KR20210077465A - 에너지 저장 시스템의 아크 검출 장치 및 방법 - Google Patents

에너지 저장 시스템의 아크 검출 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수개의 배터리 랙이 연결되어 구성되고, 상기 복수개의 배터리 랙 각각은 둘 이상의 배터리 모듈 및 상기 둘 이상의 배터리 모듈들을 서로 연결하는 모듈 버스바를 포함하여 구성되고, 상기 둘 이상의 배터리 모듈 각각은 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 구성되며, 상기 에너지 저장 시스템은, 에너지 저장 시스템에서 아크를 감지하는 아크 감지부 및 상기 아크 감지부에서 감지되는 아크 신호를 기반으로 에너지 저장 시스템을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

에너지 저장 시스템의 아크 검출 장치 및 방법{Apparatus and method for detecting ark signal}
본 발명은 에너지 저장 시스템에서 아크를 검출하는 장치 및 방법 관한 것이다.
보다 구체적으로는 아크 신호의 전압, 전류, 주파수 및 발생 시점을 분석하여 아크 특성값을 연산함으로써, 에너지 저장 시스템에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)는 발전소에서 과잉 생산된 전력을 저장해 두었다가 일시적으로 전력이 부족할 때 송전해주는 저장장치를 말하며, 최근 들어서는 대규모 ESS 장치를 소형으로 구성하여 빌딩, 공장, 가정 등의 일반 수용가에서 정전 대비용 또는 피크 전력 감축용으로 사용하는 경우가 늘고 있다.
최근에는 전력 수급 불균형 등으로 인해 신재생 에너지에 대한 관심이 급격하게 증가하면서, ESS를 통해 신재생 에너지를 활용해 생산된 전기를 저장하고 필요한 시간대에 활용하도록 하는 기술에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다.
특히, 최근 들어 신축되는 공공건물에 대한 ESS의 설치가 의무화되고, 민간건물 등에도 에너지 절감 차원에서 ESS의 설치가 증가함에 따라 ESS 시장은 그 성장을 계속하고 있다.
한편, 이러한 ESS는, 충전과 방전이 반복되고, 일정하지 않은 전압이 인가되는 경우, DC아크가 발생할 가능성이 매우 높다.
종래에도 DC아크를 감지하기 위한 기술로 AC용 또는 PV용 차단기를 사용하는 방법이 존재하지만, 종래의 DC아크 감지 방법은 DC아크가 발생한 후, 일정 수준이 넘어야지만 전류 경로를 차단하므로, DC아크의 발생 초기에는 검출하는데 한계가 있었다.
종래에 알려진 AFCI(arc fault circuit interruptor)로는 주로 AC 용 또는 PV용 차단기를 사용하였는데, 시스템 상의 아크 발생을 감지하여 시스템 전체를 차단하는 구조로 되어 있어, 전체 시스템 중단에 따른 비가동 시간에서의 경제적 손실이 발생하였고, 셀-모듈-랙 형태의 계층화된 DC 시스템의 경우, 시스템 내부에서 발생하는 아크 검출이 어려웠던 문제가 있었다.
또한 ESS의 각 부위에서 아크를 검출하는 경우, 각각의 아크 검출부위에서의 아크신호는 다른 검출부위의 아크신호 검출에 영향을 줄 수 있는데, 종래에는 다른 검출부위에 영향을 주는 부분을 감안할 수 있는 방법이 없었다.
한국등록특허공보 KR 1940496 B1
본 발명은 상술한 문제를 해결하여, 셀-모듈-랙 형태의 계층화된 고전압 시스템에서 시스템 내부의 아크 발생의 탐지를 가능하게 하고, 아크 발생 위치를 정확하게 탐지함으로써, 시스템 전체를 중단하지 않고도 운용할 수 있도록 하는 아크 검출장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템은, 복수개의 배터리 랙이 연결되어 구성되고, 상기 복수개의 배터리 랙 각각은 둘 이상의 배터리 모듈 및 상기 둘 이상의 배터리 모듈들을 서로 연결하는 모듈 버스바를 포함하여 구성되고, 상기 둘 이상의 배터리 모듈 각각은 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 구성되며, 상기 에너지 저장 시스템은, 에너지 저장 시스템에서 아크를 감지하는 아크 감지부 및 상기 아크 감지부에서 감지되는 아크 신호를 기반으로 에너지 저장 시스템을 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 아크 감지부는, 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀 단위, 배터리 모듈 단위, 배터리 랙 단위로 분산 배치될 수 있다.
상기 배터리 셀 단위에 배치되는 아크 감지부는, 배터리 셀에서의 아크를 감지하는 셀 아크 감지부로서 상기 배터리 셀에 배치되고, 상기 배터리 모듈 단위에 배치되는 아크 감지부는, 배터리 모듈에서의 아크를 감지하는 모듈 아크 감지부로서 상기 배터리 모듈에 배치되며, 상기 배터리 랙 단위에 배치되는 아크 감지부는, 배터리 랙에서의 아크를 감지하는 랙 아크 감지부로서 상기 배터리 모듈에 배치될 수 있다.
