KR20130087557A - 접지 누설 감지 및 이의 자동 자가 테스트 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

적어도 하나의 부하 회로에 전력을 제공하는 AC 전원의 소스로부터 누설 전류를 측정하고; 그 상태를 확립하기 위해 측정된 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하며; 누설 전류 감지 및 비교 동작이 동작하고 있는지를 결정하기 위해 자가 테스트를 자동으로 수행하기 위한 방법 및 장치를 제공한다.

Description

접지 누설 감지 및 이의 자동 자가 테스트 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUS FOR SENSING GROUND LEAKAGE AND AUTOMATED SELF TESTING THEREOF}

본 발명은 시스템에서의 누설 전류를 감지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 그와 같은 누설을 감지할 수 있으면서 적절한 감지 능력을 보장하기 위한 자가-테스트를 수행하도록 동작하는 회로에 관한 것이다.

교류(AC) 전원회로에 있어서, 단상 AC 전원으로부터의 전류는 보통 상 선로(phase wire)를 통해 AC 전원으로부터 흘러, 상기 AC 전원에 의해 공급된 부하를 통해 흐르고, 중성선 선로를 통해 다시 상기 AC 전원으로 흐르거나, 그 반대로 흐른다. 상기 상 선로를 통해 상기 부하로 흐르지 않고 상기 중성선 선로를 통해 상기 부하로부터 흐르지 않는 소정의 전류 성분은 하나 이상의 누설 경로를 통해 접지로 흐를 것이다. 그와 같은 전류는 누설 전류 또는 잔류 전류로도 알려져 있다. 그러한 누설 전류가 적절히 제어되지 않으면 감전 및/또는 화재를 야기할 수 있기 때문에 위험하다.

잔류 전류 검출기(RCD)로도 알려진 누전 차단기(GFI)는 누설 전류 흐름을 검출하여 차단하도록 흔히 사용되는 장치이다. 통상의 GFI 회로(10)도가 도 1에 도시되어 있다. 예로서, 전력의 단상 AC 전원이 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)에 의해 제공된다. 그러한 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)는 부하(14)에 연결되고, AC 전류는 상 선로(L)를 통해 그 전원으로부터, 부하(14)를 통과하고, 중성선 선로(N)를 통해 다시 전원으로 순환하거나, 그 반대로 순환한다.

그러한 GFI 회로(10)는 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)가 통과하는 환형상 코어를 포함한 차동 전류 변압기(T1)를 포함한다. 그러한 차동 전류 변압기(T1)를 통과함으로써, 상기 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)는 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선으로 기능한다. 2차 권선(12)은 차동 전류 변압기(T1)의 코어 둘레에 감긴 다수 회전의 선을 포함한다. 상기 2차 권선(12)은 회로 차단기(16)에 연결된다. 그 회로 차단기(16)는 쌍극 단투(DPST; double pole single throw) 스위치로 기술된 스위치(16B) 및 제어 기능부(16A)를 포함한다. 상기 제어 기능부(16A)는 2차 권선(12)을 가로질러 전압이 공급되고 그리고/또 전류가 통과할 경우 DPST 스위치(16B)를 작동(개방)시키도록 동작한다.

접지에 대한 누설 전류가 없을 경우, 차동 전류 변압기(T1)의 상 선로 및 중성선 선로(L, N)에서의 각각의 AC 전류(1차 권선을 통한)의 합은 제로(zero)이다. 이는 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선에서 궁극적인 전류의 흐름이 제로이기 때문에, 결국 2차 권선(12)으로 전류를 유도하지 않는다. 따라서, 제어 기능부(16A)는 DPST 스위치(16B)를 개방시키지 않아 AC 전류는 AC 전원으로부터 부하(14)를 통해 계속해서 흐른다.

그러나, 접지에 대한 누설 전류가 있을 경우, 차동 전류 변압기(T1)의 상 선로 및 중성선 선로(L, N)에서의 각각의 AC 전류(1차 권선을 통한)의 합은 제로가 아니다. 게다가, 예컨대 만약 일부 전류가 상 선로(L)를 통해 AC 전원으로부터 흘러, 접지를 거쳐 흐르게 하고, 실질적으로 차동 전류 변압기(T1)를 바이패스하여 AC 전원으로 다시 흐르게 하면, 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선을 통하여 중성선 선로(N)를 거쳐 리턴되는 것보다 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선을 통하여 상 선로(L)를 거쳐 흐르는 더 큰 AC 전류가 존재할 것이다. 누설 전류 흐름에 의해 야기된 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선을 통한 전류의 불균형은 차동 전류 변압기(T1)의 2차 권선으로 전류를 유도한다. 2차 권선(12)으로의 유도 전류는 제어 기능부(16A)에 의해 감지되어 DPST 스위치(16B)를 개방함으로써, 부하(14)에 대한 전원 뿐만 아니라 누설 전류를 차단한다. 통상의 GFI 회로(10)에 있어서, 일단 회로 차단기(16)가 트립(trip)되면(DPST 스위치(16B) 개방), 누설 경로가 클리어(clear)되고, 사용자는 수동으로 스위치(16B)를 폐쇄 상태로 리셋해야 한다.

GFI 회로(10)가 작동중인 것을, 즉 고장으로 인한 뚜렷한 제로의 1차 권선 전류 및/또는 제로의 2차 권선 전류가 없다는 것을 사용자가 확인할 수 있게 하기 위해, GFI 회로(10)는 테스트 피처(test feature)를 포함한다. 그러한 테스트 피처는 사용자가 수동으로 누르는 테스트 버튼 또는 스위치(S1)를 통해 수행된다. 그러한 테스트 스위치(S1)의 누름은 회로 차단기(16)를 트립하여 DPST 스위치(16B)를 개방시킴으로써, GFI 회로(10)가 적절하게 작동하고 있는지를 나타내기 위한 것이다. 상기 테스트 스위치(S1)의 누름은 작은 저항 부하(R1)가 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선을 바이패스하는 전류를 이끌게 한다. 상기 바이패스 전류는 차동 전류 변압기(T1)의 1차 권선을 통과하는, 즉 상 선로 및 중성선 선로(L, N)를 통한 각각의 AC 전류들의 합이 비제로(non-zero)인 누설 전류와 같은 동일한 효과를 갖는다. 1차 권선을 통한 그러한 비제로 전류는 제어 기능부(16A)에 의해 감지된 차동 전류 변압기(T1)의 2차 권선에서의 전류를 유도하여 DPST 스위치(16B)를 개방함으로써, 상 선로 및 중성선 선로(L, N)를 통한 전류 경로를 차단한다.

