KR20120083240A - 회로 보호 시스템 - Google Patents

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KR20120083240A
KR20120083240A KR1020120005244A KR20120005244A KR20120083240A KR 20120083240 A KR20120083240 A KR 20120083240A KR 1020120005244 A KR1020120005244 A KR 1020120005244A KR 20120005244 A KR20120005244 A KR 20120005244A KR 20120083240 A KR20120083240 A KR 20120083240A
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크레이그 벤자민 윌리엄스
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제너럴 일렉트릭 캄파니
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Abstract

회로 보호 시스템(100)은 전압 소스의 제 1 위상(151)의 전류를 측정하도록 동작하는 제 1 전류 감지 디바이스(102), 전압 소스의 제 2 위상(153)의 전류를 측정하도록 동작하는 제 2 전류 감지 디바이스(102), 및 제 1 전류 감지 디바이스(102)와 제 2 전류 감지 디바이스(102)에 통신적으로 접속된 논리부(110)를 포함하고, 논리부(110)는 제 1 전류 감지 디바이스(102) 및 제 2 전류 감지 디바이스(102)로부터 측정 전류를 수신하고, 제 1 위상(151)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만인지 여부를 판정하고, 제 1 위상(151)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만의 값이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 전압 소스의 제 1 위상(151)에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 동작한다.

