KR101806560B1 - 아크 플래시 방지 시스템용 중복 시스템, 방법 및 장치 - Google Patents

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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

회로 보호 시스템에 이용하기 위한 허브는 적어도 하나의 센서 장치에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 1 입력 포트를 포함하며, 적어도 하나의 센서 장치는 광원 및 적어도 하나의 광 센서를 포함한다. 허브는 또한 적어도 하나의 제어기에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 1 출력 포트, 및 제 1 입력 포트 및 제 1 출력 포트에 통신 가능하게 결합되는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 광원에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 제 1 입력 포트를 통해 적어도 하나의 광 센서로부터 센서 상태 신호를 수신하며 적어도 부분적으로 센서 상태 신호에 기초로 하여 제 1 출력 포트를 통해 허브 상태 신호를 적어도 하나의 제어기로 송신하도록 구성된다.

Description

아크 플래시 방지 시스템용 중복 시스템, 방법 및 장치{REDUNDANT SYSTEMS, METHODS, AND APPARATUS FOR USE IN ARC FLASH PREVENTION SYSTEMS}
본원에 기술된 실시예들은 일반적으로 전력 분배 시스템에 관한 것으로서, 특히 전력 분배 시스템과 함께 사용하기 위한 아크 플래시(arc flash) 검출 및 완화 시스템에 관한 것이다.
공지된 전력 회로 및 개폐장치(switchgear)는 일반적으로 공기, 기체 또는 고체 유전체와 같은 절연체에 의해 분리되는 도체를 가지고 있다. 그러나, 도체가 서로 너무 근접하게 위치되거나 도체 사이의 전압이 도체 사이의 절연체의 절연 특성을 초과하면, 아크가 발생할 수 있다. 도체 사이의 절연체는 이온화될 수 있으며, 이는 절연체를 도통하게 해서, 아크 플래시를 형성할 수 있다.
아크 플래시는 2개의 위상 도체 사이, 위상 도체와 중성 도체 사이 또는 위상 도체와 접지점 사이의 결함으로 인한 에너지의 급속한 방출에 의해 유발된다. 아크 플래시 온도는 20,000℃에 도달하거나 이를 초과할 수 있으며, 이는 도체 및 인접한 장비를 기화시킬 수 있다. 더욱이, 아크 플래시는 열 뿐만 아니라, 강렬한 광, 압력파 및/또는 음파의 형태로 도체 및 인접한 장비를 손상시키기에 충분한 에너지를 상당히 방출시킬 수 있다. 그러나, 아크 플래시를 발생시키는 결함의 전류 레벨은 일반적으로 단락 회로의 전류 레벨보다 낮기 때문에, 회로 차단기가 특히 아크 결함 조건을 처리하도록 설계되지 않으면, 회로 차단기는 일반적으로 트립(trip)하지 않거나 지연된 트립을 나타낸다. 비록 기관 및 표준들(agencies and standards)이 개인 방호복 및 장비의 사용을 강제함으로써 아크 플래시 문제를 규제하기 위해 존재하지만, 아크 플래시를 제거하는 규정에 의해 확립된 어떤 장치도 존재하지 않는다.
퓨즈 및 회로 차단기와 같은 표준 회로 보호 장치는 일반적으로 아크 플래시를 완화하기에 충분히 빠르게 반응하지 않는다. 상당히 빠른 응답을 나타내는 하나의 공지된 회로 보호 장치는 아크 플래시 포인트로부터 전기적 에너지를 분리하도록 전기적 "단락 회로"를 의도적으로 생성시킴으로써 기계적 및/또는 전자-기계적 프로세스를 이용하는 전기적 "크로바(crowbar)"이다. 이와 같은 의도적 단락 회로 결함은 이때 퓨즈 및 회로 차단기를 트립하여 소거된다. 그러나, 크로바를 이용하여 생성된 의도적 단락 회로 결함은 인접한 전기적 장비를 통해 상당한 전류 레벨이 흐르게 하여 여전히 장비를 손상시킬 수 있다.
광 센서는 아크 플래시 동안에 방출되는 광의 존재를 검출하는데 이용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 센서는 종종 약한 광에도 민감하기 때문에, 또한 비 아크 플래시(non-arc-flash) 광을 검출하여, 회로 보호 장치의 "방해 트립(nuisance trip)"을 트리거한다. 예컨대, 전형적 아크 플래시 이벤트는 아크 플래시 이벤트로부터 3 내지 4 피트의 거리에서 100,000 럭스의 정도의 광속으로 광을 발생시킬 수 있지만, 공지된 광 센서는 일반적으로 700 럭스 또는 그 이하에서 포화시킨다(saturate). 트립 동안의 회로 차단기, 공간 조명(space lighting) 또는 직사 광선에 의해 방출되는 광으로 광 센서가 아크 플래시 이벤트를 거짓 검출할 수 있다. 아울러, 광 센서의 고장에 의해 장비가 아크 플래시에 취약한 개폐장치 구획(compartment) 내에 남겨질 수 있다.
따라서, 아크 플래시와 관련된 광의 중복(redundant) 검출을 위한 각 구획 내의 복수의 센서를 이용하는 것이 바람직하다. 아울러, 적어도 하나의 구성 요소의 고장으로 인해 전력 분배 장비에 대한 광범한 손상을 유발시키는 아크 플래시의 가능성을 더 감소시키도록 중복 통신 허브 및/또는 시스템 제어기를 이용하는 것이 바람직하다.