상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부, 랙 아크 감지부는 각각 시간에 따른 전류변화량을 검출하는 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 배터리 랙은, 상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부, 랙 아크 감지 감지부로부터 전송되는 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 폴트의 발생을 판단하는 랙 BMS를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 랙 BMS는 아래 일반식 (1)에 의하여 아크 특성 합산값(CAF)을 계산하고, 계산된 아크 특성 합산값(CAF)이 소정의 기준값 이상인 경우 아크폴트 경보신호를 생성할 수 있다.
일반식 (1)
Figure pat00001
(
Figure pat00002
는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
Figure pat00003
는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00004
는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00005
는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
Figure pat00006
Figure pat00007
,
Figure pat00008
각각은
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
Figure pat00012
는 각각
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
상기 랙 BMS는 아래 일반식 (1)에 의하여 아크 특성 합산값(CAF)을 계산하고, 계산된 현재 주기의 아크 특성 합산값(CAFi)과 이전 주기의 아크 특성 합산값(CAFi-1) 사이의 변화량이 소정의 기준값 이상인 경우 아크폴트 경보신호를 생성할 수 있다.
일반식 (1)
Figure pat00016
(
Figure pat00017
는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
Figure pat00018
는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00019
는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00020
는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
Figure pat00021
Figure pat00022
,
Figure pat00023
각각은
Figure pat00024
,
Figure pat00025
,
Figure pat00026
동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
Figure pat00027
는 각각
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
상기 배터리 모듈은, 상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부로부터 전송되는 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 폴트의 발생을 판단하는 랙 BMS를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성되는 에너지 저장 시스템에서 아크를 검출하는 방법은, 상기 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 아크 신호 검출 단계, 상기 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 검출된 아크 신호 각각에 대하여 검출된 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 발생 여부를 판단하는 아크 폴트 판단 단계, 를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 아크 신호 검출 단계는 상기 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 아크 신호를 검출하며, 상기 아크 발생 여부 판단 단계는, 상기 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 검출된 아크 신호 각각에 대하여 검출된 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 발생 여부를 판단할 수 있다.
상기 아크 발생 여부 판단 단계는, 상기 아크 특성값을 사용한 아크 특성 합산값이 소정의 기준 값 이상인 경우, 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 아크 발생 여부 판단 단계는, 상기 아크 특성 합산값의 변화량이 소정의 기준 값 이상인 경우, 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 아크 특성 합산값은 아래 일반식 (1)에 의해 산출될 수 있다.
일반식 (1)
Figure pat00031
(
Figure pat00032
는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
Figure pat00033
는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00034
는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00035
는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
Figure pat00036
Figure pat00037
,
Figure pat00038
각각은
Figure pat00039
,
Figure pat00040
,
Figure pat00041
동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
Figure pat00042
는 각각
Figure pat00043
,
Figure pat00044
,
Figure pat00045
동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
본 발명의 기술수단에 따르면, 시스템 각 부에 아크 검출부를 형성함으로써, 시스템 내부 발생 아크 발생이 용이하며, 정확한 아크 발생위치를 탐지하여 시스템 전체를 중단하지 않고도 운용할 수 있는 환경을 제공한다.
또한, 아크 검출부를 시스템 각 부에 형성함으로써, 다른 부분에서 발생하는 아크 신호의 영향을 최소화 시킴으로써, 정확한 아크 검출을 가능하게 한다.
또한 셀-모듈-랙 형태의 계층화된 고전압 시스템에서 시스템 내부의 아크 발생의 탐지를 가능하게 하고, 아크 발생 위치를 정확하게 탐지함으로써, 시스템 전체를 중단하지 않고도 운용할 수 있도록 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 모듈 BMS의 구성 및 랙 BMS의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예 1에 따른 모듈 아크신호를 검출하는 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예 2에 따른 셀 아크와 모듈 아크, 랙 아크가 모두 발생한 경우 아크 신호를 검출하는 구성을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
1. 아크 특성값을 사용한 아크 폴트 발생여부의 판정
본 발명의 발명자는 배터리 셀 - 모듈 - 배터리 랙들이 직병렬로 적층 연결된 대규모 전력 저장용 배터리 장치에서, 배터리 셀의 형상, 셀간 상호 연결 방식, 모듈 구성 방식, 셀/모듈/랙의 최대 작동 전압의 수준, 도체간 거리(셀 내부, 셀간, 셀-모듈 외함 간, 모듈-랙간)등에 따라 각 부위에서 발생하는 아크신호의 전압, 전류, 주파수, 발생 시간 등이 달라지는 특성을 보이는 것을 발견하고 이를 활용하여 정확한 아크 감지를 위한 장치 및 방법을 발명하였다.
본 발명에서는 발생위치에 따라 달라지는 아크신호의 전압, 전류, 주파수, 지속시간 등의 특성을 아크 특성이라 한다. 본 발명에서는 이들 아크 특성을 검출하고 연산하여 시스템 경고 및 정지가 필요한 아크 폴트(arc fault) 발생 여부를 정하고, 아크 발생 위치를 파악할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예의 배터리 장치의 각 구성요소에서 발생하는 아크신호는, 배터리 셀/모듈/렉에서 각각 80 내지 150 KHz, 40 내지 60 KHz, 1 내지 30 KHz 의 주파수 특성을 가지며 그 크기와 지속시간이 각기 다르다. 본 발명에서는 이러한 아크 특성 값을 활용하여 아크신호의 주파수별로 가중치를 주어 연산함으로써, 아크 폴트 발생을 판단한다.
