KR101941184B1 - 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포락선 검출과 퓨리에 변환을 통한 주파수 분석을 통해 직류 배선에서 발생하는 아크 발생 여부를 진단함으로써 아크 검출 시간을 줄임과 더불어 검출 신뢰성을 향상시키도록 한 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템에 관한 것으로서, 직류 배선에 흐르는 전류를 측정하여 아크 발생 유무를 진단하여 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템을 운영할 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템에 관한 것으로서, 특히 직류 배선에 발생하는 아크를 신속 정확하게 검출하도록 한 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템에 관한 것이다.
태양광 발전 시스템은 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것으로서, 빛 에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지판(모듈)과 상기 태양전지판에서 생산된 직류 전원을 교류 전원으로 바꾸어주는 인버터를 포함하여 구성된다.
상기 태양광 발전 시스템의 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 수광된 태양광에 상응하는 직류 전원을 공급하는 태양 전지 모듈과 이를 직렬로 연결한 태양 전지 어레이, 상기 태양 전지 어레이와 인버터 사이에서 많은 배선의 결선을 용이하게 해주고 각종 보호 기능을 수행하는 태양광 접속반, 태양 전지 어레이에서 발전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하는 인버터 및 발전된 전력을 소비하는 부하로 구성된다.
상기 태양광 접속반은 태양전지 어레이에서 고장이 발생할 경우 고장 범위를 최소로 축소시켜 사고를 방지하고, 고장점을 찾기 쉽도록 구성된다. 또한, 어레이 구성과 용량에 따라 적정한 어레이의 병렬군을 접속하여 어레이별 케이블을 인버터까지 연결해주고, 다수의 태양전지 어레이의 접속을 알기 쉽게 정리하여 보수점검 시에 회로를 분리하여 점검 작업을 용이하게 한다. 이러한 접속반에는 직류출력 개폐기, 피뢰소자, 역류방지소자, 단자대 및 퓨즈(또는 개폐기) 등을 포함하여 구성되고, 절연저항측정이나 정기적인 단락전류 확인을 위한 출력단자용 개폐기가 설치되기도 한다.
특히, 태양광 발전 시스템의 태양광 접속반에는 예상하지 못한 급격한 전압이나 전류가 발생하는 전자 쇼크에 의해 회로가 손상되는 문제점과, 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들이 구비된다. 아울러, 상기 보호 장치에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단과, 태양 전지판을 통해 생성된 전력 전압과 전류를 검출하여 발전 상태의 정상 여부를 감시하는 전압 및 전류 측정 센서와, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈 등이 구성된다.
아울러, 아크에 의한 태양광 접속반에서 발생하는 가장 빈번한 사고로서, 지속 시간이 길어질수록 내부 화재로 이어지는 문제점이 있고, 사용자가 아크에 노출될 경우 심각한 인명피해를 초래할 수 있는 문제점이 발생된다.
특히, 전기화재로 인한 태양광 접속반의 화재감시를 위해서는 전기화재의 특성을 알아야 하며, 이를 사전에 점검하여야 전기화재를 미연에 방지할 수 있다. 전기화재의 발생요인으로는 단락(합선)이 가장 큰 부분을 차지하고 있고, 누전, 과전류, 스파크 등이 그 뒤를 따르고 있다.
전기화재에서의 고장요인과 발화과정을 보면 첫째, 부하용량 초과에 의한 과부하로 인한 전기화재, 둘째, 접촉불량 또는 타물건과의 접촉에 의한 스파크 현상과 이로 인한 과열 및 불똥에 의한 전기화재, 셋째, 기타 제품불량 등에 의한 전기화재로 구분할 수 있다.
그러므로 위의 요인을 사전에 감시하고 검출할 수 있다면 많은 전기화재를 미연에 방지하고 사전점검을 통한 예지보전이 가능하다. 즉, 현재 사용하는 부하전류량을 감시하고, 전기시스템 및 회로에서 접촉불량이나 절연파괴 등을 미리 감지하여 전기화재를 예측할 수 있는 것이다. 대부분의 전기화재에서 미리 아크를 감지하면 많은 화재를 미연에 방지할 수 있을 것이고, 이를 전기화재의 징후로 이용할 수 있다.
그러나, 현재 국내의 경우 전기사고를 방지하기 위하여 배선용 차단기, 누전차단기 등의 보호장치가 사용되고 있으나 이들 보호장치는 사고 발생 시 확산을 막기 위하여 신속히 차단할 수는 있지만 각종 사고의 원인이 되는 아크신호를 검출하여 감시하는 시스템은 이루어져 있지 않다. 게다가, 현재 사용되는 차단기는 전류동작형 차단기로, 아크 전압이 높은 경우에는 아크 전류가 상당히 낮아져 회로를 차단할 수 없다. 따라서 반복적으로 발생하는 아크로 에너지가 축적되어 전기화재가 발생할 가능성이 높아진다.
