KR102341332B1 - Device for detecting arc in output path of energy source - Google Patents

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Abstract

일 실시예는, 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다.An embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; And when the output voltage decreases while the output current decreases, it provides an arc detection device comprising an arc determination unit that highly evaluates the possibility of arc occurrence in the output path or determines that an arc has occurred in the output path.

Description

에너지원의 출력경로에서 아크를 검출하는 장치{DEVICE FOR DETECTING ARC IN OUTPUT PATH OF ENERGY SOURCE}A device that detects an arc in the output path of an energy source {DEVICE FOR DETECTING ARC IN OUTPUT PATH OF ENERGY SOURCE}

본 실시예는 아크를 검출하는 기술에 관한 것이다. This embodiment relates to a technique for detecting an arc.

서로 이격되어 있거나 불안전하게 접촉되어 있는 2개의 전극 사이에서 기체를 매개체로 하여 전류가 흐르는 것을 아크(Arc)라고 한다.The current flowing through the gas as a medium between two electrodes spaced apart or in unsafe contact is called an arc.

아크는 크게 하나의 도선에서 발생하는 직렬아크, 두 개의 도선 사이에서 발생하는 병렬아크, 접지와 하나의 도선 사이에서 발생하는 접지아크 및 다른 네트워크 사이에서 발생하는 크로스아크로 분류될 수 있다.Arcs can be broadly classified into series arcs that occur in one conductor, parallel arcs that occur between two conductors, earth arcs that occur between ground and one conductor, and cross arcs that occur between other networks.

전력시스템에서 이러한 아크가 발생하면 일부 장치에 고장이 생길 수 있다. 특히, 이러한 아크가 지속적으로 발생하도록 방치하는 경우 아크 방전에 의한 열화 현상에 의해 전기화재가 발생할 수 있기 때문에, 아크 발생을 초기에 감지하고 추가적인 아크가 발생하지 않도록 해당 전력시스템을 인터럽트하는 것이 필요하다.When such an arc occurs in the power system, some devices can fail. In particular, if the arc is left to occur continuously, since an electric fire may occur due to the deterioration caused by the arc discharge, it is necessary to detect the arc generation at an early stage and interrupt the corresponding power system so that an additional arc does not occur. .

국제공개특허문서 WO2002/39561에 아크를 검출하고 전력시스템을 인터럽트하는 기술이 소개되고 있다.International Patent Document WO2002/39561 introduces a technique for detecting an arc and interrupting the power system.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 일 측면에서 종래와 다른 아크검출기술을 제공하는 것이다. 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 종래에 비해 정확도가 높고, 간단하게 구현이 가능한 아크검출장치에 대한 기술을 제공하는 것이다. 또 다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 출력전류와 출력전압의 변동이 역의 관계를 가지는 에너지원, 특히, 배터리에 특화된 아크검출기술을 제공하는 것이다.Against this background, an object of the present embodiment is to provide an arc detection technology different from the conventional one in one aspect. In another aspect, an object of the present embodiment is to provide a technique for an arc detection device that has higher accuracy than the prior art and can be implemented simply. In another aspect, an object of the present embodiment is to provide an arc detection technology specialized for an energy source, particularly a battery, in which variations in output current and output voltage have an inverse relationship.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다. In order to achieve the above object, an embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; And when the output voltage decreases while the output current decreases, it provides an arc detection device comprising an arc determination unit that highly evaluates the possibility of arc occurrence in the output path or determines that an arc has occurred in the output path.

상기 아크판단부는, 상기 출력전압의 시간미분절대값이 기준값 이상인 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit, when the absolute value of the time differential of the output voltage is equal to or greater than a reference value, may highly evaluate the possibility of arc occurrence in the output path or determine that an arc has occurred in the output path.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 감소값에 대한 상기 출력전압의 감소값의 비율이 기준값 이상인 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.If the ratio of the reduction value of the output voltage to the reduction value of the output current is equal to or greater than a reference value, the arc determination unit may highly evaluate the possibility of arc occurrence in the output path or determine that an arc has occurred in the output path. .

상기 배터리는, 상기 배터리의 내부저항에 따라, 상기 출력전류가 감소하면 상기 출력전압이 증가하는 특성을 가질 수 있다.The battery may have a characteristic in which the output voltage increases when the output current decreases according to an internal resistance of the battery.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 시간미분절대값이 제1기준값 이상이고 상기 출력전압의 시간미분절대값이 제2기준값 이상인 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit is, when the absolute time-differential value of the output current is equal to or greater than the first reference value and the absolute time-differential value of the output voltage is equal to or greater than the second reference value, highly evaluates the possibility of arcing in the output path or to the output path It can be judged that an arc has occurred.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류 및 상기 출력전압의 N(N은 2 이상의 자연수)개의 샘플링값을 이동평균한 값으로 아크를 판단할 수 있다.The arc determination unit may determine the arc as a moving average of N (N is a natural number equal to or greater than 2) sampling values of the output current and the output voltage.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 시간 이후의 일정 시구간에서 상기 출력전류 혹은 상기 출력전압에 대해 주파수분석을 수행하고, 특정 주파수대역의 성분이 기준값 이상인 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit performs a frequency analysis on the output current or the output voltage in a predetermined time period after the time when the output voltage decreases while the output current decreases, and when a component of a specific frequency band is equal to or greater than a reference value, the The possibility of arc generation in the output path may be highly evaluated or it may be determined that an arc has occurred in the output path.

다른 실시예는, 출력전류와 출력전압의 변동이 역의 관계를 가지는 에너지원의 출력경로에서 아크를 검출하는 장치로서, 상기 출력전류와 상기 출력전압을 측정하는 측정부; 상기 출력전류와 상기 출력전압의 변동이 정의 관계를 가지는 경우, 상기 출력경로에 대한 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다. Another embodiment provides an apparatus for detecting an arc in an output path of an energy source having an inverse relationship between variations in output current and output voltage, comprising: a measuring unit measuring the output current and the output voltage; Provided is an arc detection device comprising an arc determining unit that highly evaluates the possibility of arc occurrence in the output path or determines that an arc has occurred in the output path when the variation of the output current and the output voltage has a positive relationship.