이를 위한 구체적인 장치 및 방법은 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
2. 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(10)의 구성
먼저, 도 1과 함게 본 발명의 실시 예에 따른 아크 검출이 가능한 에너지 저장 시스템에 대하여 설명한다.
본 발명에서와 같이 계층구조를 가지는 에너지 저장 시스템에서는, 다양한 위치에서 아크가 발생할 가능성이 매우 높기 때문에, 배터리 랙(100), 배터리 모듈(200), 배터리 셀(300) 등과 같은 위치에서 발생하는 아크를 감지하기 위해, 상기 각각의 부위에 적어도 하나 이상의 아크 감지부가 구비된다.
예를 들어, 상기 배터리 랙(100), 배터리 모듈, 배터리 셀(300) 각각에 아크 감지부가 구비될 수 있다.
한편, 아크라는 것은, 높은 전압이 걸리는 경우, 플라즈마 방전이 발생하여 공기중으로 전기가 통하는 현상이다. 일반적으로 AC의 경우에는 전압의 방향이 변경되면서 자연스럽게 소멸될 수 있지만, DC의 경우에는 전압이 0V가 되지 않는 경우에는 계속해서 아크가 계속해서 유지된다. 아크가 발생하게 되면 원하지 않은 전류가 흐르기 때문에 주변 기기의 손상 또는 화재 등의 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 에너지 저장 시스템에서 발생하는 아크(특히 DC아크)를 감지하고, 감지되는 아크의 특성에 따라 에너지 저장 시스템을 보다 안전하게 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템을 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 에너지 저장 시스템(10)은 복수개의 배터리 랙(100)들이 연결되어 구성된다. 또한, 본 발명의 에너지 저장 시스템(10)은 발생하는 아크를 감지하는 아크 감지부(400) 및 상기 아크 감지부(400)에서 감지되는 아크 신호를 기반으로 에너지 저장 시스템을 제어하는 상위 제어부(500)를 포함하여 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 에너지 저장 시스템(10)은 상기 복수개의 배터리 랙(100)들 각각은 적어도 둘 이상의 배터리 모듈(200)을 포함하여 구성되며, 상기 둘 이상의 배터리 모듈(200)들을 서로 전기적으로 연결하는 모듈 버스바(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
한편, 배터리 모듈(200)들 각각은 둘 이상의 배터리 셀들(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 에너지 저장시스템(10)의 각 구성부에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
(1) 배터리 셀(300)
본 발명의 에너지 저장시스템(10)의 기본 단위를 이루는 배터리 셀이다. 다수의 배터리 셀이 하나의 배터리 모듈(200)을 구성한다.
(1-1) 셀 아크 감지부(401)
배터리 셀(300)은 셀 아크 감지부(401)를 포함한다. 셀 아크 감지부(401)은 배터리 셀(300)들의 전극탭에 형성될 수 있다.
후술하는 모듈 아크 감지부(402), 랙 아크 감지부(403)와 마찬가지로 셀 아크 감지부(401)는 로고스키 코일(rogowski coil)을 포함하여 구성될 수 있다. 로고스키 코일은 전류 변동량(di/dt)을 측정하는 센서로서, 검출한 아크신호를 전달한다.
셀 아크 감지부(401)는 측정한 아크신호 정보를 모듈 BMS(210) 또는 랙 BMS(110)으로 전송한다.
(2) 배터리 모듈(200)
다수의 배터리 셀로 구성된 배터리 셀의 집합체이다. 배터리 모듈(200)은 배터리 모듈(200)의 전반적인 동작을 제어하는 동시에, 배터리 셀(300)이나 배터리 모듈(200)에서 발생하는 아크신호를 받아들여 그 특성값을 산출하는 모듈 BMS(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 다수의 배터리 모듈(200)은 배터리 랙(100)을 구성한다.
(2-1) 모듈 아크 감지부(402)
배터리 모듈(200)에는 모듈 아크 감지부(402)이 포함된다. 모듈 아크 감지부(402)는 모듈내 배터리 셀에서 발생하는 아크를 감지한다.
모듈 아크 감지부(402)는 모듈들을 연결하는 버스바(220)에 형성될 수 있지만, 모듈 내 아크를 감지할 수 있는 위치라면 그 설치위치에 제한을 받지는 않는다.
모듈 아크 감지부(402)는 로고스키 코일(rogowski coil)을 포함하여 구성될 수 있다. 로고스키 코일은 전류 변동량(di/dt)을 측정하는 센서로서, 발생하는 아크신호를 전달한다.
모듈 아크 감지부(402)는 검출한 아크신호 정보를 모듈 BMS(210) 또는 랙 BMS(110)으로 전송한다.
