한 바와 같이, 플랫 배선(105) 지선 회로의 각각은 하나 또는 그 이상의 목적지 장치(117)로 연결될 수 있다. 도 21에 도시된 각 소스 장치(103)가 하나 또는 그 이상의 플랫 배선(105) 지선 회로를 모니터링할 수 있는 단일 ASD(100)를 포함할 수 있으며, 또는, 이 대신에, 각 소스 장치(117)는 도 20을 참조하여 앞에서 설명된 바와 같이, 플랫 배선(105) 지선 회로를 모니터링하기 위한 2 이상의 ASD(100)를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
방 내에서, 각 소스 장치(103)는 플랫 배선(105) 지선 회로를 이용하여 임의의 벽, 천장 및 바닥을 서비스할 수 있다. 각 소스 장치(103)는 연결된 플랫 배선(105) 지선 회로를 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 각 소스 장치(103)는 회로 안전 및 수전 상태를 모니터링하기 위하여 플랫 배선(105)으로 지선 회로 목적지 장치(117)와 통신할 수 있다. 앞에서 논의된 바와 같이, 목적지 장치(117)는 릴레이, 검출 회로 및/또는 목적지 장치(117)가 연결된 플랫 배선 지선 회로(105)를 모니터링하는 소스 장치(117)와 통신하는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 따라서, 플랫 배선 네트워크의 임의의 세그먼트는 흠이 그 세그먼트에 검출된다면 분리되어 차단될 수 있다. 또한, 각 소스 장치(117)는 벽의 표면에 실장되거나 방 내의 벽 내부에 장착되거나, 그 근처에 위치될 수 있다.
또한, 각 소스 장치(103)는 중앙 허브(2105)와 통신할 수 있다. 바람직하게는, 중앙 허브는 회로 차단기 근처에 또는 적어도 그 건물 내에 위치된다. 그러나, 중앙 허브(2105)가 빌딩에 대하여 원격으로 배치되는 것도 가능하다. 중앙 허브(2105)는 각 소스 장치(103)로부터 데이터를 수집하고 건물 내의 모든 지선 회로(105)에 대하여 안전 및 수전 상태를 제공할 수 있다. 또한, 중앙 허브(2105)는 벽의 표면에 실장되거나 그 내부에 장착될 수 있다.
플랫 배선(105)의 오배선 또는 폴트가 임의의 주어진 지선 회로에서 검출되면, 중앙 허브(2105) 또는 그 지선 회로를 제어하는 소스 장치(103) 중 어느 하나 또는 그 모두는 그 지선 회로를 사용가능하지 않은 상태가 되게 하고 그것을 다른 지선으로부터 분리할 수 있다. 이 대신에, 소스 장치(103)에 연결된 하류의 목적지 장치(117)는 오배선되거나 폴트가 있는 지선 회로를 사용가능하지 않은 상태가 되게 하고 그것을 다른 지선으로부터 분리할 수 있다. 다른 말로 하면, 그 지선 회로는 수전되는 것이 허용되지 않을 수 있다. 이러한 방법으로 오배선되거나 폴트가 있는 지선 회로는 다른 지선 회로의 적어도 일부가 영향을 받지 않도록 하면서 사용가능하지 않는 상태로 될 수 있다. 따라서, 플랫 배선(105)의 관통 또는 플랫 배선(105)의 도체의 오배선은 플랫 배선 네트워크의 단지 한 지선에서만 전력 손실을 가져다 줄 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 플랫 배선(105)은 신호를 통신하는데 사용될 수 있다. 이 신호는 플랫 배선 네트워크에서의 임의의 장치 또는 플랫 배선(105)에 대한 플랫 배선 지로 회로 사이에서 통신될 수 있다. 예를 들어, 도 20을 참조하면, 신호는 소스 장치(103)의 ASD(100)와 임의의 목적지 장치(117a-n) 사이에서 플랫 배선(105)을 통해 통신될 수 있다. 유사하게, 도 21을 참조하면, 신호는 한 소스 장치(103)로부터 다른 소스 장치(103)로 또는 중앙 허브(2105)와 한 소스 장치(103) 사이에서 플랫 배선(105)을 통해 통신될 수 있다. 그러나, 플랫 배선 네트워크 또는 플랫 배선 지선 회로에서의 장치는 배선, 도체 또는 플랫 배선(105)의 외부에 있는 광섬유를 통해, 또는 이 대신에, 예를 들어 무선 LAN(wireless local area network)를 통하는 것과 같이 무선 통신 수단을 통해 서로 통신할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
