KR102687015B1 - 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템 - Google Patents

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정용석
이길모
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미래아이씨티 주식회사
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Abstract

대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템이 개시된다. 전원과 부하 간의 전력선에서 누설 전류를 감지하는 ZCT; 상기 ZCT에서 감지된 누설 전류에서 누설 신호를 검출하여 송신하는 누전 검출 모듈; 상기 전력선에서 전류를 감지하는 CT; 상기 CT에서 감지되는 전류에서 전류 신호를 검출하는 전류 검출 모듈; 상기 전류 검출 모듈에서 검출된 전류 신호에서 직렬 아크의 발생 여부를 판단하는 직렬 아크 판단 모듈; 상기 전력선에서 전압 신호를 검출하는 전압 검출 모듈; 상기 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호를 이용하여 병렬 아크의 발생 여부를 판단하는 병렬 아크 판단 모듈; 상기 직렬 아크 판단 모듈의 직렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과, 상기 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호 및 상기 병렬 아크 판단 모듈의 병렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과를 이용하여 전원 차단 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 전원 차단을 제어하는 전원 차단 제어 모듈; 상기 전원 차단 제어 모듈의 제어에 따라 전원 공급 또는 전원 차단을 위한 개폐를 수행하는 전원 개폐 스위치를 구성한다.

Description

대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템{SYSTEM OF BLOCKING ARC USING FREQUENCY ANALYSIS FOR EACH BAND}
본 발명은 아크 차단 시스템에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로는 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템에 관한 것이다.
전력선에서는 짧은 시간 내에 수많은 아크(arc)가 발생한다.
아크는 화재 사고와 장비 고장으로 이어질 수 있기 때문에 위험한 아크에 대해서는 조기에 발견하여 전력 공급을 차단하여 사고를 미연에 방지하여야 한다.
기존의 아크 차단기는 아크 발생이라고 판단한 경우, 그 즉시 전력 공급을 차단하도록 구성되어 있다.
그런데, 일반적으로 아크가 발생했을 때의 전류 신호는 도 1과 같이 숄더(shoulder) 현상을 나타내고 있다.
또한, 아크는 잡음을 증가시키고 전류의 실효치 및 피크(peak)값에 변화를 가져온다.
이러한 숄더 현상을 이용하여 아크를 검출할 수 있게 하지만, 숄더 현상은 조광기와 같은 부하에도 존재하며 SMPS와 같은 고속 스위칭 부하에서도 발생한다. 전류의 실효치 및 피크값의 변화는 모터와 같은 시동 전류가 큰 부하에서도 발생하므로 수많은 유사 아크가 발생하고 있다.
즉, 유사 아크로 인하여 기존의 아크 차단기가 오동작을 일으키는 문제점이 있으며, 기존의 숄더 현상을 이용한 아크 검출 방식에는 상당한 애로 사항이 있다.
등록특허공보 10-2409588 등록특허공보 10-1308003
본 발명의 목적은 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 목적에 따른 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템은, 전원과 부하 간의 전력선에서 누설 전류를 감지하는 ZCT; 상기 ZCT에서 감지된 누설 전류에서 누설 신호를 검출하는 누전 검출 모듈; 상기 누전 검출 모듈에서 누설 신호가 검출되는 경우, 전원 차단을 수행하는 전원 개폐 스위치를 포함하도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기 전력선에서 전압 신호를 검출하는 전압 검출 모듈을 더 포함하도록 구성될 수 있다.
그리고 상기 전원 개폐 스위치는, 상기 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호에 기반하여 전원 공급 또는 전원 차단을 위한 개폐를 수행하도록 구성될 수 있다.
상술한 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템에 의하면, 저주파와 고주파의 파형으로 전류 신호를 분리하여 아크 발생 여부를 판단하도록 구성됨으로써, 노이즈 영향에 민감한 고주파 성분과 노이즈 영향에 둔감한 저주파 성분의 특성을 활용하여 아크 발생 판단의 오류를 줄이고 정확한 판단을 할 수 있는 효과가 있다.
즉, 유사 아크에 의한 아크 검출 오류를 줄이고 아크 발생 판단의 정확성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 직렬 아크의 숄더 현상을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템의 블록 구성도이다.
도 3은 정상 전류 신호와 노이즈 전류 신호의 그래프이다.