일 양태에서, 회로 보호 시스템에 이용하기 위한 허브가 제공된다. 허브는 적어도 하나의 센서 장치에 통신 가능하게(communicatively) 결합하도록 구성되는 제 1 입력 포트를 포함하며, 적어도 하나의 센서 장치는 광원 및 적어도 하나의 광 센서를 포함한다. 허브는 또한 적어도 하나의 제어기에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 1 출력 포트, 및 제 1 입력 포트 및 제 1 출력 포트에 통신 가능하게 결합되는 프로세서를 포함한다. 프로세서는 광원에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 제 1 입력 포트를 통해 적어도 하나의 광 센서로부터 센서 상태 신호를 수신하고, 제 1 출력 포트를 통해 허브 상태 신호를 적어도 하나의 제어기로 송신하도록 구성된다. 센서 상태 신호는 광원에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 수신되고, 허브는 쌍 중복 허브(paired redundant hub)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제2 출력 포트를 더 포함하며, 프로세서는 제 2 출력 포트를 통해 허브 상태를 쌍 중복 허브로 송신하도록 구성된다.
다른 양태에서, 중복 광 감지 시스템은 광원 및 적어도 하나의 광 센서를 각각 가진 복수의 센서 장치, 및 회로 보호 장치를 활성화시키도록 구성되는 적어도 하나의 제어기를 포함한다. 중복 광 감지 시스템은 또한 센서 장치 및 제어기에 통신 가능하게 결합되는 적어도 하나의 허브를 포함한다. 허브는 각각의 센서 장치의 광 센서로부터 센서 상태 신호를 수신하고, 제어기로 허브 상태 신호를 송신하며, 센서 상태 신호는 광원에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 수신되고, 허브는 쌍 중복 허브에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 2 출력 포트를 더 포함하며, 프로세서는 제 2 출력 포트를 통해 허브 상태를 쌍 중복 허브(paired redundant hub)로 송신하도록 더 구성되며, 센서 장치 중 하나로부터 아크 플래시 검출 신호를 수신하며, 회로 보호 장치를 활성화시키는데 이용하기 위해 아크 플래시 검출 신호를 제어기로 송신하도록 구성된다.
다른 양태에서, 방법은 복수의 센서 장치의 각각 내에서 광원을 활성화시키는 단계, 및 복수의 센서 장치의 각각으로부터 센서 상태 신호를 수신하는 단계를 포함하며, 센서 상태 신호는 각각의 센서 장치 내의 각각의 광 센서가 대응하는 광 센서에 의해 방출되는 테스트 펄스를 검출하는지를 나타낸다. 방법은 또한 센서 상태 신호에 기초로 하는 각각의 센서 장치의 센서 상태를 판정하는 단계, 적어도 부분적으로 각각의 센서 장치의 센서 상태에 기초로 하는 허브 상태를 판정하는 단계, 및 허브 상태를 나타내는 허브 상태 신호를 중복 허브 및 적어도 하나의 제어기로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 전력 분배 시스템과 함께 사용하기 위한 아크 플래시 검출 및 완화 시스템이 제공된다.
도 1은 예시적인 중복 감지 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 감지 시스템의 한 실시예인 예시적인 디지털 중복 감지 시스템의 개략도이다.
도 3은 도 1에 도시된 감지 시스템의 다른 실시예인 아날로그 중복 감지 시스템의 한 실시예의 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 아날로그 중복 감지 시스템의 선택적 실시예의 개략도이다.
도 5는 도 3에 도시된 아날로그 중복 감지 시스템의 다른 선택적 실시예의 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시된 중복 감지 시스템의 자기 테스트(self-test)를 수행하기 위한 예시적 방법을 도시한 흐름도이다.
중복 광 센서 기반 아크 플래시 검출 시스템에 이용하기 위한 시스템, 방법 및 장치의 예시적 실시예들이 아래에 기술된다. 이들 실시예는 아크 플래시 검출 시스템 내에서 거짓 양성 판독의 가능성을 쉽게 감소시킨다. 예컨대, 이들 실시예는 전체 아크 플래시 검출 시스템이 의도대로 동작하고 있다는 거짓 표시를 유발시킬 수 있는 고장 모드의 수를 감소시킨다. 더욱이, 이들 실시예는 결함 센서, 허브 및/또는 제어기가 수리 및/또는 대체될 수 있기 때문에 아크 플래시 검출 시스템의 이용도를 개선하면서, 시스템은 전력 분배 장비를 계속 모니터링한다. 본원에 기술되는 실시예들은 개폐장치의 배열(line-up) 내에서 모든 잠재적 플래시 포인트를 커버하는 광 센서의 네트워크를 포함하는 아크 플래시 검출 시스템을 제공한다. 이들 센서는 센서 진단을 수행하는 허브와 통신하여, 아크 억제 장치를 활성화시키는데 이용되는 중복 제어기에 대한 입력/출력 (I/O) 요건을 감소시킨다.