통신 신호는 플랫 배선(105)의 도체를 통해 전송될 수 있다. 개별 통신 신호는 플랫 배선(105)의 개별 도체 각각을 통해 전송될 수 있다. 신호는, 예를 들어, 도 9B를 참조하여 앞에서 설명된 여기 회로와 같은 여기 회로에 의해 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체 각각으로 전송될 수 있다. 그 다음, 이 신호는, 예를 들어, 도 9B를 참조하여 앞에서 설명된 감지 회로와 같은 감지 회로에 의해 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로부터 식별되고 판독된다. 예로써, 플랫 배선(105)의 접지 도체(220, 225)는 통신 신호를 위하여 사용될 수 있다. 접지 도체(220, 225)로 통신되는 신호는 대략 0.1 내지 5.0 V의 범위에 있는 저전압 신호일 수 있다. 또한, 접지 도체(220, 225)로 통신되는 신호의 주파수는 대략 1000 Hz 또는 그보다 높은 주파수일 수 있다. 통상, 접지 도체(220, 225)에 존재하는 전압 또는 전류는 없다; 따라서, 접지 도체(220, 225)는 플랫 배선(105)이 완전히 수전되었을 때에도 통신 신호를 전송하는데 유익하게 사용될 수 있다. 접지 도체(220, 225)와 유사하게, 통신 신호는 플랫 배선(105)의 복귀 도체(210, 215)로 통신될 수 있다. 복귀 도체(210, 215)로 통신되는 신호는 대략 0.1 내지 5.0 V의 범위에 있는 저전압 신호일 수 있다. 또한, 복귀 도체(210, 215)로 통신되는 신호의 주파수는 대략 1000 Hz 또는 그보다 높은 주파수일 수 있다. 신호는 플랫 배선(105)이 수전되어 있는 동안 플랫 배선(105)의 도체로 통신될 수 있다. 신호가, 예를 들어, 신호를 식별하는데 사용될 수 있는 신호 헤드와 같은 적합한 식별자를 포함하여, 이에 따라, ASD(100)의 하나 또는 그 이상의 안전 요소에 의한 잘못된 트립을 방지할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
또한, 통신 신호는 플랫 배선(105)의 수전 도체(205)로 전송될 수 있다. 수전 도체(205)로 통신되는 신호는 대략 0.1 내지 5.0 V의 범위에 있는 저전압 신호일 수 있다. 또한, 수전 도체(205)로 통신되는 신호의 주파수는 대략 1000 Hz 또는 그보다 높은 주파수일 수 있다. 플랫 배선(105)이 수전될 때와 플랫 배선(105)이 수전되지 않을 때 모두에서 신호는 수전 도체(205)로 전송될 수 있다. 본 개시 내용과 관련하여 사용된 플랫 배선(105)에 따라, 수전된 플랫 배선(105)은 대략 50 - 60 Hz의 주파수에서 대략 110-130 V(북미 애플리케이션에 대하여) 또는 대략 230-250 V(유럽 애플리케이션에 대하여)의 전압 신호를 운반할 수 있다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 통신 신호는 PLC(power line carrier) 또는 BPL(broad over power line) 기술을 이용하여 수전 도체(205)로 여전히 통신될 수 있다. 수전 도체(205)로 전송되는 PLC 또는 BPL 신호는 대략 0.1 내지 20 V의 전압을 가질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 수전 도체(205)로 통신된 신호의 전압은 대략 0.1 내지 5 V의 전압일 수 있다. 또한, 수전 도체(205)로 전송되는 PLC 또는 BPL 신호는 대략 1 MHz보다 더 큰 주파수를 가질 수 있다. 예를 들어, 대략 40 MHz까지의 또는 그 이상의 주파수가 본 발명과 함께 사용될 수 있지만, 이 주파수는 대략 2 내지 20 MHz의 범위에 있을 수 있다. 또한, 앞에서 논의된 바와 같이, 신호는 적합한 식별자를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 플랫 배선(105)의 하나 또는 그 이상의 도체로 전송된 통신 신호는 플랫 배선(105)에 의해 연결된 장치 사이에 통신을 구축하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 통신 신호는 2개의 ASD(100) 사이, ASD(100)와 목적지 장치(117) 사이, 또는 ASD(100)와 중앙 허브(2105) 사이에서 통신을 구축하는데 사용할 수 있다. 또한, 통신 신호는 통신 프로토콜에 따라 플랫 배선(105)에 의해 연결된 장치에 의해 플랫 배선(105)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 통신 신호는 UDP(user datagram protocol)을 통해, TCP(transmission control protocol)을 통해, 또는 다른 프로토콜을 통해 전송될 수 있다. 또한, 통신 신호는 플랫 배선(105)에 의해 연결된 2개의 장치 사이의 연결을 구축하는데 이용될 수 있다. 구축된 연결은 포인트-투-포인트(point-to-point) 연결일 수 있으며, 또는 피어-투-피어(pear-to-pear)나 LAN 연결과 같은 일부 다른 종류의 연결일 수 있다.