(2-2) 모듈 BMS(210)
도 2의 (a)는 모듈 BMS의 구성을 나타낸 도면이다. 이하에서는 도2의 (a)를 참조하여 모듈 BMS를 설명한다.
각 배터리 모듈들(200)은 모듈 BMS(210)을 포함하여 구성될 수 있다. 모듈 BMS(210)은 배터리 모듈(200)에 포함된 각 셀들의 전압/전류/온도 센싱 등의 통상관리 절차를 수행하며, 본 발명에서, 추가로, 모듈 아크 특성값 산출부(212)를 구비할 수 있다.
(2-2-1) 모듈 아크 특성값 산출부(212)
모듈 아크 특성값 산출부(212)는 OP-amp, ADC, 적산기(integrator) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 셀 아크 감지부(401), 모듈 아크 감지부(402) 등으로부터 전달받은 아크신호로부터 해당 아크신호의 아크 특성값을 산출한다. 아크 특성값 산출의 구체적인 방법은 후술한다.
(2-2-2) 모듈 아크폴트 연산부(214)
모듈 BMS(210)는 모듈 아크폴트 연산부(214)를 포함할 수 있다.
모듈 아크폴트 연산부(214)는 모듈 아크 특성값 산출부(212)에서 산출한 아크신호의 아크 특성값들을 이용하여 아크 폴트를 연산하고 판정한다. 아크 폴트 판정시, 각 아크 특성값들에 각기 다른 가중치를 두고 이를 합산하여 기준 수치보다 높은 경우 아크 폴트로 판정할 수 있다. 또한, 모듈 아크폴트 연산부(214)는 아크 특성값을 바탕으로 아크의 발생위치를 판별할 수 있다.
구체적인 아크 폴트 판정 및 아크 발생위치 방법은 후술한다.
(3) 배터리 랙(100)
본 발명의 에너지 저장장치(10)의 복수의 배터리 모듈들(200)은 하나 이상의 배터리 랙(100)을 구성한다.
배터리 랙(100)은, 그 전반적인 동작을 제어하는 동시에, 배터리 셀(300)이나 배터리 모듈(200), 또는 배터리 랙(100)에서 발생하는 아크신호를 받아들여 그 특성값을 산출하는 랙 BMS(110), 랙 아크 감지부(403)을 포함하여 구성될 수 있다. 다수의 배터리 랙(100)들은 에너지 저장장치(10)를 구성한다.
(3-1) 랙 아크 감지부(403)
배터리 랙(100)에는 랙 아크 감지부(403)이 포함된다. 랙 아크 감지부(403)는 랙(100)내에서 발생하는 아크를 감지한다.
랙 아크 감지부(403)는 랙 출력단에 형성될 수 있지만, 랙 내 아크를 감지할 수 있는 위치라면 그 설치위치에 제한을 받지는 않는다.
랙 아크 감지부(403)는 로고스키 코일(rogowski coil)을 포함하여 구성될 수 있다. 로고스키 코일은 시간에 따른 전류 변동량(di/dt)을 측정하는 센서로서, 발생하는 아크신호를 검출하여 전달한다.
랙 아크 감지부(403)는 검출한 아크신호 정보를 랙 BMS(110)로 전송한다.
(3-2) 랙 BMS(110)
도 2의 (b)는 랙 BMS의 구성을 나타낸 도면이다. 이하에서는 도2의 (b)를 참조하여 랙 BMS를 설명한다.
각 배터리 랙(100)은 랙 BMS(110)을 포함하여 구성될 수 있다. 랙 BMS(110)은 배터리 랙(100)에 포함된 각 모듈들의 전압/전류/온도 센싱 등의 통상관리 절차를 수행하며, 본 발명에서, 추가로, 랙 아크 특성값 산출부(112)를 구비할 수 있다.
(3-2-1) 랙 아크 특성값 산출부(112)
랙 아크 특성값 산출부(112)는 OP-amp, ADC, 적산기(integrator) 등을 포함하여 구성될 수 있으며, 셀 아크 감지부(401), 모듈 아크 감지부(402), 랙 아크 감지부(403) 등으로부터 전달받은 아크신호로부터 해당 아크신호의 아크 특성값을 산출한다. 아크 특성값 산출의 구체적인 방법은 후술한다.
(3-2-2) 랙 아크폴트 연산부(114)
랙 BMS(110)는 랙 아크폴트 연산부(114)를 포함할 수 있다.
랙 아크폴트 연산부(114)는 랙 아크 특성값 산출부(112)에서 산출한 아크신호의 아크 특성값들을 이용하여 아크 폴트를 연산하고 판정한다. 아크 폴트 판정시, 각 아크 특성값들에 각기 다른 가중치를 두고 이를 합산하여 기준 수치보다 높은 경우 아크 폴트로 판정할 수 있다. 또한, 랙 아크폴트 연산부(114)는 아크 특성값을 바탕으로 아크의 발생위치를 판별할 수 있다.
구체적인 아크 폴트 판정 및 아크 발생위치 방법은 후술한다.