도 1은 본 발명의 한 실시예로서 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화하는데 사용하기 위한 예시적인 중복 감지 시스템(100)의 개략적인 블록도이다. 도 1의 예시적인 실시예에서, 감지 시스템(100)은 복수의 광 센서 장치(102)를 포함하고, 복수의 광 센서 장치의 각각은 개폐장치(104)의 스택(stack)의 구획 내에 위치된다. 더욱이, 감지 시스템(100)은 제 1 세트의 허브(108) 및 제 2 세트의 허브(110)를 포함하는 복수의 허브(106)를 포함한다. 예컨대, 제 1 세트의 허브(108)는 제 1 허브(112) 및 제 2 허브(114)를 포함하고, 제 2 세트의 허브(110)는 제 1 허브(112)와 중복 허브 쌍(pair)을 형성하는 제 3 허브(116), 및 제 2 허브(114)와 중복 허브 쌍을 형성하는 제 4 허브(118)를 포함한다. 각 허브(106)는 개폐장치(104)의 스택 내에 위치되고, 동일한 스택(104) 내에 위치되는 각 광 센서 장치(102)와의 양방향 통신을 위해 결합되고 구성된다. 예컨대, 제 1 허브(112)는 광 센서 장치(102)의 제 1 부분(120)에 결합된다. 마찬가지로, 제 3 허브(116)는 광 센서 장치(102)의 제 2 부분(122)에 결합된다.
아울러, 감지 시스템(100)은 제 1 제어기(126) 및 제 2 제어기(128)를 포함하는 복수의 제어기(124)를 포함한다. 각 제어기(124)는 통신 중복성(redundancy)을 용이하게 하도록 각 허브(106)에 결합된다. 각 제어기(124)는 저전압 DC 전력과 같은 전력을 허브(106)에 공급하는 전원에 결합되거나, 대안적으로 그 전원을 포함한다. 예컨대, 제 1 제어기(126)는 전력을 제 1 세트의 허브(108)에 공급하는 제 1 전원(130)을 포함하거나 제 1 전원에 결합되고, 제 2 제어기(128)는 전력을 제 2 세트의 허브(110)에 공급하는 제 2 전원(132)을 포함하거나 제 2 전원에 결합된다.
도 1의 예시적인 실시예에서, 감지 시스템(100)은 스택(104) 내의 전력 분배 장비에 결합된다. 예컨대, 도 1은 쉬핑 스플릿(shipping split)(138)에 의해 분리되는 제 1 스택(134) 및 제 2 스택(136)을 포함하는 메인 타이 메인(main-tie-main) 구성의 개폐장치의 2개의 스택을 예시한다. 제 1 스택(134)은 제 1 제어기(126), 제 1 세트의 허브(108)의 부분 및 제 2 세트의 허브(110)의 부분을 포함한다. 아울러, 제 1 스택(134)은 제 1 아크 플래시 억제 장치(140), 제 1 메인 회로 차단기(142), 적어도 하나의 제 1 급전 회로 차단기(144), 및 제 1 스택(134) 및 제 2 스택(136)을 선택적으로 연결하는 타이(tie) 회로 차단기(146)를 포함한다. 제 2 스택(136)은 제 2 제어기(128), 제 1 세트의 허브(108)의 부분, 및 제 2 세트의 허브(110)의 부분을 포함한다. 더욱이, 제 2 스택(136)은 제 2 아크 플래시 억제 장치(148), 제 2 메인 회로 차단기(150), 및 적어도 하나의 제 2 급전 회로 차단기(152)를 포함한다.
도 2는 (도 1에 도시된) 감지 시스템(100)의 한 실시예인 예시적인 디지털 중복 감지 시스템(200)의 개략도이다. 도 2의 예시적인 실시예에서, 각 광 센서 장치(202)는 광 센서(204), 및 광 센서(204)에 의해 응답을 유발시키도록 위치되는 광원(206)을 포함한다. 일부 실시예에서, 각 광 센서 장치(202)는 아크 플래시 이벤트에 관계된 광의 검출에서 중복성을 용이하게 하도록 복수의 광 센서(204)를 포함한다. 광원(206)은 발광 다이오드(LED), 유기 LED(OLED), 근적외선 LED, 또는 발광 또는 방사 에너지를 위한 어떤 다른 적절한 장치일 수 있다. 광 센서(204)는 광 검출기와 같은 포토디텍터(photodetector), 포토레지스터, 포토다이오드, 포토트랜지스터, 광을 방출하기보다는 광을 검출하도록 역바이어스되는 LED, 또는 광을 검출하기 위한 어떤 다른 적절한 장치일 수 있다. 더욱이, 각 광 센서 장치(202)는 허브(210)로부터 전력을 수신하는 전력 입력 포트(20), 테스트 신호 입력 포트(212), 테스트 신호 출력 포트(214) 및 센서 상태 출력 포트(216)를 포함한다. 도 2의 예시적인 실시예에서, 허브(210)로부터 수신된 전류에 의해 구동되는 광원(206)은 직렬 연결되거나 "데이지 체인(daisy chain)" 방식으로 연결된다. 선택적 실시예에서, 광원(206)은 허브(210)가 개별적으로 광원(206)을 제어하도록 허브(210)에 분리하여 결합될 수 있다.
각 허브(210)는 센서 상태를 수신하도록 광 센서(204)에 결합하는 복수의 제 1 입력 포트(218)를 포함한다. 더욱이, 각 허브(210)는 쌍(paired) 중복성 허브로부터 허브 상태를 수신하는 제 2 입력 포트(220)를 포함한다. 예컨대, 제 1 허브(222)는 제 2 허브(224)로부터 허브 상태 신호를 수신하는 제 2 입력 포트(220)를 포함한다. 각 허브(210)는 또한 쌍 허브 상태 신호를 (도 2에 도시되지 않은) 적어도 하나의 제어기로 송신할 때에 이용하기 위한 복수의 제 1 출력 포트(226)를 포함한다. 아울러, 각 허브(210)는 허브 상태를 쌍 중복성 허브로 송신하는 제 2 출력 포트(228)를 포함한다. 예컨대, 제 1 허브(222)는 허브 상태 신호를 제 2 허브(224)의 제 2 입력 포트(220)로 송신하는 제 2 출력 포트(228)를 포함한다. 제 2 출력 포트(228)는 정상 동작 중에 개방하는 릴레이(230)에 결합된다. 더욱이, 각 허브(210)는 전력을 광 센서 장치(202)로 출력함과 아울러 광 센서 장치(202)를 테스트할 때에 이용하기 위한 광원(204)을 활성화시키는 테스트 신호를 출력하는 복수의 제 3 출력 포트(232)를 포함한다.