누설 전류는 IT 기기실에서 우려의 대상인데, 기존의 GFI 회로(10)는 누설 전류 문제에 대한 적절한 해결책은 아니다. IT 기기실(또는 데이터 센터로도 알려진)은 IT 기기의 수백 또는 심지어 수천 개의 장치들을 이용하고 있다. IT 기기의 각각의 구성요소는 전력 분배 장치(PDU)의 출구에 플러그함으로써 1차 AC 전원을 수신한다. PDU는 또한 IT 기기의 구성요소이며, 통상 (a) 전력이 수신되는(통상 패널 보드로부터) 고전력 입구; (b) 다수의 저전력 출구; 및 (c) 과전류 상태(단락 등)로부터 그러한 출구를 보호하기 위한 (선택의) 회로 차단기 또는 퓨즈를 포함한다. PDU는 종종 (a) 주어진 PDU의 입구로 공급된 전압, (b) 입구 및 각각의 출구에서 흐르는 전력량, 및 (c) 각각의 회로 차단기의 트립 상태(전압이 제공되는지의 여부)를 포함한 통신 및/또는 입/출력 인터페이스를 통한 소정의 상태 정보를 리포트하도록 디자인된다.

데이터 센터에서, 많은 이유로 인해 표준 GFI 회로(10)를 사용하는 것은 실용적이지 않다. 예컨대, 이는 누설 전류 때문에 IT 장치에 대한 AC 전원을 무조건적으로 차단하게 되면 IT 장치가 심하게 파손될 수 있다. 게다가, AC 전원이 통보 없이 차단된다면 민감한 데이터가 훼손 및/또는 복구불가능할 정도로 손실될 수 있다. 추가적으로, 데이터 센터와 같은 산업 장비는 기존의 상주 GIF 회로(10)에 야기되는 것과 같은 레벨의 누설 전류를 나타나게 하는 것을 허용하지 않을 것이다. 게다가, 데이터 센터(및/또는 다른 산업 환경)에서의 그러한 누설 전류의 허용 레벨은 약 3.5 mA의 전류까지가 될 것이다. 그러나, 표준 GFI 회로는 데이터 센터에 적절하지 않은 누설 전류에 대한 고정된 트립 임계치를 채용할 것이다. 더욱이, 데이터 센터가 IT 기기의 수천 개의 장치들을 포함하고 있기 때문에, 각각의 GFI 회로(10)를 수동으로 테스트하는데 지나친 시간을 소모함과 더불어 에러가 발생할 수 있다.

종래의 시스템들이 누설 전류와 관련된 몇 가지 문제점들을 처리할 수 있을 지라도, 그러한 공지의 해결책들은 데이터 센터(또는 다른 산업 환경)에 있어서는 만족스럽지 못하다.

따라서, 시스템에서의 접지 누설 전류를 감지하기 위한 방법 및 장치, 특히 그와 같은 접지 누설을 감지함과 더불어 적절한 감지 능력을 보장하기 위해 자가-테스트를 수행하도록 동작하기 위한 새로운 방법 및 장치가 필요하다.

본원에 기술된 본 발명의 하나 또는 그 이상의 형태에 따르면, 누설 전류를 감지하기 위한 시스템은 다음의 하나 또는 그 이상의 특징들을 포함한다: 즉, (i) 누설 전류를 측정하고 모니터하는데 사용된 임계 시스템(critical system) 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 프로그램가능한 주기적 기준에 따라 자동으로 그리고 바람직하게 수행하는 능력; (ii) 오퍼레이터가 경고 레벨 및/또는 임계치 레벨과 같은 하나 또는 그 이상의 누설 전류 레벨을 셋팅하도록 허용하는 능력; (iii) 실제 RMS 누설 전류 측정과 같은 하나 또는 그 이상의 상태 표시, 정상(또는 수용가능) 누설 전류 레벨의 표시, 경고(예컨대, 상승되나 임계치는 아닌) 누설 전류 레벨의 표시, 임계치(예컨대, 수용불가능하게, 또는 거의 수용불가능하게 상승된) 누설 전류 레벨의 표시, 자가-테스트가 불완전한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 알아냈다는 표시를 가시적으로 표시하는 능력; 및 (iv) 단순 네트워트 관리 프로토콜(SNMP), 이메일, 및/또는 다른 전자 수단을 통해, 상술한 하나 또는 그 이상의 상태 표시들의 존재를 알리는 통지 능력.

본 발명의 다른 형태, 특징, 및 장점들은 수반되는 도면과 연계되어 여기에 기술된 설명을 통해 통상의 기술자에게 명확해 질 것이다.

설명의 목적을 위해, 현재의 도면에 바람직한 형태를 나타냈지만, 그러한 나타낸 정확한 배열 및 수단으로 한정하지 않는다는 것을 알아야 한다.
도 1은 종래기술에 따른 누설 전류가 제공될 때 AC 전원을 감지하여 부하에 대해 AC 전원을 차단하기 위한 기존의 GFI 회로의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 하나 또는 그 이상의 형태에 따른 누설 전류 감지 시스템의 블록도이다.
도 3은 여기에 개시 및/또는 기술된 도 2 및/또는 다른 실시예들의 누설 전류 감지 시스템에 사용하기에 적합한 가시적 사용-인터페이스의 일반화된 도면이다.
도 4는 여기에 개시 및/또는 기술된 도 2 및/또는 다른 실시예들의 누설 전류 감지 시스템에 채용되는 프로세스 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 여기에 개시 및/또는 기술된 도 2 및/또는 다른 실시예들의 누설 전류 감지 시스템을 수행하는데 적합한 회로의 좀더 상세한 구성도이다.

도면과 관련하여, 본 발명의 하나 이상의 형태에 따른 도 2에 나타낸 시스템(100)의 블록도에서 동일한 구성요소에는 동일한 참조부호가 표시된다. 그러한 시스템(100)은 누설 전류 센서(102), 및 제어 회로(104)를 포함한다. 상기 누설 전류 센서(102)는 적어도 하나의 부하 회로(140)에 전력을 제공하는 AC 전원의 소스로부터 누설 전류를 측정하도록 동작한다. 본 발명의 하나 이상의 형태에 따르면, 부하 회로(140)는 데이터 센터 내의 IT 기기의 하나 이상의 구성요소를 포함하고 있다고 고려한다.

제어 회로(104)는 누설 전류 센서(102)로부터 수신된 측정 누설 전류치에 따라 소정의 액션을 취하도록 동작한다. 상기 제어 회로(104)가 상기 수신된 측정 누설 전류치에 따라 취하는 1차 액션은 (i) 그 상태를 확립하기 위해 상기 측정 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하고, (ii) 상기 누설 전류 센서(102)가 동작하는지를 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 자가 테스트를 수행하는 것이다.

제어 회로(104)가 수신된 측정 누설 전류치와 관련하여 취하는 1차 액션은 (i) 그 상태를 확립하기 위해 그 측정 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하고, (ii) 누설 전류 센서(102)가 동작되는지를 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 자가 테스트를 수행하는 것이다.