Description

회로 보호 시스템{METHODS AND SYSTEMS INVOLVING MONITORING CIRCUIT CONNECTIVITY}
본 명세서에 개시된 요지는 회로 접속성의 모니터링에 관한 것이다.
회로 차단기 및 다른 전자 디바이스는 디바이스 내의 전류를 측정하는 회로를 종종 포함한다. 예를 들어, 변류기 또는 로고스키 코일(Rogowski coil)이 디바이스 내의 전류를 모니터링하기 위해 회로 및 논리 프로세서에 접속될 수 있다.
전류 측정 회로 내의 부품은 예를 들어 부적절한 설치 또는 전기 디바이스의 수명에 걸친 마모에 의해 단속(disconnected)되거나 단락(shorted)될 수 있어, 디바이스의 바람직하지 않는 성능 열화를 초래한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 회로 보호 시스템은 전압 소스의 제 1 위상의 전류를 측정하도록 동작하는 제 1 전류 감지 디바이스, 전압 소스의 제 2 위상의 전류를 측정하도록 동작하는 제 2 전류 감지 디바이스, 및 제 1 전류 감지 디바이스와 제 2 전류 감지 디바이스에 통신적으로 접속된 논리부를 포함하고, 논리부는 제 1 전류 감지 디바이스 및 제 2 전류 감지 디바이스로부터 측정 전류를 수신하고, 제 1 위상의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만인지 여부를 판정하고, 제 1 위상의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만의 값이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 전압 소스의 제 1 위상에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 동작한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 회로 보호 디바이스 동작 방법은 시간 기간에 걸쳐 전압 소스의 제 1 위상의 측정 전류를 수신하는 단계와, 전압 소스의 제 1 위상의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계값 미만인지 여부를 판정하는 단계와, 전압 소스의 제 1 위상의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계값 미만이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 전압 소스의 제 1 위상이 단락되는 지시를 출력하는 단계를 포함한다.
이들 및 다른 장점 및 특징은 도면과 관련하여 취한 이하의 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
본 발명으로서 간주되는 요지가 구체적으로 지적되어 명세서의 결론부의 청구범위에 명백하게 청구된다. 본 발명의 상기 및 다른 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 취한 이하의 상세한 설명으로부터 명백하다.
도 1은 회로 보호 시스템의 회로도를 도시한다.
도 2는 프로세서부 및 관련 부품의 예시적인 블록도를 도시한다.
도 3 내지 도 7은 도 1의 시스템의 감지된 전류의 예를 도시한다.
도 8은 도 1의 시스템의 단락을 검출하기 위한 예시적인 방법의 블록도를 도시한다.
상세한 설명은 도면을 참조하여 예로서 본 발명의 실시예를, 장점 및 특징과 함께 설명한다.
도 1은 회로 보호(회로 차단기) 시스템(100)의 예시적인 실시예의 블록 다이어그램을 도시한다. 시스템(100)은 예를 들어 변압기, 변류기 또는 근사 라인(proximate line) 또는 전류 경로 내의 전류를 감지하도록 동작하는 로고스키 코일 디바이스를 포함할 수 있는 감지 디바이스(102)를 포함한다. 감지 디바이스(102)는 로드(107)에 접속되는 위상 A-C(VA, VB, VC)(151, 153, 155)를 갖는 다위상 전압 소스로부터 전압을 수신하는 라인(101, 103, 105)에 근접하여 배치된다. 예시된 실시예에서, 스위칭 디바이스(104)는 전압 소스(151, 153, 155)와 로드(107) 사이에 배치된다. 각각의 전류 감지 디바이스(102)는 예를 들어 브리지 정류기부(도시 생략)와 관련 회로 부품을 포함할 수 있는 대응 전류 감지 회로(106)에 접속된다. 시스템(100)은 신호 조절 및 아날로그 대 디지털 컨버터부(108)를 포함할 수 있다. 논리 또는 프로세싱부(110)가 전류 감지 디바이스(102)에 통신적으로 접속되고, 라인(101, 103, 105)의 각각 내의 감지된 전류를 지시하는 각각의 전류 감지 디바이스(102)로부터 신호를 수신하도록 동작한다. 논리 또는 프로세서부(프로세서)(110)는 예를 들어 레벨 검출 및 필터링부 또는 논리 기능을 수행하는 것이 가능한 집적 회로 프로세서를 갖는 디지털 또는 아날로그 회로를 포함할 수 있다. 예시된 실시예에서 프로세서(110)는 스위칭 디바이스(104)에 통신적으로 접속되고, 스위칭 디바이스(104)를 작동시키거나 개방하도록 동작할 수 있다. 프로세서(110)는 사용자로의 텍스트, 비텍스트 또는 오디오 지시와 같은 지시를 제시하도록 동작하는 지시기 또는 디스플레이 디바이스(112)에 통신적으로 접속된다. 예시된 실시예는 3개의 위상의 배열을 포함하지만, 대안적인 실시예는 임의의 수의 위상을 갖는 유사한 배열을 포함할 수 있다.
도 2는 프로세서부(110) 및 예를 들어 프로세서부(110)에 통신적으로 접속될 수 있는 메모리부(202) 및 입력 디바이스(204)와 같은 관련 부품의 예시적인 블록도를 도시한다.
시스템(100)의 동작은 이하에 상세히 설명된다. 이와 관련하여, 도 3은 정상 동작 중에 위상의 각각의 시간(t) 경과에 따른 감지된 전류[iA(302), iB(304) 및 iC(306)]의 예를 도시하는 그래프를 포함한다. 각각의 절반 사이클에 걸쳐, 각각의 감지된 전류(i)는 제로에 도달하고, 이는 시스템(100)이 적절하게 동작하는 것(즉, 위상 사이에 단락이 없음)을 지시한다.
도 4는 전류가 각각의 위상에서 흐르는 동안 단락이 라인(103, 105) 사이에서 검출되는[도 1 참조, 라인(120)에 의해 표현된 단락] 감지된 회로의 예를 도시하는 그래프를 포함한다. 이와 관련하여, 감지된 전류[iB(304) 및 iC(306)]는 각각의 절반 사이클 중에 제로에 도달하도록 강하하여, B 및 C 위상 사이의 단락을 지시한다.
도 5는 전류가 각각의 위상에서 흐르는 동안 라인(103, 105) 사이에 단락이 검출되고[도 1 참조, 라인(120)에 의해 표현된 단락] 라인(103, 105)의 극성이 유사하지 않은 감지된 전류의 예를 도시하는 그래프를 포함한다. 재차, 감지된 전류[iB(304) 및 iC(306)]는 각각의 절반 사이클 중에 제로에 도달하도록 강하하여, B 및 C 위상 사이의 단락을 지시한다.
도 6은 전류가 각각의 위상에서 흐르는 동안 라인(103, 105) 사이에 단락이 검출되고[도 1 참조, 라인(120)에 의해 표현된 단락] 위상 B(iB)(304)에서의 전류가 다른 위상에서의 측정된 전류의 절반인 감지된 전류의 예를 도시하는 그래프를 포함한다. 감지된 전류[iB(304) 및 iC(306)]는 각각의 절반 사이클 중에 제로에 도달하도록 강하하여, B 및 C 위상 사이의 단락을 지시한다.
도 7은 전류[전압 소스(VB)로부터의]가 라인(103)을 통해 흐르지 않는 동안 라인(103, 105) 사이에 단락이 검출되는[도 1 참조, 라인(120)에 의해 표현된 단락] 감지된 전류의 예를 도시하는 그래프를 포함한다. 절반 사이클 중에, 감지된 전류(304 및 306)는 영역(710)에서 동일하고, 이는 위상 B 및 C 사이의 단락을 지시한다.
도 8은 시스템(100)(도 1의)을 동작하기 위한 예시적인 방법의 블록 다이어그램을 도시한다. 블록 802에서, 각각의 위상 라인으로부터의 전류가 측정되고 수신된다. 타이머[예를 들어, 프로세서(110) 내에 위치될 수 있음]가 블록 804에서 시동된다. 블록 806에서, 논리 회로는 동일한 전류가 2개 이상의 위상에서 측정되는지 여부를 판정한다. 만일 예이면, 논리 회로는 블록 808에서 타이머가 만료되었는지 여부를 판정한다. 만일 예이면, 단락 위상이 블록 810에서 식별된다. 예를 들어, 동일한 전류가 2개 이상의 위상에서 측정되면, 동일한 측정된 전류를 갖는 위상이 단락 위상으로서 식별된다. 블록 812에서, 타이머가 리셋될 수 있고, 단락의 통지 또는 지시가 출력된다. 프로세서(110)는 원한다면 스위칭 디바이스(104)(도 1의)를 작동시키거나 동작시킬 수 있다. 동일한 전류가 블록 806에서 측정되지 않으면, 블록 814에서 전류가 임계 전류값(예를 들어, 대략 제로 또는 제로)과 비교된다. 전류 중 하나 이상이 임계값 미만에 도달하지 않거나 떨어지지 않고 타이머가 블록 816에서 만료되지 않았으면, 단락 위상은 임계값 미만으로 도달하는데 실패한 위상인 것으로서 블록 818에서 식별된다. 타이머는 리셋되고, 스위칭 디바이스의 단락 통지 및/또는 작동이 블록 812에서 수행될 수 있다. 블록 814에서, 모든 전류가 임계 전류값에 도달하면, 타이머는 블록 818에서 리셋된다.
블록 810은 검출되면 단락 위상을 식별하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 논리 회로는 측정된 전류가 위상 사이의 단락을 지시하는지 여부를 판정할 수 있다. 하나 초과의 측정된 전류가 단락을 지시하면, 관련 위상은 도 3 내지 도 7에서 전술된 바와 같이 단락 위상으로서 식별될 수 있다.
예시된 실시예의 기술적 효과 및 이득은 디바이스의 위상의 각각 내의 측정된 전류를 감지하고 분석하고, 지시를 출력하고 그리고/또는 단락의 감지에 응답하여 회로 차단기 접점을 개방함으로써 회로 보호 디바이스 내의 위상 사이의 단락을 검출하도록 동작하는 방법 및 시스템을 포함한다.
본 발명이 단지 제한된 수의 실시예와 관련하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이러한 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니라는 것이 즉시 이해되어야 한다. 오히려, 본 발명은 지금까지 설명되지는 않았지만 본 발명의 범주 및 사상에 상응하는 임의의 수의 변형, 변경, 치환 또는 등가 배열을 통합하도록 수정될 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 양태는 단지 설명된 실시예의 일부만을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 상기 설명에 의해 한정되는 것으로 보여지는 것이 아니라, 단지 첨부된 청구범위의 범주에 의해서만 한정된다.
100: 회로 보호 시스템 102: 감지 디바이스
101, 103, 105: 라인 106: 전류 감지 회로
107: 로드 108: 아날로그 대 디지털 컨버터부
110: 프로세서 120: 라인
202: 메모리부 204: 입력 디바이스
302, 304, 306: 전류 710: 영역