더욱이, 각 허브(210)는 광 센서(204)로부터 센서 상태를 수신하는 복수의 전류 대 디지털(current to digital) 비교기(234)를 포함한다. 센서 상태 신호는 2개의 레벨 중 하나를 가진 전류이다. 하위 전류 레벨은 광 센서(204)의 "센서 준비(sensor ready)" 상태와 관련되고, 상위 전류 레벨은 광 센서(204)의 "광 검출" 상태와 관련된다. 더욱이, 비교기(234)가 비기능성(non-functioning) 광 센서(204)를 검출하면, 비교기(234)는 어떠한 센서 상태 신호도 수신하지 않는다.
각 허브(210)는 또한 허브 상태를 판정하여 허브 상태를 쌍 허브로 송신하는 프로세서(236)를 포함한다. 프로세서(236)는 또한 쌍 허브 상태를 판정하여, 쌍 허브 상태 신호를 적어도 하나의 제어기로 송신한다. 쌍 허브 상태 신호는 중복 허브(210)의 쌍 상태를 나타내고, 각 허브(210)의 허브 상태에 기초한다. 각 허브(210)의 허브 상태는 허브(210)에 결합되는 각 광 센서 장치(202)의 센서 상태, 및 허브(210)에 의해 수행되는 내부 테스트의 결과에 기초한다. 예를 들어, 제 1 허브(222)가 내부 자기 테스트 동안에 에러를 검출하지 않고, 광 센서 장치(202)에서 에러 또는 센서 고장을 검출하지 않을 때에, 프로세서(236)는 릴레이(230)의 릴레이 코일을 폐쇄시켜, 제 2 허브(224)로 송신될 양의 허브 상태 신호를 생성시킨다. 만약 프로세서(236)가 에러 또는 전력 손실을 검출하면, 프로세서(236)는 릴레이(230)의 릴레이 코일을 개방 상태로 남게 하며, 이는 제 2 허브(224)에 의해 검출된다. 그 후, 제 2 허브(224)는 쌍 허브 상태 신호를 제 1 출력 포트(226) 중 하나를 통해 제어기로 송신하며, 쌍 허브 상태 신호는 제 1 허브(222) 상의 유지를 위한 필요성을 나타낸다. 그러나, 만약 제 1 허브(222) 및 제 2 허브(224)의 양방이 에러 또는 전력 손실을 검출하면, 제 1 허브(222) 및 제 2 허브(224)의 양방은 쌍 허브 상태 신호를 제 1 출력 포트(226) 중 하나를 통해 제어기로 송신한다. 각 허브(210)는 하기의 3개의 신호 중 하나를 제어기로 송신하도록 구성되며, 상기 3개의 신호는 에러 또는 전력 손실이 검출되지 않았음을 제어기에 나타내는 제 1 상태 신호, 에러 또는 전력 손실이 쌍 허브내에서 검출되었음을 나타내는 제 2 상태 신호, 및 에러 또는 전력 손실이 양방의 허브 내에서 검출되었음을 나타내는 제 3 상태 신호를 포함한다. 각 가능 신호는 대응하는 제 1 출력 포트(226)와 관련된다. 프로세서(236)는 제어기로 송신할 신호를 판정하여, 관련된 회선을 낮은 레벨로 끌어당기는 전계 효과 트랜지스터 (FET)(238)를 활성화시킨다.
도 3은 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시킬 때에 이용하기 위한 아날로그 중복 감지 시스템(300)의 한 실시예의 개략도이다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 감지 시스템(300)은 복수의 광 센서 장치(302)를 포함하며, 복수의 광 센서 장치(302)의 각각은 퓨즈(304), 선형 조정기(306), 타이머(308), 광원(310), 및 중복 광 센서(312)를 포함한다. 더욱이, 각 광 센서 장치(302)는 대응하는 광 센서(312)에 결합되는 OP 앰프(314), 및 대응하는 OP 앰프(314)에 결합되는 전압 대 전류 변환기(316)를 포함한다. 아울러, 각 광 센서 장치(302)는 허브(320)로부터 전력을 수신하는 제 1 입력 포트(318), 및 허브(320)로부터 센서 테스트 명령을 수신하는 제 2 입력 포트(322)를 포함한다. 각 광 센서 장치(302)는 또한 제각기 센서 상태 신호를 허브(320)로 송신하는 제 1 출력 포트(324) 및 제 2 출력 포트(326)를 포함한다. 특히, 제 1 출력 포트(324)는 제 1 광 센서와 관련된 제 1 센서 상태 신호를 송신하고, 제 2 출력 포트(326)는 제 2 광 센서와 관련된 제 2 센서 상태 신호를 송신한다.