측정 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하는 전자의 액션과 관련하여, 다음과 같은 시스템(100) 동작을 따른다. 전력의 AC 전원은 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)에 의해 부하(140)에 연결된다. 누설 전류 센서(102)는 상 선로 및 중성선 선로(L, N)가 통과하는 코어, 예컨대 환형상 코어를 포함하는 차동 전류 변압기(T100)를 포함한다. 차동 전류 변압기(T100)의 환형상 코어의 중심을 통과함으로써, 상기 상 선로 및 중성선 선로(L, N)는 차동 전류 변압기(T100)의 1차 권선으로 작용하는 바이필러(bifilar) 단일 회전 코일을 형성한다. 2차 권선(120)은 차동 전류 변압기(T100)의 코어 둘레에 감긴 다수 회전의 선을 포함한다. 2차 권선은 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)으로 유도된 전류를 나타내는 전압을 생성하는 전류-전압 변환 회로와 같은 신호 조절 회로(106) 내에 입력된다.

설명의 목적을 위해, 전력의 AC 전원은 단상 소스로 가정하고, 여기서 AC 전원의 레그(leg)는 상 선로 및 중성선 선로라는 것을 알아 두자. 그러나, 여기에 개시되고 기술된 발명의 실시예들은 분상(split phase) 구성, 및/또는 3상 소스(three phase source)를 포함한 다른 타입의 AC 전원으로 용이하게 확장할 수 있다는 것을 알아야 한다. 분상 구성에 있어서, 상기 레그는 1선 및 2선; 1선 및 중성선; 또는 2선 및 중성선과 같은 다중-상 AC 전원의 각각의 상 선로이다. 3상 AC 전원에 있어서, 상기 레그는 1선, 2선, 및 3선; 또는 1선, 2선, 3선, 및 중성선이 될 것이다. 또한, 소정의 다른 타입의 AC 전원의 경우, 상기 레그가 차동 전류 변압기(T100)의 1차 권선으로 작용하는 멀티필러(multifilar) 단일 회전 코일을 형성하도록 상기 레그는 단순히 차동 전류 변압기(T100)의 환형상 코어의 중심을 통과한다. 따라서, 도면에 도시된 그리고 여기에 기술된 실시예들이 단상 AC 전원과 관련되지만, 소정의 그와 같은 실시예들은 용이하게 다른 타입의 AC 전원으로 동작하도록 확장될 수 있다는 것을 알아야 한다.

차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)으로 유도된 전압은 시스템(100)에서의 누설 전류의 표시자이다. 본 설명에서 앞서 기술한 바와 같이, 어떠한 누설 전류도 없이 정확히 동일한 크기의 전류가 각각의 상 선로 및 중성선 선로(L, N)에서 흐른다. 그러나, 각각의 그와 같은 크기의 전류는 코어를 통해 반대 극성으로 흐른다. 만약 누설 전류가 존재하면, 크기는 동일하나 반대 극성의 전류가 코어에 존재하지 않고, 소량의 전류가 또 다른 경로를 통해, 예컨대 접지(EG)를 거쳐 AC 전원으로 다시 흐르는 것을 알 수 있다. 누설 전류가 없을 경우, 차동 전류 변압기(T100)의 1차 권선에서 궁극적인 전류의 흐름이 없으며, 이는 차후 2차 권선(120)으로 전류를 유도하지 않는다. 따라서, 신호 조절 회로(106)에 의해 생성된 전압은 거의 제로가 된다(실제 회로에 있어서 일부 노이즈 성분이 있을 지라도). 그러나, 누설 전류가 있을 경우, 코어를 통한 상 선로 및 중성선 선로(L, N)에서의 각각의 AC 전류의 합은 제로가 아니다. 그러한 누설 전류 흐름에 의해 야기된 차동 전류 변압기(T100)의 1차 권선을 통한 전류의 불균형은 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)으로 전류를 유도한다. 따라서, 신호 조절 회로(106)에 의해 생성된 전압은 2차 권선(120)에서의 전류를 나타내는 일부 아날로그 값(analog value)이다.

바람직하게, 제어 회로(104)는 시스템(100)의 바람직한 동작을 달성하기 위해 소프트웨어/펌웨어를 실행하도록 동작하는 적절한 마이크로컨트롤러에 의해 수행된다. 그와 같은 마이크로컨트롤러(104)는 신호 조절 회로(106)로부터의 전압과 같은 아날로그 전압 신호를 수신하기 위한 하나 또는 그 이상의 고임피던스 입력 핀(도 2에 INPUT으로 라벨된)을 포함한다. 특히, 바람직하게 마이크로컨트롤러(104)는 아날로그 전압 신호를 수신하고, 그 아날로그 전압 신호를 조작을 위한 디지털 신호로 변환하도록 셋업(set up)된 적어도 하나의 입력 핀을 포함한다. 대안의 실시예에 있어서, 만약 마이크로컨트롤러(104)가 적절한 내부 회로를 포함하지 않으면, 외부 아날로그-디지털(A/D) 변환기(나타내지 않음)는 신호 조절 회로(106)와 마이크로컨트롤러(104)의 디지털 입력 핀 사이에 채용될 것이다.

마이크로컨트롤러(104)는, 현재 이용가능한 장치 및/또는 이후 개발되는 장치들을 포함하여, 상업적으로 이용가능한 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서, 소프트웨어 및/또는 펌웨어 프로그램을 실행하도록 동작하는 소정 공지의 프로세서, 프로그램가능 디지털 장치 또는 시스템, 프로그램가능 어레이 로직 장치, 또는 그들의 소정 조합과 같은 소정 공지 기술을 이용하여 수행될 것이다. 예로서, 마이크로컨트롤러(104)는 회사명 STMicroelectronics로부터 이용가능한 STM32 ARM MCU을 이용하여 수행될 것이다.

마이크로컨트롤러(104)에 의해 실행되는 소프트웨어/펌웨어는 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)으로 유도된 측정 전류의 디지털화 버전인 입력 단자(INPUT terminal)에 제공된 데이터를 수학적으로 조작하기 위해 사용할 수 있다. 바람직하게, 그와 같은 수학적인 조작 중에는 상술한 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치에 대한 측정 누설 전류치의 비교가 포함된다. 이와 관련하여, 마이크로컨트롤러(104)는 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)에서의 전류를 나타내는 디지털 값을 누설 전류의 실제 RMS 값으로 변환하도록 동작한다. 이러한 변환 방식은 당업자라면 본원의 설명으로부터 잘 알 수 있을 것이다. 그 변환은 변환기(T100)의 1차 권선의 회전수, 변환기(T100)의 2차 권선(120)의 회전수, 및 신호 조절 회로(106)의 변환 특성의 함수가 될 것이다.