아크를 주파수 영역에서 분석하면 1~10kHz 사이의 주파수 특성을 발견할 수가 있고, 이는 접촉불량이나 절연파괴의 징후로 해석될 수 있다. 그러나 부하의 정상적인 스위치 동작에서도 이러한 주파수 특성을 보이고 있고 또한 부하의 정상적인 동작 시에도 지속적인 고주파를 발생시키므로 이를 구별하여 부하에 의한 스파크인지 고장원인으로서의 스파크인지를 판단해야 한다.
현재까지 알려진 아크 검출 방법은 시간영역, 주파수영역, 이산 웨이블릿 분석 등이 있다. 시간영역을 이용한 방법은 최대치 및 실효치의 변화를 통해 아크를 검출할 수 있으나 저항성 부하 등에서는 그 변화가 미소하여 한계가 있고, 주파수 영역을 이용한 방법은 고조파, 내부고조파의 실효치 및 에너지 등을 통해 아크를 검출하지만 시간 정보가 없고 스위치 등의 순간적인 Surge 등에서는 정확한 주파수분석이 어려운 단점이 있다.
(특허문헌 1) 한국공개특허공보 제10-2010-0125810호
(특허문헌 2) 등록특허공보 제10-1206468호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로 포락선 검출과 퓨리에 변환을 통한 주파수 분석을 통해 직류 배선에서 발생하는 아크 발생 여부를 진단함으로써 아크 검출 시간을 줄임과 더불어 검출 신뢰성을 향상시키도록 한 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 아크 검출 장치는 다수의 직류 배선에 각각 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류를 측정하여 제 1 전류 신호를 출력하는 제 1 전류 측정부와, 상기 각 직류 배선에 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류에 대하여 특정 주파수 대역 성분을 측정하여 제 2 전류 신호를 출력하는 제 2 전류 측정부와, 상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와, 상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와, 상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와, 상기 퓨리에 변환부에서 생성된 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 기준 임계 값을 초과하거나 기준 임계 값 이상에 해당되는 경우 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와, 상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와, 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 N개의 밴드데이터로 확장하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와, 상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 아크 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템과 에너지 저장 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 포락선 검출 방식과 퓨리에 변환을 통한 주파수 분석을 통해 아크 발생 여부를 진단함으로써 아크 발생에 따른 진단 측정 시간을 줄임과 함께 검출 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 아크 검출 장치를 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도
도 4는 도 1의 제 1 제어부에서 포락선 검출 방식을 통해 아크 검출 방법을 설명하기 위한 도면
도 5는 도 1의 제 1 제어부에서 퓨리에 변환 방식에 의한 아크 검출 방법을 설명하기 위한 도면
도 6은 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템 부분을 보다 상세하게 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
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도 6은 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템 부분을 보다 상세하게 나타낸 구성도
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 아크 검출 장치를 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 아크 검출 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수의 직류 배선에 각각 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류를 측정하여 제 1 전류 신호를 출력하는 제 1 전류 측정부(110)와, 상기 각 직류 배선에 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류에 대하여 특정 주파수 대역 성분을 측정하여 제 2 전류 신호를 출력하는 제 2 전류 측정부(120)와, 상기 제 1 전류 측정부(110)의 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부(130)와, 상기 제 2 전류 측정부(120)의 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 상기 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부(140)와, 상기 포락선 신호 생성부(130)의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부(150)와, 상기 퓨리에 변환부(140)에서 생성된 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부(160)와, 상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부(170)와, 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부(150)에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부(160) 및 퓨리에 변환부(140)에 N개의 밴드데이터로 확장하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부(180)와, 상기 제 1, 제 2 제어부(170, 180)의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부(190)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 디스플레이부(190)는 상기 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 외부로 전달하는 통신부(200)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 통신부(200)를 통해 전달된 상기 아크 진단 결과 및 제 1, 제 2 발생 신호를 모니터링하는 모니터링부(미도시)를 더 포함하여 이루어진다.
상기 제 1, 제 2 전류 측정부(110, 120)는 각각 고유의 ID가 부여되어 있는고, 상기 제 1 제어부(170)는 상기 제 1, 제 2 전류 측정부(110, 120)에 각각 상기 고유의 ID를 통해 아크가 발생된 직류 배선의 구간을 파악한다.