3. 본 발명의 실시 예에 따른 아크 특성값의 추출과 아크폴트 판정방법
(1) 본 발명에서 아크폴트의 판정, 즉 위험 아크신호의 발생여부는 각 아크 특성값들에 가중치를 부여하여 합산하는 하기 수식 (1)에 의해 정의되는 아크특성 합산값(CAF: composite value of arc frequency)으로부터 판정될 수 있다.
수식 (1)
Figure pat00046
(
Figure pat00047
는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
Figure pat00048
는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00049
는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
Figure pat00050
는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
Figure pat00051
Figure pat00052
,
Figure pat00053
각각은
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
Figure pat00057
는 각각
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
상기 수식 (1)에서 각각의 변수의 의미와 값 예시는 아래 표 (1)에 표시한 것과 같다. 이는 본 발명의 에너지 저장시스템의 각 부위에서 발생하는 아크신호의 아크 특성값들의 예시를 보인다. 본 발명의 에너지 저장시스템은 배터리 셀(300), 배터리 모듈(200), 배터리 랙(100)들이 각각 3~4V, 40~60V, 500~1500V의 내부전압으로 운용되는 경우에 대한 것이다.
변수 이름 의미 값 예시
시간길이 값
Figure pat00061
 랙에 발생하는 아크 감지 시간 길이 20~30 ms
Figure pat00062
 모듈에 발생하는 아크 감지 시간 길이 5~20 ms
Figure pat00063
 셀에 발생하는 아크 감지 시간 길이 1~5 ms
아크 크기값
Figure pat00064
Figure pat00065
동안 발생한 랙 단위 아크 전압
Figure pat00066
누적전류 값 평균		 70~90 Watts
Figure pat00067
Figure pat00068
동안 발생한 모듈 단위 아크 전압
Figure pat00069
누적전류 값 평균		 30~50 Watts
Figure pat00070
Figure pat00071
동안 발생한 셀 단위 아크 전압
Figure pat00072
누적전류 값 평균		 1~30 Watts
가중치
Figure pat00073
 랙에 발생하는 아크에 대한 가중치 1~5
Figure pat00074
 모듈에 발생하는 아크에 대한 가중치 5~15
Figure pat00075
 셀에 발생하는 아크에 대한 가중치 15~25
상기와 같은 CAF 값은 상술한 모듈 아크폴트연산부(214), 랙 아크폴트연산부(114)에서 연산되는데, 이에 앞서 아크 특성값들이 산출되어야 한다.
(2) 아크 특성값 산출
아크 특성값들은 상술한 모듈 아크 특성값 산출부(212), 랙 아크 특성값 산출부(112) 등에서 산출될 수 있는데, 이는 결국 상기 수식 (1)에서
Figure pat00076
Figure pat00077
,
Figure pat00078
를 도출하기 위하여, 아크신호로부터 셀/모듈/랙 단위 아크전압, 아크 누적전류, 아크 발생시간을 측정하는 것이다.
예를 들어, 셀에서 아크가 발생하는 경우, 셀 아크 감지부(401)는 이를 검출하여 모듈 BMS(210)로 전송하고, 모듈 아크 특성값 산출부(212)는 이로부터, 셀 아크 전압, 아크 누적 전류의 평균값, 아크 발생시간 등의 셀 아크 특성값을 산출한다.
(3) 아크특성 합산값(CAF) 계산
모듈 아크폴트 연산부(214)는 이들 셀 아크 특성값으로부터, 상기 수식 (1)의 CAF 값을 산출한다. 이때, 각 부위로부터의 아크신호의 아크 크기값들의 크기가 차이가 있기 때문에, 각각에 대하여 가중치를 부여하여 합산함으로써 CAF를 구한다.
이후, CAF 값을 소정의 기준값과 비교하여 CAF 값이 소정의 기준값 이상인 경우 아크 폴트로 판단한다. 모듈 아크폴트 연산부(214)는 그 판단결과를 아크발생 경보로서 상위 제어부, 즉 랙 BMS(110)로 전송할 수 있으며, 랙 BMS(110)는 이로부터 아크폴트 아크 발생과 발생위치를 파악할 수 있게 된다.
모듈 아크폴트 연산부(214) 또는 랙 아크폴트 연산부(114)는 CAF 값이 이전 주기에 비해서 소정의 기준변화량 이상으로 변화하는 경우, 이를 아크폴트로 판단할 수도 있다.
이하, 아래에서는 본 발명에서의 아크 검출에 따른 다양한 아크폴트 판단방법을 각 실시예로 설명한다.
(실시예 1) 단일 아크신호만 검출되는 경우
도 3은 본 발명의 실시 예 1에 따른 모듈에서 아크가 발생하는 경우 검출하는 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 3을 참조하여 모듈에서 아크가 발생하는 경우(실시예 1)를 설명한다. 모듈 아크신호가 발생한 경우, 모듈 아크 감지부(402)는 모듈 아크신호를 감지하고, 이를 모듈 BMS(210)으로 전송한다.
모듈 BMS(210)에서는 감지한 모듈 아크신호의 아크 특성값을 산출한다. (표 1)에서 제시한 것처럼, 실시예 1의 모듈 아크신호는 10ms 동안 50Hz의 주파수를 가지는 아크 크기 40 Watts 의 아크 특성값을 가진 신호로 검출될 수 있다.