더욱이, 도 3의 예시적인 실시예에서, 감지 시스템(300)은 제 1 허브(328) 및 제 2 허브(330)를 포함하는 복수의 허브(320)를 포함한다. 더욱이, 각 허브(320)는 분리 개폐장치 스택 내에 위치된다. 예컨대, 제 1 허브(328)는 제 1 스택(332) 내에서 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시키기 위해 위치되고, 제 2 허브(330)는 제 2 스택(334) 내에서 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시키기 위해 위치된다. 각 허브(320)는 센서 상태를 수신하도록 광 센서(312)에 결합하는 복수의 제 1 입력 포트(336)를 포함한다. 특히, 각 허브(320)는 광 센서 장치(302)의 제 1 출력 포트(324) 및 제 2 출력 포트(326)의 각각에 대한 각각의 제 1 입력 포트(336)를 포함한다. 더욱이, 각 허브(320)는 쌍 중복성 허브로부터 허브 상태를 수신하는 제 2 입력 포트(338)를 포함한다. 예컨대, 제 1 허브(328)는 제 2 허브(330)로부터 허브 상태 신호를 수신하는 제 2 입력 포트(338)를 포함한다. 각 허브(320)는 또한 쌍 허브 상태 신호를 (도 3에 도시되지 않은) 적어도 하나의 제어기로 송신할 때에 이용하기 위한 복수의 제 1 출력 포트(340)를 포함한다. 아울러, 각 허브(320)는 허브 상태를 쌍 중복성 허브로 송신하는 제 2 출력 포트(342)를 포함한다. 예컨대, 제 1 허브(328)는 허브 상태 신호를 제 2 허브(330)의 제 2 입력 포트(338)로 송신하는 제 2 출력 포트(342)를 포함한다. 제 2 출력 포트(342)는 정상 동작 동안에 개방하는 2개의 릴레이(344)에 결합되지만, 폐쇄되면 정상 동작 상태를 나타낸다. 더욱이, 각 허브(320)는 전력을 광 센서 장치(302)로 출력함과 아울러 광 센서 장치(302)를 테스트할 때에 이용하기 위한 광원(310)을 활성화시키는 테스트 신호를 출력하는 복수의 제 3 출력 포트(346)를 포함한다.
더욱이, 각 허브(320)는 광 센서(312)로부터 센서 상태 신호를 수신하는 복수의 레지스터(348)를 포함한다. 센서 상태 신호는 2개의 레벨 중 하나를 가진 전류이다. 하위 전류 레벨은 광 센서(312)의 "센서 준비" 상태와 관련되고, 상위 전류 레벨은 광 센서(312)의 "광 검출" 상태와 관련된다. 더욱이, 레지스터(348)가 어떠한 센서 상태 신호도 수신하지 않을 경우에, 레지스터(348)는 비기능성 광 센서(312)를 검출한다. 레지스터(348)는 센서 상태 신호를 센서 상태를 나타내는 전압으로 변환한다. 예컨대, 하위 전압 레벨은 하위 전류 레벨에 의해 생성되고, 광 센서(312)의 "센서 준비" 상태와 관련되며, 상위 전압 레벨은 상위 전류 레벨에 의해 생성되고, 광 센서(312)의 "광 검출" 상태와 관련된다.
각 허브(320)는 또한 허브 상태를 판정하여, 허브 상태를 쌍 허브로 송신하는 프로세서(350)를 포함한다. 프로세서(350)는 또한 쌍 허브 상태를 판정하여, 쌍 허브 상태 신호를 제어기로 송신한다. 쌍 허브 상태 신호는 중복 허브(320) 쌍의 상태를 나타내고, 각 허브(320)의 허브 상태에 기초한다. 각 허브(320)의 허브 상태는 허브(320)에 결합되는 각 광 센서 장치(302)의 센서 상태 및 허브(320)에 의해 수행되는 내부 테스트의 결과에 기초한다. 예컨대, 제 1 허브(328)가 내부 자기 테스트 동안에 에러를 검출하지 않고, 광 센서 장치(302)에서 에러 또는 센서 고장을 검출하지 않을 때에, 프로세서(350)는 각 릴레이(344)의 각각의 릴레이 코일을 폐쇄시켜, 제 2 허브(330)로 송신될 양의 허브 상태 신호를 생성시킨다. 프로세서(350)가 에러 또는 전력 손실을 검출하면, 프로세서(350)는 각 릴레이(344)의 각각의 릴레이 코일을 개방 상태로 남게 하며, 이는 제 2 허브(330)에 의해 검출된다. 그 후, 제 2 허브(330)는 쌍 허브 상태 신호를 제 1 출력 포트(340) 중 하나를 통해 제어기로 송신하며, 쌍 허브 상태 신호는 제 1 허브(328) 상의 유지를 위한 필요성을 나타낸다. 그러나, 제 1 허브(328) 및 제 2 허브(330)의 양방이 에러 또는 전력 손실을 검출하면, 제 1 및 2 허브(328 및 330)의 양방은 쌍 허브 상태 신호를 제 1 출력 포트(340) 중 하나를 통해 제어기로 송신한다. 각 허브(320)는 하기의 3개의 신호 중 하나를 제어기로 송신하도록 구성되며, 상기 3개의 신호는 에러 또는 전력 손실이 검출되지 않았음을 제어기에 나타내는 제 1 상태 신호, 에러 또는 전력 손실이 쌍 허브 내에서 검출되었음을 나타내는 제 2 상태 신호, 및 에러 또는 전력 손실이 양방의 허브 내에서 검출되었음을 나타내는 제 3 상태 신호를 포함한다. 각 가능 신호는 대응하는 제 1 출력 포트(340)와 관련된다. 프로세서(350)는 제어기로 송신할 신호를 판정하여, 관련된 회선을 낮은 레벨로 당기는 전계 효과 트랜지스터 (FET)(352)를 활성화시킨다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 프로세서(350)는 (도시되지 않은) 복수의 아날로그-디지털 (A/D) 변환기를 포함한다.