즉, 상기 제 1, 제 2 전류 측정부(110, 120)는 다수의 직류 배선에 각각 부착되어 각 직류 배선으로 전달되는 전류를 측정하는데, 각 직류 배선의 전류 측정을 통해 아크가 발생한 구간을 보다 정확하게 진단하여 보다 신속하게 사고 처리를 진행할 수가 있다.
상기 제 2 제어부(180)는 상기 제 1 아크 검출부(150)의 기준 신호를 제어 즉, 상기 제 1 아크 검출부(150)의 기준 신호에 대해 초과/미만 기준을 절반으로 낮추고 기준폭을 줄여 보다 정확한 진단이 이루어지도록 제어신호를 출력한다.
또한, 상기 제 2 제어부(180)는 상기 제 2 아크 검출부(160)의 아크 진단을 보다 빠르게 진행하기 위하여 제 2 아크 검출 신호를 검출할 때는 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 기준신호를 초과하는 아크 검출 신호를 출력하지만, 상기 제 2 제어부(180)에서 제 2 아크 검출 신호가 아크가 아니라고 판단될 경우에 N개의 밴드데이터로 확장된 아크 발생 신호를 출력하게 함으로써 보다 정확한 진단을 할 수 있도록 한다.
여기서, 상기 직류 배선은 태양광 모듈에서 생산된 DC 전류를 태양광 접속반에 전달하거나, 태양광 접속반을 통해 인버터로 전달되는 배선이다. 뿐만 아니라 신재생 에너지를 생산하는 지열, 조력, 풍력 발전을 통해 생산된 DC 전류를 전달하는 배선이다.
또한, 상기 직류 배선은 ESS와 같이 DC 전류를 전달받아 저장하거나 출력하는 배선 중에서 어느 하나이다.
상기 제 1 아크 검출부(150)는 아크 발생에 대응하는 상기 포락선 신호의 기울기를 이용하여 아크 발생 여부를 판단 즉, 아크 발생에 대응하는 전압 또는 전류 포락선 신호의 지속 시간(폭)을 이용하여 아크 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 상기 제 1 아크 검출부(150)는 DC 전류 신호와 AC 전류 신호를 포락선 추출 방식에 대입하여 예상 전류값과 차이가 많이 날 때 아크 발생이라고 진단한다.
상기 제 1 아크 검출부(150)는 상기 포락선 신호 생성부(130)에서 생성된 포락선 신호의 기울기를 이용하여 기준 신호와 비교하여 제 1 아크 발생 신호를 출력한다.
상기 제 1 제어부(170)는 상기 제 1 아크 검출부(150)의 제 1 아크 발생 신호를 전달받아 기준 신호를 초과한 카운트를 카운트하여 일정횟수를 초과할 경우에 아크 발생이라고 판단한다.
본 발명은 태양광 모듈에서 발생하는 아크에 의해 대형화재가 발생할 우려가 있기 때문에 아크 진단을 보다 신속 및 정확하게 진행하기 위해 포락선 검출 방식과 퓨리에 변환 방식을 통해 안전하게 태양광 모듈을 운영할 수 있도록 한다.
한편, 퓨리에 변환 방식은 연산량이 많아 태양광 모듈의 아크 진단에 대해서 많은 시간이 걸리는 것에 반해서 정확한 진단을 할 수가 있고, 포락선 검출 방식은 연산량이 작아 보다 빠르게 아크 진단이 가능하지만 전력 변동이 큰 태양광 모듈의 특성상 오작동을 할 위험이 있기 때문에 본 발명은 두 가지 방식의 장점을 이용하여 연산량을 줄임과 함께 오작동할 확률을 낮추어 아크 진단 시간을 낮추고 정확한 진단을 행할 수 있다. 보다 정밀한 진단을 위해 필요한 시기에만 기준 강화를 위해 연산량을 증가한다.
따라서 본 발명은 상기 포락선 검출 방식과 퓨리에 변환 방식을 적용하기 위해 연산량을 줄여 두 가지의 진단에서 아크로 진단할 경우에 아크로 판단하고, 하나만 아크로 진단할 경우에 연산량을 늘려 진단함으로써 진단 시간을 줄임과 함께 정확성을 높일 수가 있다.