이후, 모듈 BMS(210)는 산출한 아크 특성값을 바탕으로, (식 1)에 따라서 CAF_module 값을 계산한다.
계산된 CAF_module 값은 소정의 아크폴트 기준값과 비교된 후, 그 이상인 경우, 아크폴트로 판정되고, 아크 발생 경고 및 아크 발생위치를 상위 BMS, 즉 랙 BMS(110)으로 전송될 수 있다.
상기 검출한 아크 특성값의 주파수로부터 아크 발생위치를 판단할 수 있다. 실시예 1에서, 모듈 아크신호를 감지한 경우이므로, 아크 특성값으로 50Hz가 검출되므로, 이 경우 모듈 BMS(210) 또는 랙 BMS(110)은 아크 특성값 중에서 주파수 정보를 바탕으로 모듈 단위에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
(실시예 2) 복합 아크신호가 발생하는 경우
도 4는 본 발명의 실시 예 2에 따른 셀 아크와 모듈 아크, 랙 아크가 모두 발생한 경우 아크 신호를 검출하는 구성을 나타낸 도면이다.
이하에서는 도 4를 참조하여, 셀 아크와 모듈 아크, 랙 아크가 모두 발생한 경우(실시예 2)를 설명한다.
셀 아크 감지부(401)와 모듈 아크 감지부(402)는 모두 아크 신호를 감지하여 이를 모듈 BMS(210)로 전송하거나, 랙 BMS(310)로 전송한다. 모듈 BMS(210)로 전송한 경우 모듈 BMS(210)은 이를 랙 BMS(310)로 전달하거나, 셀 아크와 모듈 아크 각각에 대하여 아크 특성값을 산출하여 산출한 아크 특성값을 랙 BMS(310)로 전송한다. 어떤 경로를 따르건, 최 상위의 랙 BMS(310)는 셀 아크와 모듈 아크의 아크 특성값을 산출하게 된다.
랙 BMS(310)는 또한 랙 아크 감지부(403)에서 감지한 랙 아크 신호를 전송받고 그 아크 특성값을 산출한다.
랙 BMS(310)는 상기 (식 1)에 따라서, CAF_total 값을 계산한다. 표 1에서 보이는 것과 같이 셀 아크 크기 < 모듈 아크 크기 < 랙 아크 크기이므로, 합산값을 소정의 기준값과 비교하여 아크폴트 발생유무를 판단하기 위해서 각 아크 크기 값에 가중치를 달리 부여한다. 즉, 표 1에 제시된 것과 같이, (식 1)에서의 가중치 값들에는
Figure pat00079
인 가중치 값들을 각각 부여한다.
랙 BMS(110)는 전체 아크특성 합산값(CAF_total)을 소정의 기준값과 비교하여 초과하는 경우 아크가 발생하였음을 경고신호를 발생시킨다.
(실시예 3)
각 아크 감지부(401, 402, 403)에서 검출되는 신호는 해당 부위의 아크 뿐만 아니라 다른 부위의 아크에 의해서도 영향을 받을 수 있다.
모듈 아크 감지부(402)에서 검출되는 신호를 예를 들면, 모듈 아크 뿐만 아니라 셀 아크, 랙 아크에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 즉, 소정 감지부에서의 아크 크기(전력) 값은 모듈 아크 전력(
Figure pat00080
과 셀 아크 전력(
Figure pat00081
), 랙 아크 전력(
Figure pat00082
)의 합산 값이 된다.
실시예 3에서는 이러한 경우를 상정하여, 각 아크 특성값을 산출함에 있어서, 상기 (식 1)을 사용하며, 각 아크 크기에 대한 가중치를 각각 달리하여 적용한다.
이와 같이 아크 신호가 측정되는 위치에 따라서 가중치를 달리하는 까닭은, 아크가 발생하는 위치에 따라 아크의 주파수 특성이 다르기 때문이다,
예를 들어, 배터리 셀의 전극탭에서 발생하는 아크 주파수는 80~150KHz의 주파수 특성을 가지며, 모듈 버스바에서 발생하는 아크 주파수는 40~60KHz의 주파수 특성을 가지며, 랙 출력단에서 발생하는 아크 주파수는 1~30KHz를 가지기 때문이다.
구체적으로, 배터리 셀의 전극탭에서는 1~30KHz의 주파수 특성을 가지는 아크 신호가 검출될 확률은 극히 낮으며, 1~30KHz 특성을 가지는 아크 주파수가 감지되더라도, 이는 배터리 셀의 전극탭에서 발생한 아크가 아니라, 배터리 랙 출력단에서 발생한 아크일 가능성이 높다.
따라서, 셀 아크 감지부(401)에서 검출되는 아크 중에서 80~150KHz 인 신호에 대해서는 높은 가중치를 두고, 40~60KHz에 대해서는 중간 정도의 가중치를 두고, 1~30KHz에 대해서는 낮은 가중치를 둘 수 있다.