도 4는 헤어드라이기의 전류 신호의 정상 저주파 파형과 아크 발생 저주파 파형의 그래프이다.
도 5는 헤어드라이기의 전류 신호의 정상 고주파 파형과 아크 발생 고주파 파형의 그래프이다.
도 6은 펄스 잡음 파형 및 펄스 정규화 파형의 그래프이다.
도 7은 정규화된 주기성 펄스 파형과 정규화된 비주기성 펄스 파형의 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템의 블록 구성도이다. 그리고 도 3은 정상 전류 신호와 노이즈 전류 신호의 그래프이고, 도 4는 헤어드라이기의 전류 신호의 정상 저주파 파형과 아크 발생 저주파 파형의 그래프이고, 도 5는 헤어드라이기의 전류 신호의 정상 고주파 파형과 아크 발생 고주파 파형의 그래프이고, 도 6은 펄스 잡음 파형 및 펄스 정규화 파형의 그래프이고, 도 7은 정규화된 주기성 펄스 파형과 정규화된 비주기성 펄스 파형의 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템은 ZCT(zero phase current transformer)(100), 누전 검출 모듈(200), CT(current transformer)(300), 전류 검출 모듈(400), 직렬 아크(arc) 판단 모듈(500), 전압 검출 모듈(600), 병렬 아크 판단 모듈(700), 전원 차단 제어 모듈(800), 전원 개폐 스위치(900), 전원 모듈(1000)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
ZCT(100)은 전원(10)과 부하(20) 간의 전력선에서 누설 전류를 감지하도록 구성될 수 있다.
누전 검출 모듈(200)은 ZCT(100)에서 감지된 누설 전류에서 누설 신호를 검출하여 송신하도록 구성될 수 있다.
CT(300)은 전력선에서 전류를 감지하도록 구성될 수 있다.
전류 검출 모듈(400)은 CT(300)에서 감지되는 전류에서 전류 신호를 검출하도록 구성될 수 있다.
직렬 아크 판단 모듈(500)은 전류 검출 모듈에서 검출된 전류 신호에서 직렬 아크의 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 직렬 아크 판단 모듈(500)은 기본적으로 저주파 성분과 고주파 성분을 분리하여 아크 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있으며, 이로 인해 유사 아크에 의한 아크 발생 판단 오류를 방지할 수 있다.
직렬 아크 판단 모듈(500)은 전류 신호 수신 모듈(501), 이산 웨이블릿 변환(discrete wavelet transform, DWT) 모듈(502), 저주파 성분 출력 모듈(503), 저주파 성분 RMS 산출 모듈(504), 저주파 성분 RMS 저장 모듈(505), 저주파 성분 RMS 대비 모듈(506), 고주파 성분 출력 모듈(507), 고주파 성분 RMS 산출 모듈(508), 고주파 성분 RMS 저장 모듈(509), 고주파 성분 RMS 대비 모듈(510), 펄스 잡음 추출/정규화 모듈(511), 펄스 잡음 RMS 산출 모듈(512), 펄스 잡음 RMS 저장 모듈(513), 펄스 잡음 RMS 대비 모듈(514), 펄스 잡음 주기성 계산 모듈(515), 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈(516), 가중치 판단 모듈(517)을 포함하도록 구성될 수 있다.
이하, 세부적인 구성에 대하여 설명한다.
전류 신호 수신 모듈(501)은 전류 검출 모듈(400)에서 검출된 전류 신호를 수신하도록 구성될 수 있다.
이산 웨이블릿 변환 모듈(502)은 전류 신호 수신 모듈(501)에서 수신된 전류 신호에 대해 이산 웨이블릿 변환을 수행하여 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하도록 구성될 수 있다. 아크는 노이즈를 동반하며, 이러한 노이즈는 주로 고주파 성분에 많이 포함되어 있다.
도 3에서는 이산 웨이블릿 변환에 의해 분리된 저주파 성분과 고주파 성분을 나타낸다. 정상적인 저주파 성분과 고주파 성분과 아크가 포함된 저주파 성분과 고주파 성분이 도시되어 있으며, 아크에 의한 노이즈는 주로 고주파 성분에 있음을 알 수 있다.
저주파 성분 출력 모듈(503)은 이산 웨이블릿 변환 모듈(502)에서 분리된 저주파 성분을 출력하도록 구성될 수 있다.