설명된 본 발명에 대한 많은 수정물 및 다른 실시예가 전술한 본 발명에 대한 상세한 설명 및 관련된 도면에서 제공된 교시 내용의 혜택을 받은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 떠오를 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며, 그 수정물 및 다른 실시예들이 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 포함되도록 의도된다는 것이 이해되어야만 한다. 본 명세서에서 특정 용어가 사용되었지만, 이들은 일반적이고 설명적 의미로만 사용되었으며 한정의 목적을 위하여 사용되지 않는다.

Claims (30)

  1. 라인측 전원에 연결되고 상기 라인측 전원으로부터 전력 신호를 공급받도록 구성된 라인측 입력부;
    적층 구조로 배열된 적어도 하나의 플랫 수전(electrifiable) 도체, 적어도 하나의 플랫 복귀(return) 도체 및 적어도 하나의 플랫 접지 도체를 포함하는 전기 플랫 배선에 연결되도록 구성된 플랫 배선 연결부;
    상기 전기 플랫 배선으로의 상기 전력 신호의 통신을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 릴레이; 및
    오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 테스트하고, 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛;
    을 포함하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 릴레이와 상기 제어 유닛은 능동 안전 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대 하여 상기 라인측 전원을 테스트하고, 상기 라인측 전원의 테스트 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 사용되는 적어도 하나의 반응성 안전 요소와 관련된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반응성 안전 요소는 상기 전기 플랫 배선의 수전에 이어서 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반응성 안전 요소는 GFCI(ground fault circuit interrupter), AMC(acr mitigation circuit) 요소, 과전류 보호 안전 요소, 및 접 지 전류 모니터링 안전 요소로 이루어진 그룹 중 하나 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 이용되는 적어도 하나의 예방성 안전 요소와 관련된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 상기 전기 플랫 배선의 수전 전에 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 라인측 배선 완전성 요소 및 부하측 배선 완전성 요소로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 상기 라인측 전원과 관련된 하나 또는 2 이상의 도체를 식별하고 식별된 상기 하나 또는 2 이상의 도체가 상기 라인측 입력에 단말되었는지 판단하도록 구성된 상기 라인측 배선 완전성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 상기 전기 플랫 배선의 적어도 하나의 도체로 적어도 하나의 테스트 신호를 통신하고, 하나 또는 2 이상의 복귀 신호에 대하여 하나 또는 2 이상의 도체를 모니터링하고, 상기 하나 또는 2 이상의 복귀 신호에 기초하여 오배선 또는 배선 폴트가 존재하는지를 판단하도록 구성된 상기 부하측 배선 완전성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 소스 장치.