상기 에너지원은, 전압원 및 상기 전압원과 출력단 사이에서 직렬로 연결되는 내부저항을 포함하는 것으로 모델링될 수 있다.The energy source may be modeled as including a voltage source and an internal resistance connected in series between the voltage source and an output terminal.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 시간미분값과 상기 출력전압의 시간미분값이 모두 양(+)이거나 모두 음(-)인 경우, 상기 출력전류와 상기 출력전압의 변동이 정의 관계를 가지는 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit, when both the time differential value of the output current and the time differential value of the output voltage are positive (+) or all negative (-), the fluctuation of the output current and the output voltage has a positive relationship can judge

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 시간축에서의 기울기와 상기 출력전압의 시간축에서의 기울기가 모두 양(+)이거나 모두 음(-)인 경우, 상기 출력전류와 상기 출력전압의 변동이 정의 관계를 가지는 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit determines that when both the slope of the output current on the time axis and the slope of the output voltage on the time axis are positive (+) or all negative (-), the variation of the output current and the output voltage has a positive relationship can be judged to have

또 다른 실시예는, 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류의 변동값 및 상기 출력전압의 변동값으로 상기 출력경로에서의 아크 여부를 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다. Another embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; and an arc determination unit configured to determine whether or not an arc is present in the output path based on the variation value of the output current and the variation value of the output voltage.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 상기 출력전류의 변동값으로 계산하거나, 상기 출력전압의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 상기 출력전류의 변동값으로 계산할 수 있다.The arc determination unit may calculate an absolute value of the slope or slope on the time axis of the output current as a variation value of the output current, or use the absolute value of the slope or slope on the time axis of the output voltage as a variation value of the output current. can be calculated

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 변동값이 제1기준값 이상이거나 상기 출력전압의 변동값이 제2기준값 이상인 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit, when the fluctuation value of the output current is equal to or greater than the first reference value or the fluctuation value of the output voltage is equal to or greater than the second reference value, highly evaluates the possibility of arc occurrence in the output path or that an arc has occurred in the output path can judge

또 다른 실시예는, 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류의 변동값 및 상기 출력전압의 변동값으로 평면의 좌표를 구성할 때, 다수의 상기 좌표가 3사분면에 위치하는 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다. Another embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; and when a plurality of coordinates are located in the third quadrant when constructing plane coordinates with the change value of the output current and the change value of the output voltage, the possibility of arcing in the output path is highly evaluated or the output path To provide an arc detection device including an arc determination unit that determines that an arc has occurred.

상기 아크판단부는, 상기 출력전류의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 상기 출력전류의 변동값으로 계산하거나, 상기 출력전압의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 상기 출력전류의 변동값으로 계산할 수 있다.The arc determination unit may calculate an absolute value of the slope or slope on the time axis of the output current as a variation value of the output current, or use the absolute value of the slope or slope on the time axis of the output voltage as a variation value of the output current. can be calculated

상기 아크판단부는, 일정 개수 이상의 상기 좌표가 3사분면 중 일정 영역에 위치하는 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit, when a predetermined number or more of the coordinates are located in a predetermined area of the third quadrant, may highly evaluate the possibility of arc generation in the output path or determine that an arc has occurred in the output path.

상기 일정 영역은 전류 변동과 전압 변동이 모두 큰 영역을 나타낼 수 있다.The predetermined region may indicate a region in which both current and voltage fluctuations are large.

상기 아크판단부는, 상기 평면 상에서의 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴이 일정 유형에 해당되는 경우, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit, when the movement path of the coordinates on the plane or the pattern indicated by the plurality of coordinates corresponds to a certain type, highly evaluates the possibility of arc occurrence in the output path or determines that an arc has occurred in the output path can judge

상기 아크판단부는, 미리 저장된 다수의 이동 경로 혹은 다수의 패턴과 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴의 유사도를 판단하여, 상기 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination unit determines the degree of similarity between a plurality of previously stored movement paths or a plurality of patterns and a movement path of the coordinates or a pattern indicated by a plurality of the coordinates to highly evaluate the possibility of arc occurrence in the output path or the output path It can be judged that an arc has occurred.

상기 다수의 이동 경로 혹은 상기 다수의 패턴은 머신러닝 혹은 인공지능에 의한 학습으로 추출될 수 있다.
또 다른 실시예는, 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류의 시간변동값을 X축으로 하고 상기 출력전압의 시간변동값을 Y축으로 하여 평면의 좌표를 구성할 때, 일정 시간에서의 일정 개수 이상의 상기 좌표가 3사분면의 일정 영역에 위치하는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다.
상기 아크판단부는, 일정 시간에서의 상기 일정 개수 이상의 상기 좌표가 2사분면의 다른 일 영역에 위치하는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
상기 일정 영역은 원점으로부터 일정 거리 이상 이격되어 있을 수 있다.
상기 아크판단부는, 상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 시간 이후에 상기 출력전류 혹은 상기 출력전압에 대해 주파수분석을 수행하고, 특정 주파수대역의 성분과 기준값을 비교하여 아크발생여부를 추가적으로 판단할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 배터리의 내부저항에 따라, 상기 출력전류가 감소하면 상기 출력전압이 증가하는 특성을 가질 수 있다.
또 다른 실시예는 배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서, 상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및 상기 출력전류의 시간변동값을 X축으로 하고 상기 출력전압의 시간변동값을 Y축으로 하여 평면의 좌표를 구성할 때, 상기 평면의 3사분면 상에서의 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴이 일정 유형에 해당되는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부를 포함하는 아크검출장치를 제공한다.
상기 아크판단부는, 미리 저장된 다수의 이동 경로 혹은 다수의 패턴과 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴의 유사도를 판단하여, 상기 출력경로에서의 아크발생여부를 판단할 수 있다.
상기 다수의 이동 경로 혹은 상기 다수의 패턴은 머신러닝 혹은 인공지능에 의한 학습으로 추출된 것일 수 있다.
상기 아크판단부는, 상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 시간 이후에 상기 출력전류 혹은 상기 출력전압에 대해 주파수분석을 수행하고, 특정 주파수대역의 성분과 기준값을 비교하여 아크발생여부를 추가적으로 판단할 수 있다.
상기 배터리는, 상기 배터리의 내부저항에 따라, 상기 출력전류가 감소하면 상기 출력전압이 증가하는 특성을 가질 수 있다.
The plurality of movement paths or the plurality of patterns may be extracted by learning by machine learning or artificial intelligence.
Another embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; and when the coordinates of the plane are constructed with the time fluctuation value of the output current as the X axis and the time fluctuation value of the output voltage as the Y axis, a predetermined number or more of the coordinates at a predetermined time are located in a predetermined area of the third quadrant In this case, there is provided an arc detection device including an arc determining unit for determining that an arc has occurred in the output path.
The arc determination unit may determine that an arc does not occur in the output path when the predetermined number or more of the coordinates at a predetermined time are located in another area of the second quadrant.
The predetermined region may be spaced apart from the origin by a predetermined distance or more.
The arc determination unit performs a frequency analysis on the output current or the output voltage after a time when the output voltage decreases while the output current decreases, and compares a component of a specific frequency band with a reference value to additionally determine whether an arc is generated can judge
The battery may have a characteristic in which the output voltage increases when the output current decreases according to an internal resistance of the battery.
Another embodiment provides an arc detection device disposed in an output path of a battery, comprising: a measuring unit for measuring an output current and an output voltage of the battery; and a movement path of the coordinates or a plurality of the coordinates in the third quadrant of the plane when the coordinates of the plane are configured with the time variation value of the output current as the X axis and the time variation value of the output voltage as the Y axis Provided is an arc detection device including an arc determining unit that determines that an arc has occurred in the output path when the pattern indicated by is of a certain type.
The arc determination unit may determine whether an arc is generated in the output path by determining a similarity between a plurality of previously stored moving paths or a plurality of patterns and a moving path of the coordinates or a pattern indicated by a plurality of the coordinates.
The plurality of movement paths or the plurality of patterns may be extracted by learning by machine learning or artificial intelligence.
The arc determination unit performs a frequency analysis on the output current or the output voltage after a time when the output voltage decreases while the output current decreases, and compares a component of a specific frequency band with a reference value to additionally determine whether an arc is generated can judge
The battery may have a characteristic in which the output voltage increases when the output current decreases according to an internal resistance of the battery.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 종래에 비해 간단하면서도 정확도가 높은 아크검출장치를 구현할 수 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 출력전류와 출력전압의 변동이 역의 관계를 가지는 에너지원, 특히, 배터리에 대해 보다 높은 정확도로 아크를 검출할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to implement an arc detection device that is simple and has high accuracy compared to the related art. In addition, according to the present embodiment, it is possible to detect an arc with higher accuracy for an energy source, in particular, a battery, in which fluctuations in output current and output voltage have an inverse relationship.