본 발명의 하나 또는 그 이상의 형태에 따르면, 그리고 도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 시스템(100)은 마이크로컨트롤러(104)에 동작가능하게 연결된 디스플레이(108)를 포함하며, 그러한 디스플레이(108)는 측정 누설 전류치(302)의 가시적 표시를 제공하는 몇몇 타입의 스크린(300)을 포함할 것이다. 장점적으로, 데이터 센터 내의 오퍼레이터는 IT 기기의 하나 이상의 구성요소에서의 누설 전류에 대한 표시를 쉽게 얻을 수 있다. 더욱이, 다수의 분리된 누설 전류 센서(102) 및/또는 마이크로컨트롤러(104)가 IT 기기의 개별 구성요소 또는 그와 같은 기기의 각각의 그룹들에서의 누설 전류를 분리적으로 측정(및/또는 이후 본원에서 기술한 다른 기능들)하기 위해 채용된다는 것을 고려해야 한다.

하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치에 대해 측정 누설 전류치를 비교하는 특정 액션으로 되돌아 가서, 상기 마이크로컨트롤러(104)는 소프트웨어/펌웨어 작동에 의해 그와 같은 기능을 실행하도록 동작한다. 시스템(100)은 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치 레벨로 미리 프로그램될 것이다. 그러나, 바람직하게, 마이크로컨트롤러(104)는 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치의 적어도 하나를 셋팅하도록 오퍼레이터에 의해 프로그램가능하다. 이와 관련하여, 도 3 및 4의 참조가 이루어지며, 도 4는 시스템(100)의 소정 프로세스 단계 및/또는 기능(400)을 기술하는 순서도이다. 일반적으로, 프로세스(400)는 시스템(100)의 원하는 동작을 달성하기 위해 마이크로컨트롤러(104) 상에서 작동하는 소프트워어/펌웨어의 적어도 일부를 나타낸다.

도 4의 액션(402)에서, 오퍼레이터는 엔터하도록 이끌어지거나 또는 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 같은 소정의 셋팅을 수신하도록 마이크로컨트롤러(104)를 능동적으로 유도한다. 이와 관련하여, 만약 오퍼레이터가 하나 또는 그 이상의 임계치를 셋팅하도록 허용하지 않으면, 프로세스 흐름은 부정(N)의 액션(406)으로 분기된다. 그러나, 만약 오퍼레이터가 하나 또는 그 이상의 임계치를 셋팅하도록 허용하면, 프로세스 흐름은 긍정(Y)의 액션(404)로 분기한다. 예로서, 오퍼레이터는 누설 전류가 존재할 경우 특정 적용의 조건을 고려할 때 원하는 것보다 높거나 아니면 초과하는 누설 전류를 표시하는 제1임계치 레벨을 셋팅할 수 있다. 그러한 제1임계치 레벨은 그 레벨이 상승될 지라도 시스템이 계속해서 동작하기 때문에 단지 경고 레벨로 고려되며, 그러한 레벨에 의한 위협은 극단적이지는 않을 것이다. 다른 예로서, 오퍼레이터는 누설 전류가 존재할 경우 측정 하의 특정 시스템의 정상 동작을 고려할 때 제1임계치 레벨보다 높고, 실질적으로 원하는 것보다 높거나 초과하는 누설 전류를 표시하는 제2임계치 레벨을 셋팅할 수 있다. 그러한 제2임계치 레벨은 시스템이 적절하게 동작하지 않기 때문에 임계치 레벨로 고려되며, 그러한 레벨에 의한 위협은 수용불가할 것이다.

액션 404에서, 제1 및 제2임계치 레벨에 대한 셋팅은 메모리(도시하지 않음)에 저장되어 비교 프로세스(이하 기술하는 바와 같은) 동안 사용된다. 또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2임계치 레벨은 각각 경고 레벨 및 임계치 레벨로서 디스플레이(108)의 위치 304에 표시될 것이다. 특히, 디스플레이(108)의 위치(304)에 리스트된 레벨들은 선택된 레벨을 표시하고 마이크로컨트롤러(104)에 오퍼레이터의 선택의 입력으로서 동작하는 이중 기능을 표시하며, 그 경우 디스플레이(108)는 입/출력 장치로서 동작한다. 일단 액션 404가 완료되면, 프로세스 흐름은 계속해서 액션 406으로 진행한다.

액션 406에서, 마이크로컨트롤러(104)는 누설 전류치(예컨대, 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)에서의 전류의 디지털 표시를 얻고 이를 측정 누설 전류치, 바람직하게는 RMS 값으로 변환한)를 판독한다. 다음에, 액션 408에서, 마이크로컨트롤러(104)는 그러한 측정 누설 전류치가 임계치 이상인지를 결정한다. 만약 부정이면, 프로세스 흐름은 액션 412로 분기하고, 여기서 마이크로컨트롤러(104)는 측정된 누설 전류치가 경고 레벨 이상인지를 결정한다. 액션 408에서의 긍정 결정, 또는 액션 412에서의 긍정 또는 부정 결정은 어느정도 결정적인 상태를 생성할 것이다.

액션 408에서의 긍정 결정은 프로세스 흐름을 액션 410으로 분기하게 하고 시스템에서 그러한 측정 누설 전류가 제2임계치 레벨 이상인 것을 표시하며, 본 예에서 그러한 임계치 레벨은 10 mA 이상이다. 액션 410에서, 마이크로컨트롤러(104)는 그 상태 레벨을 임계치로 셋팅하고 잠재적으로 다른 액션을 취한다. 예컨대, 임계치의 상태에 따라(및/또는 다른 임계치로 상태의 변경에 따라), 마이크로컨트롤러(104)는 디스플레이(108)의 위치(306)에 그 상태를 표시하도록 동작하며, 여기서 누설 상태 레벨인 라벨된 임계치가 강조된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마이크로컨트롤러(104)는 이벤트 로그에 그와 같은 상태를 저장하도록 동작한다. 그러한 상태는 레벨(임계치), 특정 전류 크기, 임계치 셋팅, 시간, 날짜, 그 상태의 기간 등을 포함한다. 그 후, 오퍼레이터 및/또는 프로그램은 누설 전류를 모니터하기 위해 상기한 상태 데이터를 획득하고, 그 획득된 데이터를 고려하여, 시스템(100)의 성능을 확인하도록 마이크로컨트롤러(104)를 통해 이벤트 로그를 접속한다.