도 4는 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시킬 때에 이용하기 위한 선택적인 아날로그 중복 감지 시스템(400)의 개략도이다. 도 4의 실시예는 감지 시스템(300)이 복수의 광 센서 장치(302) 및 복수의 허브(320)를 포함한다는 점에서 도 3의 실시예와 유사하다. 더욱이, 각 허브(320)는 분리 개폐장치 스택 내에 위치된다. 예컨대, 제 1 허브(328)는 제 1 스택(332) 내에서 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시키기 위해 위치되고, 제 2 허브(330)는 제 2 스택(334) 내에서 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시키기 위해 위치된다.
그러나, 감지 시스템(400)은 광 센서 장치(302)와 허브(320) 사이의 중복 연결을 포함하지 않는다. 더욱이, 각 허브(320)는 하기의 2개의 신호 중 하나를 (도 4에 도시되지 않은) 적어도 하나의 제어기로 송신하도록 구성되며, 상기 2개의 신호는 에러 또는 전력 손실이 쌍 허브 내에서 검출되지 않았음을 제어기에 나타내는 제 1 상태 신호 및 에러 또는 전력 손실이 쌍 허브 내에서 검출되었음을 나타내는 제 2 상태 신호를 포함한다.
도 5는 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시킬 때에 이용하기 위한 다른 선택적인 아날로그 중복 감지 시스템(500)의 개략도이다. 도 5의 실시예는 감지 시스템(500)이 복수의 광 센서 장치(302) 및 복수의 허브(320)를 포함한다는 점에서 도 4의 실시예와 유사하다. 그러나, 각 개폐장치 스택은 제 1 허브(328) 및 제 2 허브(330)의 양방 및 제 1 허브(328) 및 제 2 허브(330)의 각각에 결합된 광 센서 장치(302)를 포함한다. 따라서, 감지 시스템(500)은 완전한 중복 접근법이 아크 플래시 이벤트를 검출 및 완화시킬 수 있도록 한다.
도 6은 도 1-도 5에 도시된 어떤 중복 감지 시스템과 같은 중복 감지 시스템의 자기 테스트를 수행하기 위한 예시적 방법을 도시한 흐름도(600)이다. 간략화를 위해서, 여기에 기술되는 동작은 디지털 및 아날로그 기능을 구별하는 것만 제외하고는 (도 2에 도시된) 디지털 중복 감지 시스템(200)을 참조하며, 이 예외적인 경우에는 여기 기술된 동작은 (도 3에 도시된) 아날로그 중복 감지 시스템(300)으로 대신하거나 추가로 참조한다.
도 6의 예시적인 실시예에서, 각 허브(210)는 각 광 센서 장치(202) 내의 광원(206)을 활성화시킨다(602). 예컨대, 각 허브(210)는 작동 신호를 제 3 출력 포트(232)를 통해 각 광원(206)으로 송신한다. 활성화 신호에 응답하여, 각 광원(206)은 광을 대응하는 광 센서(204)로 방출시킨다. 광 센서(204)는 광을 검출하여, 지정된 전류 레벨에서 센서 상태 신호를 허브(210)로 송신한다. 예컨대, 하위 전류 레벨은 광 센서(204)의 "센서 준비" 상태와 관련되고, 상위 전류 레벨은 광 센서(204)의 "광 검출" 상태와 관련된다. 더욱이, 비기능성 광 센서(204)는 허브(210)에 의해 검출되는 어떠한 센서 상태 신호도 송신하지 않는다. 각 허브(210)는 광 센서(204)로부터 센서 상태 신호를 수신하여(604), 각 광 센서 장치(202)의 센서 상태를 판정한다(606). 도 2의 디지털 실시예에서, 각 허브(210)는 광 센서(204)로부터 센서 상태 신호를 수신하여, 전류 레벨에 따라 센서 상태를 판정하는 전류 대 디지털 비교기(234)를 포함한다. 도 3-5의 아날로그 실시예에서, 각 허브(320)는 레지스터(348)를 포함하는데, 상기 레지스터는 센서 상태 신호를 전압으로 변환하고, 그 다음 상기 전압은 각 광 센서 장치(302)의 센서 상태를 판정할 때 프로세서(350)에 의해 이용되도록 하기 위해 복수의 아날로그 대 디지털(A/D) 변환기에 의해 디지털 값으로 변환된다.
더욱이, 도 6의 예시적인 실시예에서, 각 허브(210)는 각 광 센서 장치(202)의 센서 상태 및 적어도 하나의 내부 테스트의 결과에 기초로 하여 허브 상태를 판정한다(608). 각 허브(210) 내의 프로세서(236)는 허브 상태를 판정하여, 허브 상태를 쌍 허브로 송신한다(610). 프로세서(236)는 또한 쌍 허브로부터 허브 상태 신호를 수신하여(612), 쌍 허브 상태를 판정한다(614). 그 후, 프로세서(236)는 쌍 허브 상태 신호를 (도 1에 도시된) 적어도 하나의 제어기(124)로 송신한다(616). 쌍 허브 상태 신호는 중복 허브(210) 쌍의 상태를 나타내고, 각 허브(210)의 허브 상태에 기초한다. 각 허브(210)의 허브 상태는 허브(210)에 결합되는 각 광 센서 장치(202)의 센서 상태 및 허브(210)에 의해 수행되는 내부 테스트의 결과에 기초한다.