한편, 모듈 아크 감지부(402)에서 감지되는 아크의 경우에는, 40~60KHz인 신호에 대해서는 높은 가중치를 두고, 80~150KHz에 대해서는 중간 정도의 가중치를 두고, 1~30KHz에 대해서는 낮은 가중치를 둘 수 있다.
한편, 랙 아크 감지부(403)에서 감지되는 아크 신호의 경우에는, 1~30KHz에 대해서는 높은 가중치를 두고, 40~60KHz에 대해서는 중간 정도의 가중치를 두고, 80~150KHz에 대해서는 낮은 가중치를 둘 수 있다.
한편, 상기 배터리 셀(100), 모듈(200), 랙(300) 각각에서 측정되는 주파수 범위에 따른 가중치는 예를 들어서 설명한 것일 뿐, 이에 한정되지 않고 주파수 범위 및 가중치는 에너지 저장 시스템의 특성에 따라 달라질 수 있다.
실시예 3에서는 각 아크 특성 값을 (식 1)을 이용하여 산출한다.
셀 아크 감지부(401)에서 감지되는 셀 아크의 아크 특성 값은, 앞서 아크 발생 위치 및 아크 신호의 주파수에 따른 가중치 값에서 설명하였듯이, 1~30KHz 범위의 아크 크기 값(랙 아크 크기 값)에는 낮은 가중치를 두고, 40~60KHz 범위의 아크 크기 값(모듈 아크 크기 값)에는 중간 가중치를 두고, 80~150KHz 범위의 아크 크기 값(셀 아크 크기 값)에는 높은 가중치를 두어, 각 주파수별 아크 크기 값에 각각의 주파수에 대응되는 가중치를 곱한 값들의 합산함으로써, CAF_cell 로서 셀 아크 특성 합산 값을 산출할 수 있다.
한편, 상기 모듈 버스바에서 발생하는 아크의 모듈 아크 특성 값은, 앞서 아크 발생 위치 및 아크 신호의 주파수에 따른 가중치 값에서 설명하였듯이, 1~30KHz 범위의 아크 크기 값(랙 아크 크기 값)에는 작은 가중치를 두고, 40~60KHz 범위의 아크 크기 값(모듈 아크 크기 값)에는 높은 가중치를 두고, 80~150KHz 범위의 아크 크기 값(셀 아크 크기 값)에는 중간 가중치를 두어, 각 주파수별 아크 크기 값에 각각의 주파수에 대응되는 가중치를 곱한 값들의 합산함으로써, CAF_module 로서 모듈 아크 특성 합산 값을 산출할 수 있다.
한편, 상기 랙 아크의 아크 특성 값은, 앞서 아크 발생 위치 및 아크 신호의 주파수에 따른 가중치 값에서 설명하였듯이, 1~30KHz 범위의 아크 크기 값(랙 아크 크기 값)에는 높은 가중치를 두고, 40~60KHz 범위의 아크 크기 값(모듈 아크 크기 값)에는 중간 가중치를 두고, 80~150KHz 범위의 아크 크기 값(셀 아크 크기 값)에는 낮은 가중치를 두어, 각 주파수별 아크 크기 값에 각각의 주파수에 대응되는 가중치를 곱한 값들의 합산함으로써, CAF_rack 로서 랙 아크 특성 합산 값을 산출할 수 있다.
실시예 2에서와 같은 방식으로 실시예 3에서의 랙 BMS(101)는 상기 셀 아크 특성 합산값(CAF_cell), 모듈 아크특성 합산값(CAF_module), 랙 아크특성 합산값(CAF_rack)을 산출하거나 전송받고, 이들을 각각 소정의 제1 내지 3 기준 전력 값과 비교하여 아크 발생 여부 및 위치를 판단할 수 있다.
즉, 제3 실시예에 따르면, 랙 BMS(101)는 상기 셀 아크 특성 합산값이 소정의 제1 기준 전력 값 이상인 경우, 배터리 셀(300)에서 아크가 발생한 것으로 판단하고, 상기 모듈 아크 특성 합산 값이 소정의 제2 기준 전력 값 이상인 경우, 배터리 모듈(200)에서 아크가 발생한 것으로 판단하고, 상기 랙 아크 특성 합산 값이 소정의 제3 기준 전력 값 이상인 경우, 배터리 랙에서 아크가 발생한 것(아크 폴트 발생)으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 제1 내지 제3 기준 전력 값은, 에너지 저장 시스템의 스팩에 따라 반복 실험을 통해서 기설정되어 있는 에너지 저장 시스템의 아크 허용 한계 값일 수 있다.
(실시예 4)
실시예 1 내지 3에서, 각 CAF 값이 소정의 기준 값보다 큰 것인지에 대한 판단 대신에, 현재 주기에서 측정된 아크 특성 합산값(CAF_i)와 이전 주기에서 측정된 아크 특성 합산값(CAF_i-1)을 비교하여 그 변화량이 소정의 기준 변화량 값 이상인 경우 아크 폴트로 판단할 수 있다.