도 2는 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전원을 생하는 다수의 태양광 모듈 어레이(1000)와, 상기 각 태양광 모듈 어레이(1000)로부터 생산된 DC 전원을 취합하여 출력하는 태양광 접속반(2000)과, 상기 태양광 접속반(2000)을 통해 취합된 DC 전원을 전달받아 AC 전원으로 변환하여 출력하는 인버터(3000)와, 상기 태양광 접속반(2000) 내부에 구성되어 상기 DC 전원에 포함된 아크 성분을 검출하여 아크 발생 유무를 판단함과 더불어 진단 기준을 강화하는 제어신호를 출력하는 아크 검출 장치(100)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 태양광 접속반(2000)은 상기 태양광 모듈 어레이(1000)와 인버터(3000) 사이에 설치되어 상기 태양광 모듈 어레이(1000)에서 최대 출력을 얻을 수 있도록 태양광 발전 시스템이 최적화된 상태로 운전될 수 있도록 전기적인 감시 또는 보호 기능을 수행한다.
이를 위하여 상기 태양광 접속반(2000)은 내부에 DC 전원에 포함된 아크 성분을 검출하기 위해 아크 검출 장치(100)를 구비하고 있다. 또한, 상기 태양광 접속반(2000) 내부에는 주위 환경 변화와 같은 기타 요인에 따른 집광판의 발전 특성 불균형 등을 방지하기 위한 여러 가지 보호 장치들이 구비된다. 아울러, 상기 보호 장치에는 역방향으로 흐르는 전류를 차단하여 입/출력단의 회로를 보호하는 역전압 방지용 다이오드로 이루어진 역전압 방지 수단과, 태양 전지판을 통해 생성된 전력 전압과 전류를 검출하여 발전 상태의 정상 여부를 감시하는 전압 및 전류 측정 센서와, 과전류를 차단하여 회로를 보호하는 과전류 보호용 퓨즈 등이 구성된다.
도 3은 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, 도 2와 비교하여 아크 검출 장치(100)를 태양광 접속반(2000)에 구성하지 않고 상기 태양광 접속반(2000)과 인버터(3000) 사이에 구성하는 것을 제외하면 동일하다.
한편, 상기 아크 검출 장치(100)를 상기 인버터(3000) 내부의 입력단에 구성하여 아크 진단할 수가 있다.
도 4는 도 1의 제 1 제어부에서 포락선 검출 방식을 통해 아크 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서와 같이, 포락선 검출 방식은 포락선 신호에 대한 상한선과 하한선을 설정하고 측정된 제 1 전류 신호를 통해 생성된 포락선 발생 신호가 기준 신호를 넘었을 경우에 아크라고 판단한다. 이때 상한선을 넘는 숫자를 카운트하고 그 카운트가 일정횟수를 초과하거나 일정량이 누적되면 태양광 모듈 어레이에서 아크가 발생했다고 판단한다.
도 5는 도 1의 제 1 제어부에서 퓨리에 변환 방식에 의한 아크 검출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 퓨리에 변환 방식은 상기 제 2 전류 측정부(120)의 제 2 전류 신호를 퓨리에 변환하고 N(N은 자연수)개의 서브 대역으로 구분하여 N개의 밴드데이터를 생성하여 고조파 및 고주파가 정해진 기준 신호보다 큰 지를 판별하여 아크 발생 유무를 진단한다. 여기서, 밴드데이터 주파수 영역에서의 홀수 고조파 증가율과 1kHz 이상의 고주파 검출을 아크로 판별하게 된다.
이를 위하여 상기 제 2 전류 측정부(120)의 제 1 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환(주파수 변환)하여 주파수별 성분값을 포함하는 밴드 데이터를 생성하는 주파수 데이터를 생성하고, 상기 주파수 데이터에 대하여 주파수별로 성분평균값 및 성분값 편차를 포함하는 표준 특성치를 생성하여 주파수별 성분값과 표준특성치의 주파수별 성분평균값의 차이에 대한 절대값이 상기 표준특성치에 포함된 주파수별 성분값 편차보다 큰 주파수의 개수가 문턱값을 초과했는지를 판단하여 아크 발생 유무를 판단한다.
즉, 측정된 제 1 전류 신호를 퓨리에 변환하여 스위칭 주파수와 관련되지 않는 주파수 대역에서 큰 출력이 발생하면 아크로 진단한다. 즉, 태양광 모듈 어레이에서 전류를 측정하여 주파수를 분석하는데, 이때 아크없이 노이즈만 있다면 "B"와 같은 주파수가 검출되지만 아크가 발생하면 "A"처럼 40~100kHz의 높은 주파수 대역에서 노이즈보다 큰 크기의 전류가 검출된다. 한편, 아크 검출 장치의 경우에 10~130kHz의 주파수 대역에서 검출된 신호의 세기로 아크를 판단한다.