저주파 성분 RMS 산출 모듈(504)은 저주파 성분 출력 모듈(503)에서 출력된 저주파 성분을 이용하여 저주파 성분 RMS를 산출하도록 구성될 수 있다.
저주파 성분 RMS 저장 모듈(505)은 저주파 성분 RMS 산출 모듈(504)에서 산출된 저주파 성분 RMS가 저장되도록 구성될 수 있다.
저주파 성분 RMS 대비 모듈(506)은 저주파 성분 RMS 산출 모듈(504)에서 현재 산출된 저주파 성분 RMS를 저주파 성분 RMS 저장 모듈(505)에 기 저장된 저주파 성분 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 현재 산출된 저주파 성분 RMS가 기 저장된 저주파 성분 RMS보다 소정 기준 이상 증가하였는지 판단하도록 구성될 수 있다. 소정 기준 이상 증가한 경우에는 시동 전류 등으로 인한 유사 아크일 가능성이 높다고 볼 수 있다. 이러한 경우에는 전원을 차단하지 않도록 구성될 수 있다.
도 4는 헤어드라이기의 저주파 성분이 정상일 때와 아크가 발생하였을 때를 대비하여 나타내고 있다. 저주파 성분 파형에서는 정상일 때나 아크가 발생하였을 때나 큰 변화가 없는 것을 알 수 있다. 저주파 파형에서 그 실효치(RMS)의 변화가 생긴다면 시동 전류가 큰 부하(20)의 구동이나 부하 변경에 따른 전류 변화로 판단하여 아크로 판단하는 오류를 줄일 수 있다.
고주파 성분 출력 모듈(507)은 이산 웨이블릿 변환 모듈(502)에서 분리된 고주파 성분을 출력하도록 구성될 수 있다.
고주파 성분 RMS 산출 모듈(508)은 고주파 성분 출력 모듈(507)에서 출력된 고주파 성분을 이용하여 고주파 성분 RMS를 산출하도록 구성될 수 있다.
고주파 성분 RMS 저장 모듈(509)은 고주파 성분 RMS 산출 모듈(508)에서 산출된 고주파 성분 RMS가 저장되도록 구성될 수 있다.
고주파 성분 RMS 대비 모듈(510)은 고주파 성분 RMS 산출 모듈(508)에서 현재 산출된 고주파 성분 RMS를 고주파 성분 RMS 저장 모듈(509)에 기 저장된 고주파 성분 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 현재 산출된 고주파 성분 RMS이 기 저장된 고주파 성분 RMS보다 소정 기준 이상 증가한 경우 아크가 발생한 것으로 판단하여 소정의 가중치를 부여하도록 구성될 수 있다.
도 5는 헤어드라이기의 고주파 파형으로서, 정상일 때와 아크 발생일 때를 대비하여 나타내고 있다. 아크 발생 시에는 고주파 파형의 경우 그 실효치의 증가가 큰 편임을 알 수 있다. 즉, 아크 발생 시에 고주파 파형에 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있다.
펄스 잡음 추출/정규화 모듈(511)은 고주파 성분 출력 모듈(507)에서 출력된 고주파 성분에서 펄스 잡음을 추출하고 정규화하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 RMS 산출 모듈(512)은 펄스 잡음 추출/정규화 모듈(511)에서 추출된 펄스 잡음을 이용하여 펄스 잡음 RMS를 산출하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 RMS 저장 모듈(513)은 펄스 잡음 RMS 산출 모듈(512)에서 산출된 펄스 잡음 RMS가 저장되도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 RMS 대비 모듈(514)은 펄스 잡음 RMS 산출 모듈(512)에서 현재 산출된 펄스 잡음 RMS를 펄스 잡음 RMS 저장 모듈(513)에 기 저장된 펄스 잡음 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 현재 산출된 펄스 잡음 RMS이 기 저장된 펄스 잡음 RMS보다 소정 기준 이상 증가한 경우 소정의 가중치를 부여하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 RMS 역시 고주파 성분 RMS와 같이 증가할 경우 아크 발생 가능성이 높아지는 특성이 있다. 이에, 펄스 잡음 RMS가 증가하면 소정의 가중치를 부여하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 주기성 계산 모듈(515)은 펄스 잡음 RMS 산출 모듈(512)에서 산출된 펄스 잡음 RMS를 이용하여 펄스 잡음 주기성을 계산하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈(516)은 펄스 잡음 주기성 계산 모듈(515)에서 계산된 펄스 잡음 주기성에 기반하여 가중치를 계산하도록 구성될 수 있다. 즉, 비주기성이 강할수록 가중치를 더 높게 계산하도록 구성될 수 있다.