도 1은 일반적인 에너지원의 출력특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 출력전류와 출력전압을 나타내는 예시 그래프이다.
도 3은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 아크검출장치의 구성도이다.
도 5는 아크가 발생하였을 때의 출력전류 및 출력전압의 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 아크가 발생했을 때의 출력전류 및 출력전압을 나타내는 예시 그래프이다.
도 7은 아크가 발생했을 때의 출력전류의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.
도 8은 아크가 발생했을 때의 출력전압의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.
도 9는 정상상태에서의 출력전류 및 출력전압을 나타내는 예시 그래프이다.
도 10은 정상상태에서의 출력전류의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.
도 11은 정상상태에서의 출력전압의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.
도 12는 도 6에서 제1시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이다.
도 13은 도 6에서 제2시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이다.
도 14는 도 9에서 제3시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이다.
도 15는 도 9에서 제4시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이다.
도 16은 정상상태에서의 출력전류/출력전압 변동값 좌표를 평면에 표시한 도면이다.
도 17은 아크가 발생했을 때의 출력전류/출력전압 변동값 좌표를 평면에 표시한 도면이다.
1 is a view for explaining the output characteristics of a general energy source.
FIG. 2 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage of FIG. 1 .
3 is a block diagram of a power system according to an embodiment.
4 is a block diagram of an arc detection device according to an embodiment.
5 is a diagram for explaining the characteristics of an output current and an output voltage when an arc is generated.
6 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage when an arc is generated.
7 is an exemplary graph showing a time variation value of an output current when an arc is generated.
8 is an exemplary graph showing a time-varying value of an output voltage when an arc is generated.
9 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage in a steady state.
10 is an exemplary graph showing a time variation value of an output current in a steady state.
11 is an exemplary graph showing a time-varying value of an output voltage in a steady state.
12 is a frequency analysis graph for the output voltage in the first time period in FIG. 6 .
13 is a frequency analysis graph for the output voltage in the second time period in FIG. 6 .
14 is a frequency analysis graph for the output voltage in the third time period in FIG. 9 .
15 is a frequency analysis graph for the output voltage in the fourth time period in FIG. 9 .
16 is a view showing the output current/output voltage variation value coordinates in a steady state on a plane.
17 is a view showing the coordinates of the output current/output voltage fluctuation value when an arc is generated on a plane.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), (b), etc. may be used. These terms are only for distinguishing the elements from other elements, and the essence, order, or order of the elements are not limited by the terms. When it is described that a component is “connected”, “coupled” or “connected” to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, but another component is formed between each component. It should be understood that elements may also be “connected,” “coupled,” or “connected.”

도 1은 일반적인 에너지원의 출력특성을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the output characteristics of a general energy source.

도 1을 참조하면, 에너지원(10)은 전압원(Vs)과 내부저항(Ri)으로 모델링될 수 있다. 모델에서, 내부저항(Ri)은 전압원(Vs)과 출력단(Po) 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 그리고, 에너지원(10)의 출력단(Po)은 전기적으로 부하(Ld)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1 , the energy source 10 may be modeled as a voltage source Vs and an internal resistance Ri. In the model, the internal resistance Ri may be connected in series between the voltage source Vs and the output terminal Po. In addition, the output terminal Po of the energy source 10 may be electrically connected to the load Ld.

부하(Ld)는 에너지원(10)의 출력단(Po)에 형성되는 출력전압(V) 및 출력단(Po)을 통해 부하(Ld)로 공급되는 출력전류(I)에 영향을 받게 되는데, 이때, 출력전류(I)와 출력전압(V)은 역의 관계를 가질 수 있다.The load Ld is affected by the output voltage V formed at the output terminal Po of the energy source 10 and the output current I supplied to the load Ld through the output terminal Po, at this time, The output current I and the output voltage V may have an inverse relationship.

도 2는 도 1의 출력전류와 출력전압을 나타내는 예시 그래프이다.FIG. 2 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 출력전류(I)가 증가하면 출력전압(V)이 감소하고, 출력전류(I)가 감소하면 출력전압(V)은 증가할 수 있다. 출력전류(I)와 출력전압(V)의 이러한 역의 관계는 에너지원(10)의 여러가지 요소에 기인할 수 있는데, 그 중 하나의 요소가 내부저항(Ri)이다. 내부저항(Ri)에 의한 전압강하에 따라 출력전압(V)은 전압원(Vs)과 다른 전압을 가질 수 있다. 이때, 출력전류(I)가 증가하면, 내부저항(Ri)에 의한 전압강하가 커지게 되기 때문에 출력전압(V)은 감소하게 되고, 출력전류(I)가 감소하면, 내부저항(Ri)에 의한 전압강하가 작아지게 되기 때문에 출력전압(V)은 증가하게 된다.1 and 2 , when the output current I increases, the output voltage V decreases, and when the output current I decreases, the output voltage V may increase. This inverse relationship between the output current I and the output voltage V can be attributed to various factors of the energy source 10, one of which is the internal resistance Ri. The output voltage V may have a voltage different from that of the voltage source Vs according to the voltage drop due to the internal resistance Ri. At this time, when the output current (I) increases, the voltage drop due to the internal resistance (Ri) increases because the output voltage (V) decreases, and when the output current (I) decreases, the internal resistance (Ri) The output voltage V increases because the voltage drop is reduced.