아크 플래시 방지 및 완화 시스템을 위한 중복 센서 및 허브 기법에 이용하기 위한 시스템, 방법 및 장치의 예시적 실시예들이 상세히 상술되었다. 상기 시스템, 방법 및 장치는 본원에 기술된 특정 실시예로 한정되지 않으며, 오히려 방법의 동작 및/또는 시스템 및/또는 장치의 구성 요소가 본원에 기술된 다른 동작 및/또는 구성 요소와 무관하고 분리하여 이용될 수 있다. 또한, 기술된 동작 및/또는 구성 요소는 또한 다른 시스템, 방법 및/또는 장치에 규정되거나 이와 조합하여 이용될 수 있으며, 본원에 기술된 바와 같은 시스템, 방법 및 저장 매체와만 실시하도록 제한되지 않는다.
본원에 기술된 바와 같은 제어기는 하나 이상의 프로세서 또는 처리 유닛 및 시스템 메모리를 포함한다. 제어기는 전형적으로 컴퓨터 판독 가능한 매체의 적어도 일부의 형태를 갖는다. 한정하지 않으며, 예로서, 컴퓨터 판독 가능한 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 포함한다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능한 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 어떤 방법 또는 기술에서 구현되는 휘발성 및 비휘발성, 제거 가능 및 제거 불가능 매체를 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 반송파 또는 다른 운송 메카니즘과 같은 변조된 데이터 신호 내에서 컴퓨터 판독 가능한 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 다른 데이터를 실시하고, 어떤 정보 전달 매체를 포함한다. 당업자는 변조된 데이터 신호를 잘 알고 있으며, 이 데이터 신호는 적어도 하나의 특성 세트 갖거나 이 신호의 정보를 인코딩하는 방식으로 변경된다. 상술한 바의 어떤 조합은 또한 컴퓨터 판독 가능한 매체의 범주 내에 포함된다.
본 발명이 예시적인 전력 분배 시스템 환경과 관련하여 기술되었지만, 본 발명의 실시예들은 수많은 다른 범용 또는 특수 목적 전력 분배 시스템 환경 또는 구성으로 동작 가능하다. 전력 분배 시스템 환경은 본 발명의 어떤 양태의 이용 또는 기능의 범주에 관한 어떤 제한을 제시하는 것으로 의도되지 않는다. 더욱이, 전력 분배 시스템 환경은 예시적인 동작 환경에서 예시된 구성 요소의 어느 하나 또한 조합에 관한 어떤 의존성 또는 요건을 갖는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 발명의 양태와 함께 사용하기 위해 적절할 수 있는 공지된 전력 분배 시스템, 환경 및/또는 구성의 예들은 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 휴대용 또는 랩탑 장치, 멀티프로세서 시스템, 마이크로프로세서 기반 시스템, 셋탑 박스, 프로그램 가능한 가전 제품, 이동 전화기, 네트워크 PCs, 미니컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 상기 시스템 또는 장치의 어느 하나를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
본원에 예시되고 기술된 본 발명의 실시예들에서 동작의 실행 또는 수행의 순서는 달리 명시되지 않으면 필수적이지 않다. 즉, 동작은 달리 명시되지 않으면 어떤 순서로도 수행될 수 있고, 본 발명의 실시예들은 본원에 기술된 동작보다 부가적 또는 적은 동작을 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 양태의 범주 내에서 특정 동작을 다른 동작 전에, 동시에 또는 후에 실행하거나 수행하는 것이 고려된다.
일부 실시예에서, 용어 "프로세서"는 일반적으로 시스템 및 마이크로 제어기, 축소 명령 세트 컴퓨터(reduced instruction set computer)(RISC), 주문형 반도체(ASIC), 프로그램 가능한 논리 회로, 및 본원에 기술된 기능을 실행할 수 있는 어떤 다른 회로 또는 프로세서를 포함하는 어떤 프로그램 가능한 시스템을 나타낸다. 상기 예들은 예시적일 뿐이어서, 용어 프로세서의 정의 및/또는 의미를 어떤 식으로든 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명의 양태 또는 이의 실시예의 요소를 소개할 때에, 관사 "일", "하나", "상기" 등은 적어도 하나의 요소가 있음을 의미하는 것으로 의도된다. 용어 "포함하는" 및 "갖는" 등은 리스트된 요소와 다른 부가적 요소를 포함하거나 부가적 요소일 수 있음을 의미하는 것으로 의도된다.
이 기술된 설명은 최적의 모드를 포함하는 본 발명을 개시함과 아울러 당업자가 어떤 장치 또는 시스템을 제작하고 이용하며 어떤 포함된 방법을 수행하는 것을 포함하는 본 발명의 실시를 가능하게 해주기 위해 예들을 이용한다. 본 발명의 특허 가능한 범주는 청구범위에 의해 규정되며, 당업자에게 일어나는 다른 예들을 포함할 수 있다. 이와 같은 다른 예들은 이들이 청구범위의 문언과 차이가 없는 구조적 요소를 갖거나 이들이 청구범위의 문언과 비본질적 차이를 가진 동등한 구조적 요소를 포함할 경우에 청구범위의 범주 내에 있는 것으로 의도된다.