Claims (10)

  1. 회로 보호 시스템에 있어서,
    전압 소스의 제 1 위상(151)의 전류를 측정하도록 동작하는 제 1 전류 감지 디바이스(102)와,
    상기 전압 소스의 제 2 위상(153)의 전류를 측정하도록 동작하는 제 2 전류 감지 디바이스(102)와,
    상기 제 1 전류 감지 디바이스(102)와 상기 제 2 전류 감지 디바이스(102)에 통신적으로 접속된 논리부(110)를 포함하고,
    상기 논리부(110)는 상기 제 1 전류 감지 디바이스(102) 및 상기 제 2 전류 감지 디바이스(102)로부터 측정 전류를 수신하고, 상기 제 1 위상(151)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만인지 여부를 판정하고, 상기 제 1 위상(151)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만의 값이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 동작하는
    회로 보호 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리부(110)는 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)의 측정 전류 및 상기 전압 소스의 제 2 위상(153)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 상기 전압 소스의 제 1 위상(151) 및 제 2 위상(153)에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 더 동작하는
    회로 보호 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리부(110)는 상기 전압 소스의 제 2 위상(153)의 측정 전류가 시간 기간 중에 임계 전류값 미만이 아니라고 판정하는 것에 응답하여 상기 전압 소스의 제 2 위상(153)에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 더 동작하는
    회로 보호 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리부(110)는 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)의 측정 전류가 상기 전압 소스(153)의 제 2 위상의 측정 전류와 동일한지 여부를 판정하고, 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)의 측정 전류가 상기 전압 소스의 제 2 위상(153)의 측정 전류와 동일하다고 판정하는 것에 응답하여 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)과 제 2 위상(153) 사이에 단락이 존재한다는 지시를 출력하도록 더 동작하는
    회로 보호 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 논리부(110)는 시간 기간을 측정하도록 동작하는 타이머부를 포함하는
    회로 보호 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템은 로드(107)로부터 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)을 접속분리하도록 동작하는 스위칭부(104)를 포함하는
    회로 보호 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스위칭부(104)는 상기 로드(107)로부터 상기 전압 소스의 제 2 위상(153)을 접속분리하도록 더 동작하는
    회로 보호 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 논리부(110)는 상기 스위칭부(104)에 통신적으로 접속되고 상기 전압 소스의 제 1 위상(151)과 상기 전압 소스의 제 2 위상(153) 사이에 단락이 존재한다는 지시를 출력하는 것에 응답하여 상기 스위칭부(104)를 작동하도록 동작하는
    회로 보호 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 감지 디바이스(102)는 로고스키 코일 디바이스를 포함하는
    회로 보호 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전류 감지 디바이스(102)는 변류기 디바이스를 포함하는
    회로 보호 시스템.
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