출력전류(I)와 출력전압(V)이 역의 관계를 가지는 대표적인 예가 배터리이다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 배터리를 예로 들어 설명하나, 본 실시예가 이러한 예로 한정되는 것은 아니다.A typical example in which the output current (I) and the output voltage (V) have an inverse relationship is a battery. Hereinafter, a battery will be described as an example for convenience of description, but the present embodiment is not limited to this example.

도 3은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.3 is a block diagram of a power system according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 전력시스템(300)에는 아크검출장치(310), 에너지원(320) 및 부하(330)가 포함될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the power system 300 may include an arc detection device 310 , an energy source 320 , and a load 330 .

에너지원(320)과 부하(330)는 출력경로(PT)를 통해 연결될 수 있다. 에너지원(320)는 출력경로(PT)를 통해 전력을 부하(330)로 공급할 수 있다.The energy source 320 and the load 330 may be connected through the output path PT. The energy source 320 may supply power to the load 330 through the output path PT.

아크검출장치(310)는 출력경로(PT)에 배치될 수 있다. 아크검출장치(310)는 출력경로(PT)에 배치되면서, 출력경로(PT)를 통해 공급되는 전력의 출력전류 및 출력전압을 측정할 수 있다. 그리고, 아크검출장치(310)는 측정된 출력전류 및 출력전압을 이용하여 출력경로(PT)에서의 아크발생가능성을 평가하거나 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다.The arc detection device 310 may be disposed on the output path PT. The arc detection device 310 may measure an output current and an output voltage of power supplied through the output path PT while being disposed on the output path PT. In addition, the arc detection device 310 may evaluate the possibility of arc occurrence in the output path PT or determine whether an arc is generated by using the measured output current and output voltage.

도 4는 일 실시예에 따른 아크검출장치의 구성도이다.4 is a block diagram of an arc detection device according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 아크검출장치(310)는 측정부(410) 및 아크판단부(420)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the arc detecting device 310 may include a measuring unit 410 and an arc determining unit 420 .

측정부(410)는 에너지원-예를 들어, 배터리-의 출력전류 및 출력전압을 측정할 수 있다. 이를 위해, 측정부(410)는 전류센서(미도시) 및 전압센서(미도시)를 구비할 수 있다.The measurement unit 410 may measure an output current and an output voltage of an energy source - for example, a battery. To this end, the measuring unit 410 may include a current sensor (not shown) and a voltage sensor (not shown).

아크판단부(420)는 에너지원의 출력경로에서의 아크발생가능성을 평가하거나 아크 발생 여부를 판단할 수 있다. 아크판단부(420)의 실시예는 후술한다.The arc determination unit 420 may evaluate the possibility of arc generation in the output path of the energy source or determine whether an arc is generated. An embodiment of the arc determination unit 420 will be described later.

도 5는 아크가 발생하였을 때의 출력전류 및 출력전압의 특성을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining the characteristics of an output current and an output voltage when an arc is generated.

도 5를 참조하면, 에너지원(320)은 출력경로(PT)와 직렬로 연결되는 전압원(Vs) 및 내부저항(Ri)을 포함할 수 있다. 그리고, 아크검출장치(310)는 출력경로(PT)의 출력전류(Iar) 및 출력전압(Var)을 측정할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the energy source 320 may include a voltage source Vs and an internal resistance Ri connected in series with the output path PT. In addition, the arc detection device 310 may measure the output current Iar and the output voltage Var of the output path PT.

한편, 출력경로(PT)에 아크가 발생하면 도 5에 도시된 것과 같이 출력경로(PT)에 아크임피던스(Rar)가 형성될 수 있다. 그리고, 아크가 발생하면, 아크임피던스(Rar)가 출력경로(PT)에 부가됨으로써 출력전류(Iar)가 급격히 감소하는 현상이 발생할 수 있다.Meanwhile, when an arc is generated in the output path PT, an arc impedance Rar may be formed in the output path PT as shown in FIG. 5 . And, when an arc is generated, the arc impedance Rar is added to the output path PT, so that the output current Iar rapidly decreases.

도 2를 통해 살펴본 바와 같이, 정상상태에서 출력전류가 감소하면 출력전압이 증가하지만, 아크상태에서는 아크임피던스(Rar)로 인해, 출력전류(Iar)와 함께, 동시에 출력전압(Var)도 급격히 감소할 수 있다.2, when the output current decreases in the normal state, the output voltage increases, but in the arc state, due to the arc impedance Rar, simultaneously with the output current Iar, the output voltage Var also rapidly decreases. can do.

아크검출장치(310)는 정상상태와 다른 출력전류(Iar) 및 출력전압(Var)의 특성을 이용하여 출력경로(PT)에서의 아크발생가능성을 평가하거나 아크 발생 여부를 판단할 수 있다.The arc detection device 310 may use the characteristics of the output current Iar and the output voltage Var different from the normal state to evaluate the possibility of arcing in the output path PT or to determine whether an arc is generated.

아크검출장치(310)는 출력전류(Iar) 및 출력전압(Var)의 시간에 대한 변동값을 이용하여 아크를 판단할 수 있다.The arc detection device 310 may determine the arc by using time-dependent variations of the output current Iar and the output voltage Var.

도 6은 아크가 발생했을 때의 출력전류 및 출력전압을 나타내는 예시 그래프이다.6 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage when an arc is generated.

도 6을 참조하면, 제1시점(Ta)에서 아크가 발생하였는데, 제1시점(Ta)에서부터 제2시점(Tb)까지 출력전류(Iar) 및 출력전압(Var)이 급격히 감소하고 있다.Referring to FIG. 6 , an arc is generated at a first time point Ta, and the output current Iar and the output voltage Var are rapidly decreasing from the first time point Ta to the second time point Tb.

아크검출장치는 출력전류의 시간에 대한 변동값이 제1기준값 이상이면, 아크발생가능성을 높게 평가하거나 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 정상상태에서는 정상적인 제어에 따라 출력전류가 급격이 변동하지 않는다. 엔지니어는 정상상태에서의 출력전류의 변동범위를 확인하고 그 변동범위를 바탕으로 제1기준값을 설정할 수 있다.If the time variation value of the output current is equal to or greater than the first reference value, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc occurrence or determine that an arc has occurred. In the steady state, the output current does not change abruptly according to the normal control. The engineer can check the variation range of the output current in the steady state and set the first reference value based on the variation range.

아크검출장치는 출력전압의 시간에 대한 변동값이 제2기준값 이상이면, 아크발생가능성을 높게 평가하거나 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 정상상태에서는 출력전류가 급격히 변동하지 않기 때문에 출력전압도 급격히 변동하지 않는다. 엔지니어는 정상상태에서의 출력전압의 변동범위를 확인하고 그 변동범위를 바탕으로 제2기준값을 설정할 수 있다.When the variation value of the output voltage with respect to time is equal to or greater than the second reference value, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc occurrence or determine that an arc has occurred. In the steady state, the output current does not change rapidly, so the output voltage does not change rapidly. The engineer can check the variation range of the output voltage in the steady state and set the second reference value based on the variation range.