추가적으로 또는 대안적으로, 마이크로컨트롤러(104)는 하나 또는 그 이상의 목적지에 그러한 상태(또는 상태의 변경)를 통지하도록 동작할 것이다. 이와 관련하여, 시스템(100)은 상술한 상태를 표시하는 하나 또는 그 이상의 메세지를 전송하도록 동작하는 마이크로컨트롤러(104)에 연결(및/또는 거기에 통합)된 메세지 전송 시스템(110)을 포함한다. 당업자라면 상기 하나 또는 그 이상의 메세지가 (i) 단순 네트워크 관리 프로토콜, (ii) 패킷 스위치 네트워크 프로토콜, (iii) 전자 메일 프로토콜, (iv) 인스턴트 메세징 프로토콜, (v) 전화 프로토콜, 및/또는 소정의 다른 적절한 프로토콜과 같은 소정 다수의 특정 프로토콜이 된다는 것을 명확히 알 수 있을 것이다. 바람직하게, 그러한 메세지 전송 시스템(110)은 메세징 프로토콜을 선택하도록 오퍼레이터에 의해 프로그램가능하며, 디스플레이(108)는 그러한 선택된 메세징 프로토콜의 가시적 표시를 위치 308에 나타낸다. 특히, 디스플레이(108)의 위치(308)에 리스트된 그러한 프로토콜은 선택된 프로토콜을 표시하고 마이크로컨트롤러(104)에 그러한 오퍼레이터의 선택의 입력으로서 동작하는 이중 기능을 제공하며, 그 경우 디스플레이(108)는 입/출력 장치로서 동작한다.

일단 액션(410)과 관련된 프로세스가 완료되면, 그 프로세스 흐름 루프는 액션 406으로 되돌아 가고, 거기에서 임계 상태가 존재하는 한 그 프로세스가 반복된다.

액션 412에서의 긍정 결정은 그 프로세스 흐름을 액션 414로 분기하게 하고 시스템에서 그러한 측정 누설 전류가 제1임계치 레벨(그러나 제2임계치 레벨이 아닌) 이상인 것을 표시하며, 그러한 임계치 레벨은 본 예에서는 4 mA 이상이나 10 mA 이하인 경고 레벨이다. 액션 414에서, 마이크로컨트롤러(104)는 그러한 상태 레벨을 경고로 셋팅하고 잠재적으로 다른 액션을 취한다. 예컨대, 경고의 상태에 따라(및/또는 다른 경고로 상태의 변경에 따라), 마이크로컨트롤러(104)는 그 레벨을 라벨된 경고로 강조함으로써 위치(306)에 그 상태를 표시하도록 동작한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마이크로컨트롤러(104)는 이벤트 로그에 그와 같은 상태를 저장하도록 동작하며, 그러한 상태는 하나 또는 그 이상의 레벨(경고), 특정 전류 크기, 임계치 셋팅, 시간, 날짜, 그 상태의 기간 등을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 그 마이크로컨트롤러(104)는 임계치의 상태와 관련하여 상기 기술한 유사한 방식으로 하나 또는 그 이상의 목적지에 그러한 상태(또는 상태의 변경)를 통지하도록 동작한다.

일단 액션(414)과 관련된 프로세스가 완료되면, 그 프로세스 흐름 루프는 액션 406으로 되돌아 가고, 거기에서 경고 상태가 존재하는 한 그 프로세스가 반복된다.

더욱이, 액션 412에서의 부정 결정은 그 프로세스 흐름을 액션 416로 분기하게 하고 시스템에서 그러한 측정 누설 전류가 제1 또는 제2임계치 레벨 이상이 아닌 것을 표시하며, 그러한 임계치 레벨은 본 예에서는 4 mA 이하인 정상 레벨이다. 액션 416에서, 마이크로컨트롤러(104)는 그러한 상태 레벨을 정상으로 셋팅한다. 가능한 또 다른 액션은 (i) 그 레벨을 라벨된 정상으로 강조함으로써 위치(306)에 그 상태를 표시하고, (ii) 이벤트 로그에 그와 같은 상태를 저장하며, (iii) 하나 또는 그 이상의 목적지에 그러한 상태(또는 상태의 변경)를 통지하는 하나 이상의 액션을 포함한다.

일단 액션(416)과 관련된 프로세스가 완료되면, 그 프로세스 흐름은 액션 418로 진행한다. 마이크로컨트롤러가 그러한 수신된 측정 누설 전류치에 대해 취한 1차 액션의 초기 설명으로 되돌 가서, 바람직하게 두번째의 일반적인 액션은 누설 전류 센서(102)가 동작되는지를 결정하기 위해 하나 또는 그 이상의 자가 테스트를 수행(바람직하게 자동으로)한다. 액션 418과 관련된 특정 기능 및 형태들(이하 참조)을 기술하기 전에, 자가 테스트 성능과 관련된 시스템(100)의 구조 및 동작의 기술이 제공될 것이다.

도 2로 되돌아 가서, 시스템(100)은 이 시스템(100)의 누설 전류 감지 성능을 자가 테스트하기 위한 수단을 포함한다. 특히, 누설 전류 센서(102)는 마이크로컨트롤러(104)로부터 출력된 제어 신호 GPIO에 따라 턴 온 및 오프되는 스위치 회로(S100; 또는 빛 감지 스위치 회로), 및 저항(R100)을 포함한다. 그러한 빛 감지 스위치 회로(S100) 및 저항(R100)은 상 선로(L)와 중성선 선로(N) 사이에 직렬로 연결되며, 이에 따라 상기 스위치(S100)가 턴 온될 때 차동 전류 변압기(T100) 내에서 불균형 플럭스가 생성된다. 나타낸 예에 있어서, 직렬의 스위치(S100) 및 저항(R100)은 거기에 흐르는 전류가 변압기(T100)의 코어를 바이패스하도록 구성된다. 따라서, 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)에서 흐르는 전류는 동일하지 않지만 코어를 통해 반대가 되고, 이에 따라 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)으로 전류를 유도하는 코어에서 추가의 플럭스 성분을 생성한다. 상기 저항(R100)의 값은 2차 권선(120)으로 유도된 전류가 시스템(100)의 누설 전류 감지 성능을 테스트하는데 충분하도록 선택된다.

바람직하게, 마이크로컨트롤러의 소프트웨어/펌웨어는 턴 온 및 오프하기 위해 빛 감지 스위치 회로(S100; MOSFET 등과 같은 하나 또는 그 이상의 트랜지스터를 이용하여 수행되는) 상의 적절한 전위를 형성하도록 동작할 수 있다. GPIO 핀은 출력으로서 동작할 수 있으며, 그러한 GPIO 핀의 상태는 마이크로컨트롤러(104)에서 실행되는 소프트웨어/펌웨어에 의해 확립되는 명령들에 따라 오프(OFF) 또는 온(ON)될 것이다. 그러한 OFF 상태는 소정의 적절한 전위(종종 약 0V, 또는 접지)가 되는 논리 "로우(low)" 레벨로 정의되며, 그와 같은 상태에서, GPIO 핀은 전류를 감소(비교적 낮은 임피던스로)할 수 있다. ON 상태는 다시 소정의 적절한 전위가 되는 논리 "하이(high)" 레벨로서 정의된다. ON 상태에서의 GPIO의 실제 전압은 종종 DC 공급 전압에 의해 마이크로컨트롤러(104)에 동작 지시한다. 예로서, 그와 같은 논리 하이 전압은 좀더 낮거나 좀더 높은 전압 레벨이 가능하지만 어디에서든 약 0.333 내지 약 5 VDC(접지에 따라) 사이가 될 수 있다. ON 상태에서, GPIO 핀은 논리 하이 전압 레벨로 전류를 공급할 수 있다(비교적 낮은 소스 임피던스로부터)