일반적으로 사용하는 포락선 추출 방식은 아크 발생에 대한 진단을 빠르게 진행할 수 있다는 장점이 있지만, 단순한 노이즈나 출력 변동에 의한 오작동 문제가 있으며, 퓨리에 변환에 의한 아크 진단은 연산량이 많고 시간이 오래 걸려 실시간으로 사용하기 적합하지 않다. 따라서 본 발명은 진단 시간이 빠른 포락선 추출 방식과 정확한 진단이 가능한 퓨리에 변환 방식을 결합하여 태양광 모듈에서 발생하는 아크를 보다 빠르고 정확하게 진단할 수 있다.
즉, 태양광 모듈에서 DC 전류 신호 및 AC 전류 신호를 측정하여 포락선 검출 방식에 대입하여 상한선과 하한선을 초과한 경우를 카운트하여 일정 횟수를 초과한 경우에 아크로 진단하고 측정된 AC 전류 신호를 퓨리에 변환하여 스위칭 주파수와 관련되지 않은 주파수 대역에서 큰 출력이 발생하면 아크로 진단한다.
이때 포락선 검출과 퓨리에 변환을 통해 아크로 진단되면 아크로 판단하고 인버터의 차단기에 트립신호를 출력하고, 두 개의 방식 중 하나만 아크로 진단하는 경우에는 포락선 방식의 경우, 기준 전류값 초과/미만 기준을 절반으로 감소시키고, 기준폭을 줄여 더 섬세하게 진단하도록 한다. 즉, 기준신호와 측정값의 폭의 간격을 절반으로 줄이고, 아크 누적횟수를 줄여 아크에 더 빠르게 반응할 수 있도록 한다.
또한, 퓨리에 변환의 경우, 변환을 위한 샘플링 수를 두 배로 늘려 계산량을 늘리고 주파수를 검출하도록 변화시킨다.
본 발명은 주파수 변환 아크 판단 장치의 샘플링 주파수가 200kHz이고 설정된 샘플링 수가 2048개라면 아크가 검출되지 않은 상태일 때 평소에는 절반인 1024개로 설정하여 FET 분해능은 절반으로 낮아지고 연산량은 절반의 제곱인 1/4로 줄어들어도 연산시간과 CPU 리소스를 절약한다. 이를 수학식 1로 표현하면 아래와 같다.
도 6은 도 1의 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 7은 도 6의 에너지 저장 시스템 부분을 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, PCS(Power condition system, 전력 변환 시스템)(210)와 에너지 저장 시스템(220)을 포함하며, 신재생 에너지 발전 시스템(230) 및 상용계통(240)을 연계하여 부하(250)에 전력을 공급한다.
상기 PCS(210)는 상기 신재생 에너지 발전 시스템(230)으로부터 발전한 전력을 입력받아, 이를 상용계통(240)에 전달하거나, 상기 에너지 저장 시스템(220)에 저장하거나, 부하(250)에 공급한다. 여기서, 발전 전력은 직류 전력이다.
여기서, 상기 신재생 에너지 발전 시스템(230)은 DC 전력을 생산하는 것으로 태양광, 풍력, 지열, 조력 발전 중의 하나이다. 이 외에도 DC 전력을 생산하는 그 어떤 것도 응용이 가능함은 물론이다.
상기 PCS(210)는 계통으로부터의 전력을 저장하고 있다가 정전이 발생하였거나 첨두 부하를 줄이기 위해 상용계통으로 전력을 공급한다. 또한, 상기 PCS(210)는 에너지 저장 시스템(220)에 저장된 전력을 상용계통(240)으로 전달하거나, 상용계통(240)에서 공급된 전력을 에너지 저장 시스템(220)에 저장할 수 있다.
상기 PCS(210)는 발전한 전력을 에너지 저장 시스템(220)에 저장하기 위한 전력 변환, 상용계통(240) 또는 부하(250)에 공급하기 위한 전력 변환, 상용계통(240)의 전력을 에너지 저장 시스템(220)에 저장하기 위한 전력 변환 기능을 수행하고, 상기 에너지 저장 시스템(220)에 저장된 전력을 상용계통(240) 또는 부하(250)에 공급하기 위한 전력 변환 기능을 함께 수행할 수 있다.
또한, 상기 PCS(210)는 에너지 저장 시스템(220), 상용계통(240), 부하(250)의 상태를 감시하여 신재생 에너지 발전 시스템(230)으로부터 발전된 전력 또는 상용계통(240)으로부터 공급된 전력을 분배할 수 있다.