시간에 대한 변동값은 시간미분값이거나, 시간미분절대값이거나, 시간축에서의 기울기이거나, 시간축에서의 기울기의 절대값일 수 있다. 이때의 값들은 미리 설정된 단위시간을 가지고 계산될 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치는 측정값의 변동을 단위시간(2us)으로 나누어서 시간미분값 혹은 시간축에서의 기울기를 계산할 수 있다. 그리고, 아크검출장치는 계산된 값을 이용하여 아크를 판단할 수 있다. 아크검출장치는 측정값을 그대로 사용하여 전술한 값을 계산할 수 있고, N(N은 2 이상의 자연수)개의 샘플링값을 이동평균한 값을 사용하여 전술한 값을 계산할 수 있다.The variation value with respect to time may be a time differential value, an absolute time differential value, a slope on the time axis, or an absolute value of the slope on the time axis. In this case, the values may be calculated with a preset unit time. For example, the arc detection device may calculate a time differential value or a slope on the time axis by dividing the variation of the measured value by the unit time (2us). And, the arc detection device may determine the arc using the calculated value. The arc detection device may calculate the above-described value using the measured value as it is, and may calculate the above-described value using a moving average of N (N is a natural number equal to or greater than 2) sampling values.

아크검출장치는 출력전류의 시간에 대한 변동값과 출력전압의 시간에 대한 변동값 중 하나의 값을 이용하여 아크를 판단할 수 있고, 두 값을 동시에 이용하여 아크를 판단할 수 있다.The arc detection device may determine the arc by using one of the time variation value of the output current and the time variation value of the output voltage, and may determine the arc using both values at the same time.

일 예로서, 아크검출장치는 출력전류(Iar)의 시간미분절대값이 제1기준값 이상이고, 출력전압의 시간미분절대값이 제2기준값 이상인 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.As an example, when the absolute time-differential value of the output current Iar is equal to or greater than the first reference value and the absolute time-differential value of the output voltage is equal to or greater than the second reference value, the arc detection device evaluates the possibility of arcing in the output path highly or It can be judged that an arc has occurred in the output path.

다른 예로서, 아크검출장치는 출력전류(Iar)와 출력전압(Var)의 변동이 정의 관계를 가지는 경우-예를 들어, 출력전류(Iar)가 감소하면서 출력전압(Var)이 동시에 감소하는 경우-, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 아크검출장치는 출력전류(Iar)의 시간미분값과 출력전압(Var)의 시간미분값이 모두 양(+)이거나 모두 음(-)인 경우, 출력전류(Iar)와 출력전압(Var)의 변동이 정의 관계를 가지는 것으로 판단할 수 있다. 혹은 아크검출장치는 출력전류(Iar)의 시간축에서의 기울기와 출력전압(Var)의 시간축에서의 기울기가 모두 양(+)이거나 모두 음(-)인 경우, 출력전류(Iar)와 출력전압(Var)의 변동이 정의 관계를 가지는 것으로 판단할 수 있다.As another example, the arc detection device has a positive relationship between the fluctuations of the output current Iar and the output voltage Var—for example, when the output current Iar decreases and the output voltage Var decreases at the same time. -, The possibility of arc occurrence in the output path can be highly evaluated or it can be judged that an arc has occurred in the output path. When the time differential value of the output current Iar and the time differential value of the output voltage Var are both positive (+) or both negative (-), the arc detection device determines the output current Iar and output voltage Var. It can be judged that the variation has a positive relationship. Alternatively, when the slope of the output current Iar on the time axis and the slope of the output voltage Var on the time axis are both positive (+) or both negative (-), the arc detection device determines the output current Iar and the output voltage ( Var) can be judged to have a positive relationship.

아크검출장치는 주파수 분석을 통해 아크를 판단할 수 있다. 아크검출장치는 주파수 분석을 아크 판단의 단독 인자로 사용할 수도 있고 보조 인자로 사용할 수도 있다. 예를 들어, 아크검출장치는 주파수 분석만을 통해 아크를 판단할 수도 있고, 전술한 아크 판단의 정확도를 높이기 위해 부가적으로 주파수 분석을 사용할 수 있다.The arc detection device may determine the arc through frequency analysis. The arc detection device may use frequency analysis as a single factor or as an auxiliary factor for arc determination. For example, the arc detection apparatus may determine the arc through only frequency analysis, and may additionally use frequency analysis to increase the accuracy of the aforementioned arc determination.

아크검출장치는 출력전류(Iar) 및/또는 출력전압(Var)의 변동값이 급격히 변하는 시간(Ta~Tb) 이후의 일정 시구간(제2시구간(TP2))에서 출력전류(Iar) 혹은 출력전압(Var)에 대해 주파수분석을 수행하고, 주파수분석에서 특정 주파수대역의 성분이 기준값 이상인 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc detection device performs the output current Iar or output current Iar or output current Iar or Frequency analysis is performed on the output voltage Var, and when a component of a specific frequency band is greater than or equal to a reference value in the frequency analysis, the possibility of arcing in the output path can be highly evaluated or it can be determined that an arc has occurred in the output path.

아크검출장치는 출력전류(Iar) 및/또는 출력전압(Var)의 변동값이 급격히 변하는 시간(Ta~Tb)의 전과 후의 시구간에서의 주파수분석을 비교하여 아크를 판단할 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치는 Ta~Tb 전의 시구간인 제1시구간(TP1)에서의 주파수분석값과 Ta~Tb 후의 시구간인 제2시구간(TP2)에서의 주파수분석값을 비교하여 특정 주파수대역의 성분이 기준값 이상으로 증가한 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc detection device may determine the arc by comparing the frequency analysis in the time period before and after the time period (Ta to Tb) in which the fluctuation value of the output current Iar and/or the output voltage Var changes rapidly. For example, the arc detection device compares the frequency analysis value in the first time period TP1 which is the time period before Ta to Tb with the frequency analysis value in the second time period TP2 which is the time period after Ta to Tb to obtain a specific frequency. When the band component increases by more than the reference value, the possibility of arc occurrence in the output path can be highly evaluated or it can be determined that an arc has occurred in the output path.

도 7은 아크가 발생했을 때의 출력전류의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.7 is an exemplary graph showing a time variation value of an output current when an arc is generated.

도 7을 참조하면, 정상상태(Tarc 이전 상태)에서 출력전류의 시간변동값(sI)은 0 근처의 값을 가질 수 있다. 여기서, 시간변동값(sI)은 단위시간(dT)에 변동한 출력전류(dIar)의 크기로 계산될 수 있다.Referring to FIG. 7 , in a steady state (a state before Tarc), the time variation value sI of the output current may have a value near zero. Here, the time variation value sI may be calculated as the magnitude of the output current dIar changed in the unit time dT.