빛 감지 스위치 회로(S100)의 실행은 상기 GPIO 핀의 ON 상태에 따라 스위치가 턴 온되고 GPIO 핀의 OFF 상태에 따라 스위치가 턴 오프되게 할 것이다. 그러한 빛 감지 스위치 회로(S100)의 실행은 ON 상태 또는 OFF 상태에 따라 스위치가 턴 온될지를 지시하며, 어느 관계든 만족한다는 것을 알아야 한다. 빛 감지 스위치 회로(S100)가 턴 온되어 전류가 2차 권선(120)으로 유도될 경우, 마이크로컨트롤러(104)는 잘못된 누설 전류를 측정하고 그 누설 전류를 상술한 경고 및/또는 임계치 레벨 중 어느 하나, 및/또는 자가 테스트에 특정된 또 다른 레벨의 임계치 레벨과 비교한다.

도 3 및 4로 다시 되돌아 가서, 액션 418에서, 상태가 자가 테스트 과정을 해야할 때인지의 결정이 이루어진다. 예로서, 그러한 상태는 시간, 날짜, 간격, 및/또는 다른 측정 기준을 포함할 것이다. 일부 실시예들에 있어서, 매일 24시간과 같이 주기적으로 자가 테스트를 행하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 오퍼레이터는 액션 402(셋팅과 관련하여 상기 기술한)에서 자가 테스트에 대한 상태를 셋팅하며, 그와 같은 셋팅은 위치 304에서 표시될 것이다. 또 다시, 디스플레이(108)가 입/출력 장치로서 동작하면, 오퍼레이터는 스크린(300) 또는 디스플레이(108)의 다른 입력요소의 조작을 통해 자가 테스트 상태(본 예에서는 24시간의 간격)를 셋팅한다.

액션 418에서 긍정 결정은 프로세스 흐름이 액션 420으로 분기하게 하고 시스템(100)의 상태가 자가 테스트 모드인 것을 표시한다. 디스플레이(108)는 라벨 "테스팅"을 강조함으로써 자가 테스트 모드를 위치 306(도 3)에 표시할 것이다. 상술한 바와 같이, 소프트웨어/펌웨어는 빛 감지 스위치 회로(S100)를 턴 온 시키는 마이크로컨트롤러(104)의 GPIO 핀에 제어 신호를 생성한다. 다음에, 마이크로컨트롤러(104)는 측정된 누설 전류를 4 mA, 10 mA, 및/또는 다른 임계치와 비교한다. 다음에, 그 프로세스는 액션 422로 진행하고, 여기서 누설 전류 감지 회로가 자가 테스트를 실패했는지의 결정이 액션 420에서의 비교의 결과가 표시하는지에 따라 이루어진다. 만약 그러한 결정의 결과가 부정(즉, 테스트가 패스)이면, 그 프로세스 흐름 루프는 다시 액션 402로 되돌아 가고, 거기서 그 프로세스 흐름이 반복된다. 그러나, 만약 그러한 결정의 결과가 긍정(즉, 테스트 실패)이면, 그 프로세스 흐름은 액션 424로 진행한다.

액션 424에서, 마이크로컨트롤러(104)는 그러한 상태를 하드웨어(HW) 실패로 셋팅하고 잠재적으로 다른 액션을 취한다. 예컨대, 하드웨어 실패의 상태에 따라(및/또는 다른 것으로 상태의 변경에 따라), 마이크로컨트롤러(104)는 라벨 "HW 실패"를 강조함으로써 그러한 상태를 위치 306에 표시하도록 동작할 것이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 마이크로컨트롤러(104)는 하나 이상의 테스트 전류 측정, 임계치(들), 시간, 날짜, 상태의 기간 등을 포함하는 그와 같은 상태를 이벤트 로그 내에 저장하도록 동작할 것이다. 추가적으로 또는 대안적으로, 마이크로컨트롤러(104)는 상술한 것과 유사한 방식으로 하나 또는 그 이상의 목적지에 그러한 상태(또는 상태의 변경)를 통지하도록 동작할 것이다. 액션(424)의 프로세스를 완료한 후, 프로세스 흐름 루프는 액션 402로 되돌아 가고, 거기서 그 프로세스 흐름이 반복된다.

이제 상술한 시스템, 및/또는 여기에 개시되거나 기술된 다른 실시예들의 시스템을 수행하는데 적합한 회로의 좀더 상세한 도면인 도 5를 참조한 설명이 이루어진다. 많은 방식에 있어서, 시스템(100A)은 상술한 시스템(100)과 유사하다. 누설 전류 센서를 수행하기 위한 좀더 특정한 (그리고/또 대안의) 예가 도 5에 도시되어 있다.

시스템(100A)에 있어서, AC전원의 소스 및 부하 회로(140)는 전기적 절연 경계의 1차측에 위치하고, 마이크로컨트롤러(104)는 전기적 절연 경계의 2차측에 위치한다. 그러한 전기적 절연 경계를 유지하는 것이 바람직한데, 이는 AC 전원과 관련된 쇼크 또는 다른 위험으로부터 부하 회로(140) 및/또는 마이크로컨트롤러(104)를 사용/유지하는 오퍼레이터를 보호하기 위해 종종 규칙 및 명세 규정에 따라 요구된다.

누설 전류 센서(202)는 전기적 절연 경계의 1차측 상의 제1회로(202A), 및 전기적 절연 경계의 2차측 상의 제2회로(202B)를 포함한다. 추가적으로, 누설 전류 센서(202)는 이 누설 전류 센서(202)의 제1 및 제2회로(202A, 202B)를 상호-연결하나 그들간 전기적 절연 경계를 유지하는 하나 또는 그 이상의 제3회로를 포함한다. 이러한 예에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 제3회로는 차동 전류 변압기(T100) 및 아이솔레이터 회로(204; isolator circuit)를 포함한다. 상기 차동 전류 변압기(T100)는 2차 권선(120)에서 1차 권선(상 선로 및 중성선 선로(L, N))까지 직접 연결되지 않기 때문에 절연을 유지한다. 1000:1의 회전비를 갖게 하기 위해 바이필러 구성의 한번 또는 그 이상 회전의 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)와, 다수 회전의 2차 권선(120)을 포함한다.