펄스 잡음의 경우 아크 잡음이 많을수록 펄스 잡음 주기성이 불규칙하게 나타나는 경향이 있다. 도 6은 펄스 잡음 파형을 정규화한 것을 나타낸다. 그리고 도 7은 정규화된 펄스 잡음은 아크 잡음이 없으면 주기성을 나타내나, 아크 잡음이 많으면 많을수록 비주기성이 커지는 것을 나타낸다.
저주파 성분 RMS 대비 모듈(506)의 판단 결과 저주파 성분 RMS가 기 저장된 저주파 성분 RMS보다 소정 기준 이하로 증가하지 않은 것으로 판단된 경우, 가중치 판단 모듈(517)은 고주파 성분 RMS 대비 모듈(510)에서 부여된 소정의 가중치, 펄스 잡음 RMS 대비 모듈(514)에서 부여된 소정의 가중치 및 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈(516)에서 계산된 가중치를 각각 실시간 합산하고, 실시간 합산된 가중치가 소정의 임계치 이상인 경우 직렬 아크가 발생한 것으로 실시간 판단하도록 구성될 수 있다.
이때, 저주파 성분 RMS 대비 모듈(506)의 판단 결과 저주파 성분 RMS가 기 저장된 저주파 성분 RMS보다 소정 기준 이상 증가한 것으로 판단되는 경우, 전원 차단 제어 모듈(800)은 전원 차단을 하지 않도록 제어할 수 있다. 이에, 유사 아크에 의한 아크 차단 오류가 방지될 수 있다.
전압 검출 모듈(600)은 전력선에서 전압 신호를 검출하도록 구성될 수 있다.
병렬 아크 판단 모듈(700)은 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호를 이용하여 병렬 아크의 발생 여부를 판단하도록 구성될 수 있다.
전원 차단 제어 모듈(800)은 직렬 아크 판단 모듈(500)의 직렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과, 전압 검출 모듈(600)에서 검출된 전압 신호 및 병렬 아크 판단 모듈(700)의 병렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과를 이용하여 전원 차단 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 전원 차단을 제어하도록 구성될 수 있다.
전원 개폐 스위치(900)는 전원 차단 제어 모듈(800)의 제어에 따라 전원 공급 또는 전원 차단을 위한 개폐를 수행하도록 구성될 수 있다.
전원 모듈(1000)은 전원(10)의 전력을 누전 검출 모듈(200), 직렬 아크 판단 모듈(500), 전압 검출 모듈(600), 병렬 아크 판단 모듈(700) 및 전원 차단 제어 모듈(800)로 공급하도록 구성될 수 있다.
한편, 초기 가중치 비율 판단 모듈(미도시)은 고주파 성분 RMS 대비 모듈(510)에서 부여하는 가중치, 펄스 잡음 RMS 대비 모듈(514)에서 부여하는 가중치, 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈(516)에서 계산되는 가중치의 초기 비율을 각각 동일하게 설정하도록 구성될 수 있다.
직렬 아크 발생 이력 생성 모듈(미도시)은 가중치 판단 모듈(517)에서 직렬 아크가 발생한 것으로 실시간 판단한 경우, 직렬 아크 발생 이력을 생성하도록 구성될 수 있다.
직렬 아크 발생 이력 저장 모듈(미도시)은 직렬 아크 발생 이력 생성 모듈(510)에서 생성된 직렬 아크 발생 이력이 저장되도록 구성될 수 있다.
가중치 판단 모듈(517)에서 직렬 아크가 발생한 것으로 실시간 판단되는 경우, 직렬 아크 발생 이력 분석 모듈(미도시)은 직렬 아크 발생 이력 저장 모듈(미도시)에 저장된 직렬 아크 발생 이력을 통해 각 직렬 아크 발생시 고주파 성분 RMS의 증가 비율, 펄스 잡음 RMS의 증가 비율, 펄스 잡음 주기성의 불규칙 정도를 분석하도록 구성될 수 있다.
즉, 직렬 아크가 고주파 성분 RMS 증가 비율이 높은 형태로 많이 나타나는지, 펄스 잡음 RMS 증가 비율이 높은 형태로 많이 나타나는지, 펄스 잡음 주기성의 불규칙성이 강한 형태로 많이 나타나는지를 분석할 수 있다.