아크가 발생하면 출력전류의 시간변동값(sI)이 급격히 낮아질 수 있는데, 아크검출장치는 시간변동값(sI)이 제1기준값(Ref1)보다 낮아지는 경우, 혹은, 시간변동값(sI)의 절대값이 제1기준값(Ref1)의 절대값보다 커지는 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 아크검출장치는 특정 시점의 시간변동값(sI1)이 제1기준값(Ref1)보다 낮아질 수 있는데, 이때를 아크발생시간(Tarc)으로 추정할 수 있다.When an arc is generated, the time fluctuation value sI of the output current may be sharply lowered. The arc detection device detects when the time fluctuation value sI is lower than the first reference value Ref1, or the time fluctuation value sI. When the absolute value is greater than the absolute value of the first reference value Ref1, the possibility of arc occurrence in the output path may be highly evaluated or it may be determined that the arc has occurred in the output path. In addition, the arc detection device may estimate the time variation value sI1 at a specific point in time to be lower than the first reference value Ref1, and this time may be estimated as the arc generation time Tarc.

도 8은 아크가 발생했을 때의 출력전압의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.8 is an exemplary graph showing a time-varying value of an output voltage when an arc is generated.

도 8을 참조하면, 정상상태(Tarc 이전 상태)에서 출력전압의 시간변동값(sV)은 0 근처의 값을 가질 수 있다. 여기서, 시간변동값(sV)은 단위시간(dT)에 변동한 출력전압(dVar)의 크기로 계산될 수 있다.Referring to FIG. 8 , the time-varying value sV of the output voltage in a steady state (state before Tarc) may have a value near zero. Here, the time-varying value sV may be calculated as the magnitude of the output voltage dVar changed in the unit time dT.

아크가 발생하면 출력전압의 시간변동값(sV)이 급격히 낮아질 수 있는데, 아크검출장치는 시간변동값(sV)이 제2기준값(Ref2)보다 낮아지는 경우, 혹은, 시간변동값(sV)의 절대값이 제2기준값(Ref2)의 절대값보다 커지는 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 아크검출장치는 특정 시점의 시간변동값(sV1)이 제2기준값(Ref2)보다 낮아질 수 있는데, 이때를 아크발생시간(Tarc)으로 추정할 수 있다.When an arc occurs, the time-varying value (sV) of the output voltage may drop sharply, and the arc detection device detects when the time-varying value (sV) is lower than the second reference value (Ref2), or the time-varying value (sV) of the When the absolute value is greater than the absolute value of the second reference value Ref2, the possibility of arc occurrence in the output path may be highly evaluated or it may be determined that the arc has occurred in the output path. In addition, the arc detection device may have the time variation value sV1 at a specific point in time lower than the second reference value Ref2, and this time may be estimated as the arc generation time Tarc.

이러한 출력전류 및 출력전압의 아크 특성은 정상상태에서의 특성과 구별되기 때문에 아크검출의 오류 가능성을 낮출 수 있다. 비교를 위하여 도 9 내지 도 11을 참조하여 정상상태에서의 출력전류 및 출력전압 특성을 설명한다.Since the arc characteristics of the output current and the output voltage are distinguished from the characteristics in a steady state, the possibility of an error in arc detection can be reduced. For comparison, output current and output voltage characteristics in a steady state will be described with reference to FIGS. 9 to 11 .

도 9는 정상상태에서의 출력전류 및 출력전압을 나타내는 예시 그래프이고, 도 10은 정상상태에서의 출력전류의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이고, 도 11은 정상상태에서의 출력전압의 시간변동값을 나타내는 예시 그래프이다.9 is an exemplary graph showing an output current and an output voltage in a steady state, FIG. 10 is an exemplary graph showing a time variation value of an output current in a steady state, and FIG. 11 is a time variation value of an output voltage in a steady state It is an example graph showing

도 9를 참조하면, 정상상태에서도 상대적으로 큰 출력전류의 변동이 있을 수 있다. 하지만, 그 변동값의 크기는 기준값보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 9 , there may be a relatively large change in output current even in a steady state. However, the magnitude of the variation value may be smaller than the reference value.

일 예로서, 도 10을 참조하면, 제1시점(Ta)에서의 부하의 변동에 따라 출력전류(I)에 변동이 생길 수 있다. 그런데, 제1시점(Ta)의 출력전류의 시간변동값(sI2)은 제1기준값(Ref1)보다 높거나 시간변동값(sI2)의 절대값은 제1기준값(Ref1)의 절대값보다 작기 때문에, 아크검출장치가 이러한 변동에 대해 아크로 오판단할 가능성은 낮다.As an example, referring to FIG. 10 , a change may occur in the output current I according to a change in the load at the first time point Ta. However, since the time fluctuation value sI2 of the output current at the first time point Ta is higher than the first reference value Ref1, or the absolute value of the time fluctuation value sI2 is smaller than the absolute value of the first reference value Ref1, , it is unlikely that the arc detection device will erroneously judge such fluctuations as arcs.

다른 예로서, 도 11을 참조하면, 제1시점(Ta)에서의 부하의 변동에 따라 출력전압(V)에 변동이 생길 수 있다. 그런데, 제1시점(Ta)의 출력전압의 시간변동값(sV2)은 제2기준값(Ref2)보다 높거나 시간변동값(sV2)의 절대값은 제2기준값(Ref2)의 절대값보다 작기 때문에, 아크검출장치가 이러한 변동에 대해 아크로 오판단할 가능성은 낮다.As another example, referring to FIG. 11 , a change may occur in the output voltage V according to a change in the load at the first time point Ta. However, since the time variation value sV2 of the output voltage at the first time point Ta is higher than the second reference value Ref2, or the absolute value of the time variation value sV2 is smaller than the absolute value of the second reference value Ref2, , it is unlikely that the arc detection device will erroneously judge such fluctuations as arcs.

도 12는 도 6에서 제1시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이고, 도 13은 도 6에서 제2시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이고, 도 14는 도 9에서 제3시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이고, 도 15는 도 9에서 제4시구간에서의 출력전압에 대한 주파수분석 그래프이다.12 is a frequency analysis graph for the output voltage in the first time period in FIG. 6 , FIG. 13 is a frequency analysis graph for the output voltage in the second time period in FIG. 6 , and FIG. It is a frequency analysis graph for the output voltage in the time period, and FIG. 15 is a frequency analysis graph for the output voltage in the fourth time period in FIG. 9 .