상기 에너지 저장 시스템(220)은 상기 PCS(210)로부터 공급된 전력을 저장하는 대용량 저장 장치이다. 여기서, 공급 전력은 신재생 에너지 발전 시스템(230)으로부터 발전된 전력을 변환한 전력이다.
상기 에너지 저장 시스템(220)에 저장된 전력은 PCS(210)의 제어에 따라 상용계통(240)에 공급할 수 있고, 부하(250)에 공급할 수도 있다.
상기 신재생 에너지 발전 시스템(230)은 에너지원을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 시스템이다. 상기 신재생 에너지 발전 시스템(230)은 전기 에너지를 발전하여 PCS(210)로 출력한다. 상기 신재생 에너지 발전 시스템(230)은 태양광 발전 시스템, 풍력 발전 시스템, 조력 발전 시스템일 수 있으며, 그 밖에 태양열, 지열 등과 같은 신재생 에너지(renewable energy)를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 시스템을 모두 포함한다.
상기 상용계통(240)은 발전소, 변전소, 송전선 등을 구비한다. 상기 상용계통(240)은 정상 상태인 경우, PCS(210) 또는 부하(250)로 전력을 공급하고, PCS(210)으로부터 공급된 전력을 입력받는다. 상용계통(240)이 비정상 상태인 경우, 상용계통(240)으로부터 PCS(210) 또는 부하(250)로의 전력 공급은 중단되고, PCS(210)로부터 상용계통(240)으로의 전력 공급 또한 중단된다.
상기 부하(250)는 에너지 저장 시스템(220) 또는 상용계통(240)으로부터 출력된 전력을 소비하는 것으로서, 예를 들면 가정, 공장 등일 수 있다.
이러한 상기 에너지 저장 시스템(220)은 다수의 배터리(221), 아크 검출 장치(100), BMS(Battery Management System, 배터리 관리 시스템)(222)를 릴레이(relay)(223)를 포함한다. 여기서, 상기 릴레이(223)는 에너지 저장 시스템(220)과 PCS(210)를 연결하고, 에너지 저장 시스템(220)이 사용되지 않을 때, 배터리(221)와 PCS(210) 및 사용자 안전을 위해 배터리(221)와 PCS(210)를 분리한다.
상기 에너지 저장 시스템(220)은 배터리(221)와 PCS(210)를 연결하는 배선에서 측정된 전류 또는 전압을 분석하여 아크 발생을 판단하고, 릴레이(223)의 융착 유무 또는 에너지 저장시스템 내부 또는 PCS 내부 아크 발생 유무를 판단할 수 있다.
즉, 상기 에너지 저장 시스템(220)에 대한 상세한 설명은 도 7을 참조하기로 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 아크 검출 진단이 가능한 에너지 저장 시스템(220)은 배터리(221), 아크 검출 장치(100), BMS(222), 릴레이(223)를 포함한다.
상기 배터리(221)는 신재생 에너지 발전 시스템(230)에서 생산된 전력을 공급받아 저장하고, 부하 또는 상용계통에 저장하고 있는 전력을 공급한다. 상기 배터리(221)는 적어도 하나 이상의 배터리 셀로 이루어질 수 있으며, 각 배터리 셀은 복수의 베어셀을 포함할 수 있다. 이러한 배터리(221)는 다양한 종류의 배터리 셀로 구현될 수 있으며, 예를 들어 니켈-카드뮴 전지(nikel-cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(NiMH: nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등일 수 있다.
상기 배터리(221)는 에너지 저장 시스템(220)에서 요구되는 전력 용량, 설계 조건 등에 따라서 그 개수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 부하의 소비 전력이 큰 경우에는 복수의 배터리(221)를 구비할 수 있으며, 부하의 소비 전력이 작은 경우에는 하나의 배터리(221)만을 구비할 수도 있을 것이다.
상기 아크 검출 장치(100)는 전술한 바와 같이, 배터리의 전류를 측정하는 전류 센서를 포함한다. 전류 센서는 배터리(221)와 PCS(210)를 연결하는 배선을 따라 흐르는 전류를 측정하는 센서일 수 있다. 구체적으로, 전류 센서는 배선의 주위에 배치되어 배선에 흐르는 전류가 제공하는 자기장을 측정할 수 있다. 전류 센서는 예컨대, 홀 센서(Hall sensor)일 수 있다. 전류 센서가 측정한 전류 신호는 BMS(222)에 제공될 수 있다. 전류 신호는 배터리(221)에서 발생한 아크에 관한 정보를 포함하고 아크 발생 유무를 진단할 수 있다.