  12. 능동 안전 장치 및 제1 플랫 배선 단말을 포함하며, 라인측 전원에 연결되도록 구성된 소스 장치;
    제2 플랫 배선 단말을 포함하는 목적지 장치; 및
    상기 제1 플랫 배선 단말에 연결된 제1 단과 상기 제2 플랫 배선 단말에 연결된 제2 단을 구비하고, 적층 구조로 배열된 적어도 하나의 플랫 수전(electrifiable) 도체, 적어도 하나의 플랫 복귀(return) 도체 및 적어도 하나의 플랫 접지 도체를 포함하는, 전기 플랫 배선;
    을 포함하며,
    상기 능동 안전 장치는 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 모니터링하고, 상기 모니터링의 결과에 기초하여 상기 라인측 전원으로부터 상기 전기 플랫 배선으로의 통신을 제어하는 전기 플랫 배선 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 능동 안전 장치는 오배선에 대하여 상기 라인측 전원을 모니터링하고, 상기 라인측 전원의 모니터링 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 전력 신호의 통신을 제어하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 목적지 장치는 적어도 하나의 전기 부하에 연결되도록 구성된 적어도 하나의 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 능동 안전 장치는 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 이용되는 적어도 하나의 반응성 안전 요소와 관련된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 반응성 안전 요소는 GFCI(ground fault circuit interrupter), AMC(acr mitigation circuit) 요소, 과전류 보호 안전 요소, 및 접지 전류 모니터링 안전 요소로 이루어진 그룹 중 하나 또는 2 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 능동 안전 장치는 상기 전기 플랫 배선의 테스트에 이용되는 적어도 하나의 예방성 안전 요소와 관련된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 예방성 안전 요소는 라인측 배선 완전성 요소 및 부하측 배선 완전성 요소로 이루어진 그룹 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선 시스템.
  19. 소스 및 목적지 사이에서 단말되고, 적층 구조로 배열된 적어도 하나의 플랫 수전(electrifiable) 도체, 적어도 하나의 플랫 복귀(return) 도체 및 적어도 하나의 플랫 접지 도체를 포함하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법에 있어서,
    오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체를 테스트하는 단계; 및
    상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 전원으로부터 상기 전기 플랫 배선으로의 전력 신호 통신을 제어하는 단계;
    를 포함하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체를 테스트하는 단계는,
    상기 하나 또는 2 이상의 도체의 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나를 식별하는 단계; 및
    배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나를 식별하는 것에 응답하여, 상기 전기 플랫 배선으로의 상기 전력 신호의 통신을 중단함으로써 상기 전기 플랫 배선을 단전하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 비정상 상태를 식별하는 단계는,
    상기 전기 플랫 배선의 수전 도체에서 기설정된 임계값보다 더 큰 전류 신호를 식별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 비정상 상태를 식별하는 단계는,
    상기 전기 플랫 배선의 접지 도체에서 전류 신호를 식별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  23. 제20항에 있어서
    상기 비정상 상태를 식별하는 단계는,
    상기 전기 플랫 배선의 수전 도체와 상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 복귀 도체 사이의 기설정된 임계값보다 더 큰 전류 차이를 식별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체를 테스트하는 단계는,
    상기 전력 신호를 상기 플랫 배선으로 통신하기 전에 상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체를 테스트하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체를 테스트하는 단계는,
    상기 전기 플랫 배선의 적어도 하나의 도체로 적어도 하나의 테스트 신호를 통신하는 단계; 및
    상기 전기 플랫 배선의 하나 또는 2 이상의 도체 중 적어도 하나를 복귀 신호에 대하여 모니터링하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  26. 제19항에 있어서,
    적어도 하나의 오배선에 대하여 상기 전원을 모니터링하는 단계; 및
    상기 모니터링의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 전원으로부터 상기 전기 플랫 배선으로의 상기 전력 신호의 통신을 제어하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선을 모니터링하는 방법.
  27. 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치에 있어서,
    소스 장치와 목적지 장치 사이에 연결되고, 적층 구조로 배열된 적어도 하나의 플랫 수전(electrifiable) 도체, 적어도 하나의 플랫 복귀(return) 도체 및 적어도 하나의 플랫 접지 도체를 포함하는 전기 플랫 배선으로 상기 능동 안전 장치와 관련된 라인측 전원으로부터의 전력 신호 통신을 제어하도록 구성된 적어도 하나의 릴레이; 및
    오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 전기 플랫 배선을 테스트하고, 상기 테스트의 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 구성된 제어 유닛;
    을 포함하며,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는데 이용되는 적어도 하나의 안전 요소와 관련된,
    전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 오배선, 배선 폴트 또는 비정상 상태 중 적어도 하나에 대하여 상기 라인측 전원을 테스트하고, 상기 라인측 전원의 테스트 결과에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 적어도 하나의 릴레이의 작동을 제어하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 수전에 이어서 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는 적어도 하나의 반응성 안전 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치.
  30. 제27항에 있어서,
    상기 제어 유닛은 상기 전기 플랫 배선의 수전 이전에 상기 전기 플랫 배선을 테스트하는 적어도 하나의 예방성 안전 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 플랫 배선과 사용하기 위한 능동 안전 장치.
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