도 12 및 도 13을 참조하면, 아크가 발생하기 전과 달리 아크가 발생한 후의 그래프에서 특정 주파수 대역의 성분이 기준값(TH)보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 아크검출장치는 출력전류 혹은 출력전압의 급격한 변동을 인식하여 아크를 판단할 수 있는데, 주파수분석을 더 수행하는 경우, 아크 판단의 오류 가능성을 추가적으로 보완할 수 있다.12 and 13 , it can be seen that the component of a specific frequency band appears higher than the reference value TH in the graph after the arc is generated, unlike before the arc is generated. The arc detection device can determine the arc by recognizing a sudden change in the output current or output voltage. If the frequency analysis is further performed, the possibility of an error in the arc determination can be supplemented additionally.

도 14 및 도 15를 참조하면, 출력전류 및 출력전압에 변동이 일어난 전후의 시구간(제3시구간 및 제4시구간)의 주파수분석에서 모두 특정 주파수 대역의 성분이 기준값(TH)보다 높게 나타나지 않고 있다. 아크검출장치는 부하의 변동을 출력전류 혹은 출력전압의 급격한 변동으로 잘못 인식하더라도, 주파수분석을 통해 이러한 오류 가능성을 낮출 수 있게 된다.14 and 15 , in the frequency analysis of the time period before and after the change in the output current and the output voltage (the third time period and the fourth time period), the component of the specific frequency band is higher than the reference value TH isn't showing up Even if the arc detection device erroneously recognizes a change in load as a sudden change in output current or output voltage, it is possible to reduce the possibility of such an error through frequency analysis.

한편, 아크검출장치는 출력전류의 변동값 및 출력전압의 변동값의 관계를 이용하여 출력경로에서의 아크 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치는 출력전류와 출력전압의 변동이 정의 관계를 가지는 경우, 출력경로에 대한 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 구체적인 예로서, 아크검출장치는 출력전류가 감소하면서 출력전압이 감소하는 경우, 출력경로에 대한 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.Meanwhile, the arc detection device may determine whether an arc is present in the output path by using the relationship between the variation value of the output current and the variation value of the output voltage. For example, when the fluctuations of the output current and the output voltage have a positive relationship, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc generation in the output path or determine that the arc is generated in the output path. As a specific example, when the output voltage decreases while the output current decreases, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc generation in the output path or determine that an arc is generated in the output path.

여기서, 아크검출장치는 출력전류의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 출력전류의 변동값으로 계산하거나, 출력전압의 시간축에서의 기울기 혹은 기울기의 절대값을 출력전류의 변동값으로 계산할 수 있다.Here, the arc detection device may calculate the absolute value of the slope or slope on the time axis of the output current as the variation value of the output current, or the absolute value of the slope or slope on the time axis of the output voltage as the variation value of the output current. .

한편, 아크검출장치는 출력전류의 변동값 및 출력전압의 변동값을 쌍으로 구성하고, 이러한 쌍의 특성을 분석하여 아크를 판단할 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치는 출력전류의 변동값 및 출력전압의 변동값으로 평면의 좌표를 구성하고, 좌표의 특성을 분석하여 아크를 판단할 수 있다.On the other hand, the arc detection device can determine the arc by configuring the variation value of the output current and the variation value of the output voltage as a pair, and analyzing the characteristics of the pair. For example, the arc detection device may determine the arc by configuring the coordinates of the plane with the variation value of the output current and the variation value of the output voltage, and analyzing the characteristics of the coordinates.

도 16은 정상상태에서의 출력전류/출력전압 변동값 좌표를 평면에 표시한 도면이고, 도 17은 아크가 발생했을 때의 출력전류/출력전압 변동값 좌표를 평면에 표시한 도면이다.16 is a view showing the coordinates of the output current/output voltage variation value in a steady state on a plane, and FIG. 17 is a diagram showing the coordinates of the output current/output voltage variation value when an arc occurs on the plane.

도 16을 참조하면, 출력전류/출력전압 변동값 좌표는 일반적으로 원점 부근 영역(1610)에 집중적으로 표시될 수 있다. 좌표가 원점 부근 영역(1610)에 표시되는 경우, 출력전류의 시간변동값과 출력전압의 시간변동값이 작다는 것을 의미할 수 있다.Referring to FIG. 16 , the output current/output voltage variation value coordinates may be intensively displayed in the region 1610 near the origin. When the coordinates are displayed in the region 1610 near the origin, it may mean that the time variation value of the output current and the time variation value of the output voltage are small.

정상상태에서 출력전류에 변동이 나타나면, 출력전류/출력전압 변동값 좌표는 제1경로(P1)를 따라 이동하면서 표시될 수 있다. 제1경로(P1)의 좌표를 살펴보면, 좌표들이 대부분 2사분면에 위치하게 되는데, 2사분면에 위치한다는 것은 출력전류가 감소하면서 동시에 출력전압이 증가하는 것을 의미한다. 정상상태에서 좌표는 4사분면에도 위치할 수 있는데, 이때는 출력전류가 증가하면서 출력전압이 감소하는 것을 의미할 수 있다.When a change appears in the output current in a steady state, the coordinates of the output current/output voltage change value may be displayed while moving along the first path P1. Looking at the coordinates of the first path P1, most of the coordinates are located in the second quadrant. Positioning in the second quadrant means that the output current decreases and the output voltage increases at the same time. In the steady state, the coordinates may be located in the fourth quadrant, which may mean that the output voltage decreases while the output current increases.

도 17을 참조하면, 출력전류/출력전압 변동값 좌표는 일반적으로 원점 부근 영역(1610)에 집중적으로 표시될 수 있다.Referring to FIG. 17 , the output current/output voltage variation value coordinates may be intensively displayed in a region 1610 near the origin.

그리고, 아크가 발생하면, 출력전류/출력전압 변동값 좌표는 제2경로(P2)를 따라 이동하면서 표시될 수 있다. 제2경로(P2)의 좌표를 살펴보면, 좌표들이 대부분 3사분면에 위치하게 되는데, 3사분면에 위치한다는 것은 출력전류가 감소하면서 동시에 출력전압이 증가하는 것을 의미한다.And, when an arc occurs, the output current/output voltage variation value coordinates may be displayed while moving along the second path P2. Looking at the coordinates of the second path P2, most of the coordinates are located in the third quadrant. Positioning in the third quadrant means that the output current decreases and the output voltage increases at the same time.

아크검출장치는 출력전류의 변동값 및 출력전압의 변동값으로 평면의 좌표를 구성할 때, 다수의 좌표가 3사분면에 위치하는 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 아크검출장치는 일정 개수 이상의 좌표가 3사분면 중 일정 영역에 위치하는 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 일정 영역은 전류 변동과 전압 변동이 모두 큰 영역을 나타낼 수 있다.When the arc detection device composes the coordinates of the plane with the fluctuation value of the output current and the fluctuation value of the output voltage, if a number of coordinates are located in the third quadrant, the possibility of arcing in the output path is highly evaluated or the arc is in the output path. can be considered to have occurred. In addition, when a predetermined number of coordinates or more are located in a predetermined area of the third quadrant, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc generation in the output path or determine that an arc has occurred in the output path. Here, the predetermined region may indicate a region in which both current and voltage fluctuations are large.