상기 BMS(222)는 상기 배터리(221)에 연결되고, PCS(210)의 제어에 따라 배터리(221)의 충 방전 동작을 제어한다. 또한, 상기 BMS(222)는 상기 배터리(221)를 보호하기 위하여, 과 충전 보호기능, 과 방전 보호 기능, 과 전류 보호 기능, 과열보호 기능, 셀 밸런싱(cell balancing) 기능 등을 수행할 수 있다. 이를 위해, BMS(222)는 상기 배터리(221)의 전압, 전류, 온도를 검출하여 SOC(State of Charge, 이하'SOC'라 한다) 및 SOH(State of Health, 이하 'SOC'라 한다)를 계산하고, 이에 따른 잔여 전력량, 수명 등을 모니터링 할 수 있다.
상기 BMS(222)는 상기 배터리(221)의 전압, 전류, 온도를 검출하는 센싱 기능과, 이에 따른 과 충전, 과 방전, 과 전류, 셀 밸런싱 여부, SOC, SOH를 판단하는 마이크로 컴퓨터, 마이크로 컴퓨터의 제어 신호에 따라 충 방전 금지, 퓨즈 용단, 냉각 등의 기능을 수행하는 보호 회로를 포함할 수 있다. 상기 BMS(222)는 에너지 저장 시스템(220)에 포함되고, 상기 배터리(221)와 분리하여 구성하였지만, 상기 BMS(222)와 배터리(221)가 일체로 구성된 배터리 팩으로 구성할 수 있음은 물론이다.
상기 릴레이(223)는 상기 배터리(221)와 PCS(210)를 연결 또는 분리하고, 에너지 저장 시스템(220)이 사용되지 않을 시 배터리(221)와 PCS(210) 및 사용자의 안전을 위해 배터리(221)와 PCS(210)를 분리하여, 배터리(221)에 전류가 흐르는 것을 차단한다.
상기 릴레이(223)는 상기 아크 검출 장치(100)의 제어신호에 따라 개폐 동작을 수행한다. 즉, 상기 릴레이(223)는 상기 아크 발생 장치(100)에서 아크 발생이라고 판단시 트립신호인 제어신호에 따라 오픈 동작을 수행하여 배터리(221)와 PCS(210)를 분리한다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 아크 검출 장치 1000 : 태양광 모듈 어레이
2000 : 태양광 접속반 3000 : 인버터
2000 : 태양광 접속반 3000 : 인버터
Claims (12)
- 다수의 직류 배선에 각각 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류를 측정하여 제 1 전류 신호를 출력하는 제 1 전류 측정부와,
상기 각 직류 배선에 부착되어 상기 각 직류 배선에 흐르는 직류 전류에 대하여 특정 주파수 대역 성분을 측정하여 제 2 전류 신호를 출력하는 제 2 전류 측정부와,
상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와,
상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와,
상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와,
상기 퓨리에 변환부의 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와,
상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와,
상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 밴드데이터의 개수를 N개로 확장하도록 하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와,
상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치. - 제 1 항에 있어서, 상기 디스플레이부는 상기 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 외부로 전달하는 통신부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 통신부를 통해 전달된 상기 아크 진단 결과 및 제 1, 제 2 발생 신호를 모니터링하는 모니터링부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1, 제 2 전류 검출부는 각각 고유의 ID가 부여되어 있는 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제 1 제어부는 상기 고유의 ID를 통해 아크가 발생된 직류 배선의 구간을 파악하는 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 제어부는 상기 제 1 아크 검출부로부터 전달된 제 1 아크 검출 신호와 미리 설정된 기준 신호를 초과한 제 1 아크 검출 신호의 숫자를 카운트하여 일정 횟수를 초과한 경우에 아크 발생으로 판단하는 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치.