유사하게, 아이솔레이터 회로(204)는 1차측에서 2차측까지 직접 연결되지 않기 때문에 절연을 유지한다. 특히, 아이솔레이터 회로(208)는 1차측 회로(208), 및 2차측 회로(206)를 포함한다. 1차측 회로는 차동 전류 변압기(T100)의 2차 권선(120)에서 전류를 생성하는 변압기 코어의 불균형 플럭스를 유도하도록 동작한다. 그러한 불균형 플럭스는 2차측으로부터 전기적 절연 경계를 가로지르는 중간 제어 신호(아이솔레이터 회로(204) 내의)에 따른다. 이러한 예에 있어서, 아이솔레이터 회로(204)는 마이크로컨트롤러(104; 도시하지 않음)에 의해 작동될 때 빛을 생성하는 2차측 회로에 발광소자(206)를 포함한다. 중간 제어 신호(빛)는 2차측에서 1차측까지 전기적 절연 경계를 가로지른다. 아이솔레이터 회로(204)는 또한 중간 제어 신호의 빛에 따라 턴 온 및 오프되는 1차측 회로(208)에 빛 감지 스위치 회로(본 예에서는 TRIAC)를 포함한다. 상기 발광소자(206)는 TRIAC의 LED 캐소드이고, 마이크로컨롤러(104)의 GPIO 핀에 연결된다. 마이크로컨트롤러(104)가 GPIO 핀을 OFF 상태로 셋팅하면, 전류는 R201 및 LED(206)를 통해 흐르고, 이는 TRIAC의 빛 감지 스위치 회로(208)의 턴 온을 야기한다.

누설 전류 센서(202)는 빛 감지 스위치 회로(208)의 턴 온에 따라 변압기 코어의 불균형 플럭스를 생성하는 차동 전류 변압기(T100) 상에 추가의 테스트 권선을 포함한다. 특히, 빛 감지 스위치 회로(208), 테스트 권선 및 저항(R210; 본 예에서는 다수의 저항을 사용하여 실시)은 상 선로(L) 및 중성선 선로(N)간 직렬로 연결됨으로써, 빛 감지 스위치 회로(208)를 턴 온시키는 중간 제어 신호(빛)에 따라 불균형 플러스가 생성된다. 테스트 권선을 통해 흐르는 전류는 불균형 플럭스를 유도하고, 이에 따라 변압기(T100)의 2차 권선(120)에서 유도 전류를 생성한다. TRIAC의 스위치 회로(208)를 턴 온시키는 궁극적인 결과는 V×T/R과 같은 잘못된 누설 전류의 자가-테스트를 야기하는 것이며, 여기서 V는 1차 AC 전압이고, T는 코어에 대한 테스트 권선의 회전수(예컨대, 약 한번 또는 두번)이며, R은 저항이다. 예컨대, 만약 V=230, T=1, 및 R=3990이면, 5.76 mA의 누설 전류가 생성될 것이다.

2차측 회로(206)는 약 100 Ω의 버든 저항(R205; burden resistor)을 포함한다. 버든 저항(R205)을 가로질러 생성된 전압은 이하의 식으로 지지되는 0.1×실제 누설 전류와 같다:

V = ILEAK / N ×R205,

여기서, ILEAK는 누설 전류이고, N은 변압기 회전비, 및 R205는 Ω의 버든 레지스터의 값이다.

R205를 가로지르는 차동 전압(V)은 연산 증폭기(U200)에 의해 출력된 싱글-엔디드 전압(single-ended voltage)으로 변환된다. 상기 연산 증폭기(U200)는 100의 이득(비율 R208/R206 및 R209/207로 설정)을 갖는 차동 증폭기로서 구성된다. R208=R209=100K, 및 R206=R207=1K라고 가정하면, 출력 전압 VOUT=10×ILEAK를 생성하고, 이는 바람직하게 마이크로컨트롤러(104)의 ADC 입력으로 입력된다. 픽업된 높은 주파수 노이즈를 제거 또는 감소시키기 위해, 캐패시터 C201 및 C202(예컨대, 약 1.5 nF)가 약 1000 Hz의 컷-오프 주파수를 갖는 1차 저역통과필터를 형성하도록 포함된다. 연산 증폭기(U202)는 버퍼로서 구성되며 U200을 위한 바이어스 포인트(bias point)를 제공한다. 예로서, 연산 증폭기(U202)의 구성은 약 1.65 V의 바이어스 포인트를 생성하도록 구성될 것이다. 5.76 mA의 테스트 누설 전류의 예를 가정하면, 57.6 mV 신호가 U200의 출력에서 생성될 것이다.

본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 기술했을 지라도, 이들 실시예는 단지 본 발명의 원리 및 적용의 설명일 뿐이라는 것을 알아야 한다. 부가된 청구항들에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형이 예시의 실시예로 이루어짐과 더불어 다른 배열들이 제공될 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (20)