아크검출장치는 평면 상에서의 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 좌표가 나타내는 패턴이 일정 유형에 해당되는 경우, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.When a movement path of coordinates on a plane or a pattern indicated by a plurality of coordinates on a plane corresponds to a certain type, the arc detection device may highly evaluate the possibility of arc occurrence in the output path or determine that an arc has occurred in the output path.

아크검출장치는 미리 저장된 다수의 이동 경로 혹은 다수의 패턴과 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 좌표가 나타내는 패턴의 유사도를 판단하여, 출력경로에서의 아크발생가능성을 높게 평가하거나 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 다수의 이동 경로 혹은 다수의 패턴은 머신러닝 혹은 인공지능에 의한 학습으로 추출된 것일 수 있다.The arc detection device judges the degree of similarity between a plurality of pre-stored moving paths or a plurality of patterns and a moving path of coordinates or a pattern indicated by a plurality of coordinates to highly evaluate the possibility of arcing in the output path or to indicate that an arc has occurred in the output path. can judge Here, a plurality of movement paths or a plurality of patterns may be extracted by learning by machine learning or artificial intelligence.

이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "include", "comprise" or "have" described above mean that the corresponding component may be embedded unless otherwise stated, so it does not exclude other components. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless otherwise defined. Terms commonly used, such as those defined in the dictionary, should be interpreted as being consistent with the meaning of the context of the related art, and are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical spirit of the present invention, and various modifications and variations will be possible without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (21)

배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서,
상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및
상기 출력전류의 시간변동값을 X축으로 하고 상기 출력전압의 시간변동값을 Y축으로 하여 평면의 좌표를 구성할 때, 일정 시간에서의 일정 개수 이상의 상기 좌표가 3사분면의 일정 영역에 위치하는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부
를 포함하는 아크검출장치.
As an arc detection device disposed in the output path of the battery,
a measuring unit measuring an output current and an output voltage of the battery; and
When the coordinates of the plane are constructed with the time variation value of the output current as the X axis and the time variation value of the output voltage as the Y axis, a predetermined number or more of the coordinates at a predetermined time are located in a predetermined area of the third quadrant In this case, an arc determination unit that determines that an arc has occurred in the output path
An arc detection device comprising a.
제1항에 있어서,
상기 아크판단부는,
일정 시간에서의 상기 일정 개수 이상의 상기 좌표가 2사분면의 다른 일 영역에 위치하는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생하지 않은 것으로 판단하는 아크검출장치.
According to claim 1,
The arc determination unit,
When the predetermined number or more of the coordinates at a predetermined time are located in another area of the second quadrant, the arc detection apparatus determines that an arc does not occur in the output path.
제1항에 있어서,
상기 일정 영역은 원점으로부터 일정 거리 이상 이격되어 있는 아크검출장치.
According to claim 1,
The predetermined area is an arc detection device that is spaced apart from the origin by a predetermined distance or more.
제1항에 있어서,
상기 아크판단부는,
상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 시간 이후에 상기 출력전류 혹은 상기 출력전압에 대해 주파수분석을 수행하고, 특정 주파수대역의 성분과 기준값을 비교하여 아크발생여부를 추가적으로 판단하는 아크검출장치.
According to claim 1,
The arc determination unit,
An arc detection device that performs frequency analysis on the output current or the output voltage after a time when the output voltage decreases while the output current decreases, and compares components of a specific frequency band with a reference value to additionally determine whether an arc is generated .
제1항에 있어서,
상기 배터리는,
상기 배터리의 내부저항에 따라, 상기 출력전류가 감소하면 상기 출력전압이 증가하는 특성을 가지는 아크검출장치.
According to claim 1,
The battery is
An arc detection device having a characteristic in which the output voltage increases when the output current decreases according to an internal resistance of the battery.
배터리의 출력경로에 배치되는 아크검출장치로서,
상기 배터리의 출력전류와 출력전압을 측정하는 측정부; 및
상기 출력전류의 시간변동값을 X축으로 하고 상기 출력전압의 시간변동값을 Y축으로 하여 평면의 좌표를 구성할 때, 상기 평면의 3사분면 상에서의 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴이 일정 유형에 해당되는 경우, 상기 출력경로에 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크판단부
를 포함하는 아크검출장치.
As an arc detection device disposed in the output path of the battery,
a measuring unit measuring an output current and an output voltage of the battery; and
When the coordinates of the plane are constructed with the time variation value of the output current as the X axis and the time variation value of the output voltage as the Y axis, the movement path of the coordinates in the third quadrant of the plane or a plurality of the coordinates is When the indicated pattern corresponds to a certain type, an arc determination unit that determines that an arc has occurred in the output path
An arc detection device comprising a.
제6항에 있어서,
상기 아크판단부는,
미리 저장된 다수의 이동 경로 혹은 다수의 패턴과 상기 좌표의 이동 경로 혹은 복수의 상기 좌표가 나타내는 패턴의 유사도를 판단하여, 상기 출력경로에서의 아크발생여부를 판단하는 아크검출장치.
7. The method of claim 6,
The arc determination unit,
An arc detection device for determining whether an arc is generated in the output path by determining a similarity between a plurality of previously stored moving paths or a plurality of patterns and a moving path of the coordinates or a pattern indicated by the plurality of coordinates.
제7항에 있어서,
상기 다수의 이동 경로 혹은 상기 다수의 패턴은 머신러닝 혹은 인공지능에 의한 학습으로 추출된 것인 아크검출장치.
8. The method of claim 7,
The plurality of moving paths or the plurality of patterns is an arc detection device that is extracted by learning by machine learning or artificial intelligence.
제6항에 있어서,
상기 아크판단부는,
상기 출력전류가 감소하면서 상기 출력전압이 감소하는 시간 이후에 상기 출력전류 혹은 상기 출력전압에 대해 주파수분석을 수행하고, 특정 주파수대역의 성분과 기준값을 비교하여 아크발생여부를 추가적으로 판단하는 아크검출장치.
7. The method of claim 6,
The arc determination unit,
An arc detection device that performs frequency analysis on the output current or the output voltage after a time when the output voltage decreases while the output current decreases, and compares components of a specific frequency band with a reference value to additionally determine whether an arc is generated .
제6항에 있어서,
상기 배터리는,
상기 배터리의 내부저항에 따라, 상기 출력전류가 감소하면 상기 출력전압이 증가하는 특성을 가지는 아크검출장치.
7. The method of claim 6,
The battery is
An arc detection device having a characteristic in which the output voltage increases when the output current decreases according to an internal resistance of the battery.
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