가중치 비율 조정 모듈(미도시)은 직렬 아크 발생 이력 분석 모듈(미도시)의 분석 결과에 기반하여 초기 가중치 비율 판단 모듈(미도시)에서 각각 동일하게 설정된 가중치의 초기 비율을 누적적으로 조정하여 가중치 비율을 설정하도록 구성될 수 있다.
즉, 고주파 성분 RMS 증가 비율이 높을 형태로 많이 나타나는 경우 펄스 잡음 RMS 증가에 따른 가중치의 비율을 다소 높게 설정할 수 있으며, 펄스 잡음 RMS 증가 비율이 높은 형태로 많이 나타나는 경우에는 해당 가중치의 비율을 높게 설정할 있다. 마찬가지로 펄스 잡음 주기성의 불규칙성이 강한 형태로 많이 나타나는 경우에는 해당 가중치의 비율을 높게 설정할 수 있다. 이를 통해 전력선, 부하(20)의 특성에 맞게 직렬 아크 발생을 좀 더 정확하게 감지할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: ZCT
200: 누전 검출 모듈
300: CT
400: 전류 검출 모듈
500: 직렬 아크 판단 모듈
501: 전류 신호 수신 모듈
502: 이산 웨이블릿 변환 모듈
503: 저주파 성분 출력 모듈
504: 저주파 성분 RMS 산출 모듈
505: 저주파 성분 RMS 저장 모듈
506: 저주파 성분 RMS 대비 모듈
507: 고주파 성분 출력 모듈
508: 고주파 성분 RMS 산출 모듈
509: 고주파 성분 RMS 저장 모듈
510: 고주파 성분 RMS 대비 모듈
511: 펄스 잡음 추출/정규화 모듈
512: 펄스 잡음 RMS 산출 모듈
513: 펄스 잡음 RMS 저장 모듈
514: 펄스 잡음 RMS 대비 모듈
515: 펄스 잡음 주기성 계산 모듈
516: 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈
517: 가중치 판단 모듈
600: 전압 검출 모듈
700: 병렬 아크 판단 모듈
800: 전원 차단 제어 모듈
900: 전원 개폐 스위치
1000: 전원 모듈

Claims (3)

  1. 전원과 부하 간의 전력선에서 전류를 감지하는 CT;
    상기 CT에서 감지되는 전류에서 전류 신호를 검출하는 전류 검출 모듈;
    상기 전류 검출 모듈에서 검출된 전류 신호에서 직렬 아크의 발생 여부를 판단하는 직렬 아크 판단 모듈;
    상기 직렬 아크 판단 모듈의 직렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과를 이용하여 전원 차단 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 전원 차단을 제어하는 전원 차단 제어 모듈;
    상기 전원 차단 제어 모듈의 제어에 따라 전원 공급 또는 전원 차단을 위한 개폐를 수행하는 전원 개폐 스위치를 포함하고,
    상기 직렬 아크 판단 모듈은,
    상기 전류 신호를 저주파 성분 및 고주파 성분으로 분리하고, 분리된 저주파 성분이 소정 기준 이상 증가한 경우 직렬 아크가 발생하지 않은 것으로 판단하고, 상기 분리된 저주파 성분이 소정 기준 이상 증가하지 않고 상기 분리된 고주파 성분이 소정 기준 이상 증가한 경우 직렬 아크가 발생한 것으로 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직렬 아크 판단 모듈은,
    상기 전류 검출 모듈에서 검출된 전류 신호를 수신하는 전류 신호 수신 모듈;
    상기 전류 신호 수신 모듈에서 수신된 전류 신호에 대해 이산 웨이블릿 변환을 수행하여 저주파 성분과 고주파 성분으로 분리하는 이산 웨이블릿 변환 모듈;
    상기 이산 웨이블릿 변환 모듈에서 분리된 저주파 성분을 출력하는 저주파 성분 출력 모듈;
    상기 저주파 성분 출력 모듈에서 출력된 저주파 성분을 이용하여 저주파 성분 RMS를 산출하는 저주파 성분 RMS 산출 모듈;
    상기 저주파 성분 RMS 산출 모듈에서 산출된 저주파 성분 RMS가 저장되는 저주파 성분 RMS 저장 모듈;
    상기 저주파 성분 RMS 산출 모듈에서 현재 산출된 저주파 성분 RMS를 상기 저주파 성분 RMS 저장 모듈에 기 저장된 저주파 성분 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 상기 현재 산출된 저주파 성분 RMS가 상기 기 저장된 저주파 성분 RMS보다 소정 기준 이상 증가하였는지 판단하는 저주파 성분 RMS 대비 모듈;