- 삭제
- 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전원을 생산하는 다수의 태양광 모듈 어레이와,
상기 각 태양광 모듈 어레이로부터 생산된 DC 전원을 취합하여 출력하는 태양광 접속반과,
상기 태양광 접속반을 통해 취합된 DC 전원을 전달받아 AC 전원으로 변환하여 출력하는 인버터와,
상기 태양광 접속반 내부에 구성되고 상기 각 태양광 모듈 어레이에 접속되어 제 1 전류 신호 및 제 2 전류 신호를 각각 검출하여 아크 발생 유무를 판단하는 아크 검출 장치를 포함하고, 상기 아크 검출 장치는
상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와,
상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와,
상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와,
상기 퓨리에 변환부의 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와,
상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와,
상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 밴드데이터의 개수를 N개로 확장하도록 하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와,
상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템. - 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전원을 생산하는 다수의 태양광 모듈 어레이와,
상기 각 태양광 모듈 어레이로부터 생산된 DC 전원을 취합하여 출력하는 태양광 접속반과,
상기 태양광 접속반을 통해 취합된 DC 전원을 전달받아 AC 전원으로 변환하여 출력하는 인버터와,
상기 태양광 접속반과 인버터 사이에 구성되고 상기 태양광 접속반을 통해 출력되는 DC 전원에서 각각 제 1 전류 신호 및 제 2 전류 신호를 각각 검출하여 아크 발생 유무를 판단하는 아크 검출 장치를 포함하고, 상기 아크 검출 장치는
상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와,
상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와,
상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와,
상기 퓨리에 변환부에서 생성된 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 기준 신호를 초과하는 경우 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와,
상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와,
상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 밴드데이터의 개수를 N개로 확장하도록 하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와,
상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템. - 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하여 DC 전원을 생산하는 다수의 태양광 모듈 어레이와,
상기 각 태양광 모듈 어레이로부터 생산된 DC 전원을 취합하여 출력하는 태양광 접속반과,
상기 태양광 접속반을 통해 취합된 DC 전원을 전달받아 AC 전원으로 변환하여 출력하는 인버터와,
상기 인버터의 내부 입력단에 구성되어 상기 태양광 접속반을 통해 출력되는 DC 전원에서 각각 제 1 전류 신호 및 제 2 전류 신호를 각각 검출하여 아크 발생 유무를 판단하는 아크 검출 장치를 포함하고, 상기 아크 검출 장치는
상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와,
상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와,
상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와,
상기 퓨리에 변환부에서 생성된 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 기준 신호를 초과하는 경우 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와,
상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와,
상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 밴드데이터의 개수를 N개로 확장하도록 하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와,
상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치를 구비한 태양광 발전 시스템. - 신재생 에너지 발전 시스템에서 발전된 전력을 저장하고 상용계통 및 부하에 전력을 공급하기 위해 PCS와 연결된 에너지 저장 시스템에 있어서,
배터리;
상기 배터리에 연결되고 상기 PCS의 제어에 따라 배터리의 충 방전 동작을 제어하는 BMS와,
상기 배터리와 PCS를 연결하는 배선의 전류를 측정하여 아크 발생 유무를 진단하여 아크 발생시 트립신호를 출력하는 아크 검출 장치;
상기 아크 검출 장치의 트립신호에 따라 개폐 동작을 수행하여, 상기 배터리와 PCS를 연결 또는 분리하는 릴레이를 포함하고, 상기 아크 검출 장치는
상기 배터리의 전류를 측정하여 제 1, 제 2 전류 신호를 각각 출력하는 제 1, 제 2 전류 측정부와,
상기 제 1 전류 신호를 전달받아 포락선 신호를 생성하여 출력하는 포락선 신호 생성부와,
상기 포락선 신호 생성부의 포락신 신호를 전달받아 미리 설정된 기준 신호와 상기 포락선 신호의 기울기를 비교하여 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부와,
상기 제 2 전류 신호를 전달받아 퓨리에 변환하고 N(N은 짝수)개의 서브 대역으로 구분하여 1/2 N개의 밴드데이터를 생성하는 퓨리에 변환부와,
상기 퓨리에 변환부에서 생성된 1/2 N개의 밴드데이터 중 적어도 하나 이상의 밴드데이터가 각각의 대역에 대응되는 기준 신호를 초과하는 경우 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부와,
상기 제 1 아크 검출 신호와 제 2 아크 검출 신호를 전달받아 분석하여 상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호가 모두 아크 발생이라고 판단하면 트립신호를 출력하는 제 1 제어부와,
상기 제 1, 제 2 아크 검출 신호 중 하나만 아크로 판단하면 상기 제 1 아크 검출 신호를 출력하는 제 1 아크 검출부에 기준 신호를 줄이는 제 1 제어신호를 출력 또는 상기 제 2 아크 검출 신호를 출력하는 제 2 아크 검출부 및 퓨리에 변환부에 밴드데이터의 개수를 N개로 확장하도록 하는 제 2 제어신호를 출력하는 제 2 제어부와,
상기 제 1, 제 2 제어부의 아크 진단 결과 및 상기 제 1, 제 2 아크 발생 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템. - 제 11 항에 있어서, 상기 BMS는 상기 배터리의 전압, 전류, 온도를 검출하는 센싱 기능과, 이에 따른 과 충전, 과 방전, 과 전류, 셀 밸런싱 여부, SOC, SOH를 판단하는 기능을 구비한 것을 특징으로 하는 아크 검출 장치를 구비한 에너지 저장 시스템.
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