100: 중복 감지 시스템
102: 광 센서 장치
104: 개폐장치
120: 광 센서 장치의 제 1 부분
122: 광 센서 장치의 제 2 부분
124: 제어기
134: 제 1 스택
136: 제 2 스택

Claims (10)

  1. 회로 보호 시스템용 허브(106)에 있어서,
    상기 허브(106)는
    광원(206) 및 적어도 하나의 광 센서(204)를 포함하는 적어도 하나의 센서 장치(102)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 1 입력 포트(218)와,
    적어도 하나의 제어기(124)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 1 출력 포트(226)와,
    상기 제 1 입력 포트(218) 및 상기 제 1 출력 포트(226)에 통신 가능하게 결합되는 프로세서(236)를 포함하며,
    상기 프로세서(236)는,
    상기 광원(206)에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 상기 제 1 입력 포트(218)를 통해 상기 적어도 하나의 광 센서(204)로부터 센서 상태 신호를 수신하며,
    상기 제 1 출력 포트(226)를 통해 허브 상태 신호를 상기 적어도 하나의 제어기(124)로 송신하도록 구성되되,
    상기 센서 상태 신호는 상기 광원(206)에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 수신되고,
    상기 허브(106)는 쌍 중복 허브(paired redundant hub)(106)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 2 출력 포트(228)를 더 포함하며, 상기 프로세서(236)는 상기 제 2 출력 포트(228)를 통해 상기 허브 상태를 상기 쌍 중복 허브(106)로 송신하도록 더 구성되는
    회로 보호 시스템용 허브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 센서 장치(102)는 복수의 센서 장치(102)를 포함하며, 상기 제 1 입력 포트(218)는 상기 복수의 센서 장치(102)의 각각의 센서 장치(102)에 통신 가능하게 결합하도록 각각 구성되는 복수의 제 1 입력 포트(218)를 포함하는
    회로 보호 시스템용 허브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서(236)는
    대응하는 광 센서(204)를 테스트하도록 상기 복수의 센서 장치(102)의 각각의 광원(206)을 활성화시키며,
    상기 복수의 센서 장치(102)의 각각으로부터 센서 상태 신호를 수신하도록 더 구성되는
    회로 보호 시스템용 허브.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 프로세서(236)는 상기 복수의 센서 장치(102)의 각각으로부터 상기 센서 상태 신호를 나타내는 전류를 수신하고, 상기 전류에 기초로 하여 상기 복수의 센서 장치(102)의 각각에 대한 센서 상태를 판정하도록 더 구성되는
    회로 보호 시스템용 허브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 프로세서(236)는 적어도 부분적으로 상기 복수의 센서 장치(102)의 각각에 대한 상기 센서 상태에 기초하여 상기 허브 상태를 판정하도록 더 구성되는
    회로 보호 시스템용 허브.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서(236)는 적어도 부분적으로 상기 센서 상태 신호에 기초하는 상기 허브(106)의 허브 상태 및 상기 허브(106)의 동작 상태를 판정하도록 더 구성되고,
    상기 허브 상태 신호는 상기 허브 상태를 나타내는
    회로 보호 시스템용 허브.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 허브(106)는 쌍 중복 허브(106)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 2 입력 포트(220)를 더 포함하며,
    상기 프로세서(236)는 상기 제 2 입력 포트(220)를 통해 상기 쌍 중복 허브(106)의 허브 상태를 수신하도록 더 구성되는
    회로 보호 시스템용 허브.
  9. 중복 광 감지 시스템(100)에 있어서,
    광원(206) 및 적어도 하나의 광 센서(204)를 각각 포함하는 복수의 센서 장치(102)와,
    회로 보호 장치를 활성화시키도록 구성되는 적어도 하나의 제어기(124)와,
    상기 복수의 센서 장치(102) 및 상기 적어도 하나의 제어기(124)에 통신 가능하게 결합되는 적어도 하나의 허브(106)를 포함하며,
    상기 적어도 하나의 허브(106)는
    상기 복수의 센서 장치(102)의 각각의 상기 적어도 하나의 광 센서(204)로부터 센서 상태 신호를 수신하고,
    상기 적어도 하나의 제어기(124)로 허브 상태 신호를 송신하고 - 상기 센서 상태 신호는 광원(206)에 의해 방출되는 테스트 펄스에 응답하여 수신되고,
    상기 적어도 하나의 허브(106)는 쌍 중복 허브(paired redundant hub)(106)에 통신 가능하게 결합하도록 구성되는 제 2 출력 포트(228)를 더 포함하며, 프로세서(236)는 상기 제 2 출력 포트(228)를 통해 상기 허브 상태를 상기 쌍 중복 허브(106)로 송신하도록 더 구성됨 - ,
    상기 복수의 센서 장치(102) 중 하나로부터 아크 플래시 검출 신호를 수신하며,
    상기 회로 보호 장치를 활성화시키는데 이용하기 위해 상기 아크 플래시 검출 신호를 상기 적어도 하나의 제어기(124)로 송신하도록 구성되는
    중복 광 감지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 허브(106)는 제 1 허브(112) 및 제 2 허브(114)를 포함하고,
    상기 제 1 허브(112)는 제 1 복수의 센서 장치(120)에 통신 가능하게 결합되며,
    상기 제 2 허브(114)는 제 2 복수의 센서 장치(122)에 통신 가능하게 결합되는
    중복 광 감지 시스템.
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