    상기 이산 웨이블릿 변환 모듈에서 분리된 고주파 성분을 출력하는 고주파 성분 출력 모듈;
    상기 고주파 성분 출력 모듈에서 출력된 고주파 성분을 이용하여 고주파 성분 RMS를 산출하는 고주파 성분 RMS 산출 모듈;
    상기 고주파 성분 RMS 산출 모듈에서 산출된 고주파 성분 RMS가 저장되는 고주파 성분 RMS 저장 모듈;
    상기 고주파 성분 RMS 산출 모듈에서 현재 산출된 고주파 성분 RMS를 상기 고주파 성분 RMS 저장 모듈에 기 저장된 고주파 성분 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 상기 현재 산출된 고주파 성분 RMS이 상기 기 저장된 고주파 성분 RMS보다 소정 기준 이상 증가한 경우 소정의 가중치를 부여하는 고주파 성분 RMS 대비 모듈;
    상기 고주파 성분 출력 모듈에서 출력된 고주파 성분에서 펄스 잡음을 추출하여 정규화하는 펄스 잡음 추출/정규화 모듈;
    상기 펄스 잡음 추출/정규화 모듈에서 추출된 펄스 잡음을 이용하여 펄스 잡음 RMS를 산출하는 펄스 잡음 RMS 산출 모듈;
    상기 펄스 잡음 RMS 산출 모듈에서 산출된 펄스 잡음 RMS가 저장되는 펄스 잡음 RMS 저장 모듈;
    상기 펄스 잡음 RMS 산출 모듈에서 현재 산출된 펄스 잡음 RMS를 상기 펄스 잡음 RMS 저장 모듈에 기 저장된 펄스 잡음 RMS와 실시간 대비하고, 실시간 대비 결과 상기 현재 산출된 펄스 잡음 RMS이 상기 기 저장된 펄스 잡음 RMS보다 소정 기준 이상 증가한 경우 소정의 가중치를 부여하는 펄스 잡음 RMS 대비 모듈;
    상기 펄스 잡음 RMS 산출 모듈에서 산출된 펄스 잡음 RMS을 이용하여 펄스 잡음 주기성을 계산하는 펄스 잡음 주기성 계산 모듈;
    상기 펄스 잡음 주기성 계산 모듈에서 계산된 펄스 잡음 주기성에 기반하여 가중치를 계산하는 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈;
    상기 저주파 성분 RMS 대비 모듈의 판단 결과 저주파 성분 RMS가 기 저장된 저주파 성분 RMS보다 소정 기준 이하로 증가하지 않은 것으로 판단된 경우, 상기 고주파 성분 RMS 대비 모듈에서 부여된 소정의 가중치, 상기 펄스 잡음 RMS 대비 모듈에서 부여된 소정의 가중치, 상기 펄스 잡음 주기성 기반 가중치 계산 모듈에서 계산된 가중치를 각각 실시간 합산하고, 실시간 합산된 가중치가 소정의 임계치 이상인 경우 직렬 아크가 발생한 것으로 실시간 판단하는 가중치 판단 모듈을 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전력선에서 누설 전류를 감지하는 ZCT;
    상기 ZCT에서 감지된 누설 전류에서 누설 신호를 검출하여 송신하는 누전 검출 모듈;
    상기 전력선에서 전압 신호를 검출하는 전압 검출 모듈;
    상기 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호를 이용하여 병렬 아크의 발생 여부를 판단하는 병렬 아크 판단 모듈을 더 포함하고,
    상기 전원 차단 제어 모듈은,
    상기 전압 검출 모듈에서 검출된 전압 신호 및 상기 병렬 아크 판단 모듈의 병렬 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과를 이용하여 전원 차단 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 전원 차단을 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 대역별 주파수 분석을 이용한 아크 차단 시스템.
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KR102561039B1 (ko) * 2023-05-19 2023-07-28 주식회사 에코스 저주파 및 고주파 겸용 전류센서, 그것을 이용한 아크검출장치 및 아크차단장치

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