1. 적어도 하나의 부하 회로에 전력을 제공하는 AC 전원의 소스로부터 누설 전류를 측정하도록 동작하는 누설 전류 센서; 및
   (i) 상기 누설 전류 센서로부터 측정된 누설 전류치를 수신하고, (ii) 그 상태를 확립하기 위해 측정된 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하며, 및 (iii) 상기 누설 전류 센서가 동작하는지를 결정하기 위해 자가 테스트를 수행하도록 동작하는 제어 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어 회로는 상기 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치의 적어도 하나를 설정하도록 오퍼레이터에 의해 프로그램가능하고;
   상기 미리 결정된 임계치는 (i) 초과하는 측정 누설 전류를 표시하는 제1임계치 레벨; 및 (ii) 상기 제1임계치 레벨보다 높은 제2임계치 레벨 중 적어도 하나를 포함하며;
   상기 제어 회로는 상기 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치에 대한 측정 누설 전류치의 비교의 결과를 저장 및 검색하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어 회로는 (i) 주기적 자가 테스트 시간 간격, (ii) 하나 또는 그 이상의 자가 테스트 데이터, 및 (iii) 하나 또는 그 이상의 자가 테스트 시간 중 적어도 하나를 설정하도록 오퍼레이터에 의해 프로그램가능하며;
   상기 제어 회로는 누설 전류 센서의 유효성에 대한 하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과를 저장 및 검색하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 회로는 하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과; 및 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치에 대한 측정 누설 전류의 비교 중 적어도 하나를 이벤트 로그 내에 저장하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어 회로는:
   비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 정상 레벨인지;
   비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이상이나 제2임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 경고 레벨인지;
   비교가 측정 누설 전류치가 제2임계치 레벨 이상인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 임계치 레벨인지;
   자가 테스트가 진행되고 있는지;
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 비동작인 것을 표시하는지;
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 동작인 것을 표시하는지; 중 적어도 하나를 포함하는 상태 표시자를 이벤트 로그 내에 저장하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 회로에 동작가능하게 연결된 디스플레이를 더 포함하며,
   상기 디스플레이는:
   측정 누설 전류치;
   제1임계치 레벨;
   제2임계치 레벨;
   주기적 자가 테스트 시간 간격;
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트 데이터; 및
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트 시간; 중 적어도 하나의 가시적 표시를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 회로에 동작가능하게 연결된 디스플레이를 더 포함하며,
   상기 디스플레이는:
   비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 정상 레벨인지;
   비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이상이나 제2임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 경고 레벨인지;
   비교가 측정 누설 전류치가 제2임계치 레벨 이상인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 임계치 레벨인지;
   자가 테스트가 진행되고 있는지;
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 비동작인 것을 나타내는지; 및
   하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 동작인 것을 나타내는지; 중 적어도 하나를 포함하는 상태의 가시적 표시를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 청구항 3에 있어서,
   상기 제어 회로에 연결되고, 하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과, 및 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치에 대한 측정 누설 전류치의 비교 중 적어도 하나를 표시하는 하나 또는 그 이상의 메세지를 전송하도록 동작하는 메세지 전송 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 청구항 8에 있어서,
   상기 메세지 전송 시스템은 (i) 단순 네트워크 관리 프로토콜, (ii) 패킷 스위치 네트워크 프로토콜, (iii) 전자 메일 프로토콜, (iv) 인스턴트 메세징 프로토콜, 및 (v) 전화 프로토콜 중 적어도 하나로 하나 또는 그 이상의 메세지를 보내도록 동작하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 청구항 9에 있어서,
    메세지 전송 시스템은 메세징 프로토콜을 선택하도록 오퍼레이터에 의해 프로그램가능한 것을 특징으로 하는 장치.
11. 청구항 10에 있어서,
    제어 회로에 동작가능하게 연결된 디스플레이를 더 포함하며, 상기 디스플레이는 선택된 메세징 프로토콜의 가시적 표시를 나타내는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 청구항 9에 있어서,
    상태 표시자는:
    비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 정상 레벨인지;
    비교가 측정 누설 전류치가 제1임계치 레벨 이상이나 제2임계치 레벨 이하인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 경고 레벨인지;
    비교가 측정 누설 전류치가 제2임계치 레벨 이상인 것을 표시하므로 그 측정 누설 전류치가 임계치 레벨인지;
    자가 테스트가 진행되고 있는지;
    하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 비동작인 것을 표시하는지;
    하나 또는 그 이상의 자가 테스트의 결과가 누설 전류 센서가 동작인 것을 표시하는지; 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 청구항 1에 있어서,
    AC 전원의 소스 및 적어도 하나의 부하는 전기적 절연 경계의 1차측에 위치하고;
    제어 회로는 전기적 절연 경계의 2차측에 위치하며;
    누설 전류 센서는 (i) 전기적 절연 경계의 1차측의 제1회로, (ii) 전기적 절연 경계의 2차측의 제2회로; 및 (iii) 누설 전류 센서의 제1 및 제2회로를 상호 연결하나 그들간 전기적 절연 경계를 유지하는 하나 또는 그 이상의 제3회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
14. 청구항 13에 있어서,
    상기 누설 전류 센서의 하나 또는 그 이상의 제3회로는:
    (i) 레그가 AC 전원의 소스에서 적어도 하나의 부하로 통과하는 것과 같이 변압기 코어에 대한 각 레그의 한번 또는 그 이상의 동일한 회전수에 의해 형성된 1차 권선, 및 (ii) 변압기 코어에 대한 선의 다수 회전에 의해 형성된 2차 권선을 갖춘 차동 전류 변압기; 및
    (i) 차동 전류 변압기의 2차 권선에서 전류를 생성하는 변압기 코어에 불균형 플럭스를 유도하도록 동작하는 1차측 회로, 및 (ii) 제어 회로에 의해 생성된 테스트 제어 신호에 따라 중간 제어 신호를 생성하도록 동작하는 2차측 회로를 갖춘 아이솔레이터 회로를 포함하며,
    상기 불균형 플럭스는 2차측으로부터 전기적 절연 경계를 가로지르는 중간 제어 신호에 따른 것을 특징으로 하는 장치.
15. 청구항 14에 있어서,
    아이솔레이터 회로의 2차측 회로는:
    중간 제어 신호에 따라 턴 온 및 오프되는 스위치 회로;
    차동 전류 변압기 상에 한번 또는 그 이상 회전의 테스트 권선; 및
    저항을 포함하며,
    상기 스위치 회로, 테스트 권선, 및 저항은 스위치 회로를 턴 온시키는 중간 제어 신호에 따라 불균형 플럭스가 생성되도록 레그들 사이에 직렬로 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
16. 청구항 14에 있어서,
    아이솔레이터 회로의 2차측 회로는:
    중간 제어 신호에 따라 턴 온 및 오프되는 스위치 회로; 및
    저항을 포함하며,
    상기 스위치 회로 및 저항은 스위치 회로를 턴 온시키는 중간 제어 신호에 따라 불균형 플럭스가 생성되도록 레그들 사이에 직렬로 연결되고,
    레그에 대한 아이솔레이터 회로의 2차측 회로의 연결은 상기 스위치 회로 및 저항을 통해 흐르는 전류가 변압기 코어를 바이패스하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
17. 청구항 14에 있어서,
    아이솔레이터 회로는:
    제어 회로에 의해 생성된 테스트 제어 신호에 따른 중간 제어 신호로서 빛을 생성하도록 동작하는 2차측 회로 내의 발광소자; 및
    상기 중간 제어 신호의 빛에 따라 턴 온 및 오프되는 빛 감지 스위치 회로를 포함하며,
    상기 빛은 상기 2차측에서 1차측까지 전기적 절연 경계를 가로지르는 것을 특징으로 하는 장치.
18. 적어도 부하 회로에 전력을 제공하는 AC 전원의 소스로부터 누설 전류를 측정하는 단계;
    그 상태를 확립하기 위해 측정 누설 전류치를 하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치와 비교하는 단계; 및
    누설 전류 감지 및 비교 동작이 동작되는지를 결정하기 위해 자가 테스트를 자동으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 청구항 18에 있어서,
    하나 또는 그 이상의 미리 결정된 임계치; 및
    자가 테스트가 수행되는 타이밍; 중 적어도 하나를 오퍼레이터가 설정하게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 청구항 19에 있어서,
    미리 결정된 임계치는 (i) 원하는 것보다 높은 측정 누설 전류를 표시하는 제1임계치 레벨, 및 (ii) 상기 제1임계치 레벨보다 높은 제2임계치 레벨 중 적어도 하나를 포함하며,
    자가 테스트가 수행되는 타이밍은 (i) 주기적 자가 테스트 시간 간격, (i) 하나 또는 그 이상의 자가 테스트 데이터, 및 (iii) 및 하나 또는 그 이상의 자가 테스트 시간 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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