실시예 3을 적용하는 경우에는 상기 기준 변화량을 CAF_cell, CAF_rack, CAF_module 각각에 대하여 제1 내지 제3 기준 변화량으로 달리 설정할 수 있다. CAF_cell의 현재 주기 값과 이전 주기 값을 비교하여 그 변화량이 제1 기준 변화량 값이 이상인 경우, 배터리 셀의 전극탭에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. CAF_module, CAF_rack의 경우에도 동일한 판단이 적용된다.
한편, 상기 기준 변화량 값들은, 에너지 저장 시스템의 스팩에 따라 반복실험을 통해서 기설정되어 있는 아크 변동 허용 한계 값일 수 있다.
(실시예 5)
실시예 5는 상기 실시예 1 내지 4를 병합하여, 아크 특성 합산값들이 기준 전력값들 이상인 경우이거나 아크 특성 합산값들이 이전 주기에 비하여 변화량이 기준 변화량 이상인 경우에 아크 폴트 발생으로 판단한다.
한편, 상기 제1 내지 제3 기준 전력 값은, 에너지 저장 시스템의 스팩에 따라 반복 실험을 통해서 기설정되어 있는 에너지 저장 시스템의 아크 허용 한계 값이고 상기 제1 내지 제3 기준 변화량 값은, 에너지 저장 시스템의 스팩에 따라 반복 실험을 통해서 기설정되어 있는 아크 변동 허용 한계 값일 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : ESS
100 : 배터리 랙
110 : 랙 BMS
112 : 랙 아크 특성값 산출부
114 : 랙 아크폴트 연산부
200 : 배터리 모듈
210 : 모듈 BMS
212 : 모듈 아크 특성값 산출부
214 : 모듈 아크폴트 연산부
220 : 모듈 버스바
300 : 배터리 셀
400 : 아크 감지부
401 : 셀 아크 감지부
402 : 모듈 아크 감지부
403 : 랙 아크 감지부
500 : 상위 제어부

Claims (12)

  1. 복수개의 배터리 랙이 연결되어 구성되는 에너지 저장 시스템에 있어서,
    상기 복수개의 배터리 랙 각각은 둘 이상의 배터리 모듈; 및
    상기 둘 이상의 배터리 모듈들을 서로 연결하는 모듈 버스바;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 둘 이상의 배터리 모듈 각각은 둘 이상의 배터리 셀을 포함하여 구성되고,
    상기 에너지 저장 시스템은,
    에너지 저장 시스템에서 아크를 감지하는 아크 감지부; 및
    상기 아크 감지부에서 감지되는 아크 신호를 기반으로 에너지 저장 시스템을 제어하는 제어부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 아크 감지부는,
    에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀 단위, 배터리 모듈 단위, 배터리 랙 단위로 분산 배치되고,
    상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부, 랙 아크 감지부는 각각 시간에 따른 전류변화량을 검출하는 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배터리 셀 단위에 배치되는 아크 감지부는,
    배터리 셀에서의 아크를 감지하는 셀 아크 감지부로서 상기 배터리 셀에 배치되고,
    상기 배터리 모듈 단위에 배치되는 아크 감지부는,
    배터리 모듈에서의 아크를 감지하는 모듈 아크 감지부로서 상기 배터리 모듈에 배치되며,
    상기 배터리 랙 단위에 배치되는 아크 감지부는,
    배터리 랙에서의 아크를 감지하는 랙 아크 감지부로서 상기 배터리 모듈에 배치되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 랙은,
    상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부, 랙 아크 감지 감지부로부터 전송되는 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 폴트의 발생을 판단하는 랙 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 랙 BMS는 아래 일반식 (1)에 의하여 아크 특성 합산값(CAF)을 계산하고, 계산된 아크 특성 합산값(CAF)이 소정의 기준값 이상인 경우 아크폴트 경보신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.일반식 (1)
    Figure pat00083

    (
    Figure pat00084
    는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
    Figure pat00085
    는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00086
    는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00087
    는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
    Figure pat00088
    Figure pat00089
    ,
    Figure pat00090
    각각은
    Figure pat00091
    ,
    Figure pat00092
    ,
    Figure pat00093
    동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
    Figure pat00094
    는 각각
    Figure pat00095
    ,
    Figure pat00096
    ,
    Figure pat00097
    동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 랙 BMS는 아래 일반식 (1)에 의하여 아크 특성 합산값(CAF)을 계산하고, 계산된 현재 주기의 아크 특성 합산값(CAFi)과 이전 주기의 아크 특성 합산값(CAFi-1) 사이의 변화량이 소정의 기준값 이상인 경우 아크폴트 경보신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
    일반식 (1)
    Figure pat00098

    (
    Figure pat00099
    는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
    Figure pat00100
    는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00101
    는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00102
    는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
    Figure pat00103
    Figure pat00104
    ,
    Figure pat00105
    각각은
    Figure pat00106
    ,
    Figure pat00107
    ,
    Figure pat00108
    동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
    Figure pat00109
    는 각각
    Figure pat00110
    ,
    Figure pat00111
    ,
    Figure pat00112
    동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 배터리 모듈은,
    상기 셀 아크 감지부, 모듈 아크 감지부로부터 전송되는 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 폴트의 발생을 판단하는 랙 BMS를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템.
  8. 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙중 적어도 하나 이상을 포함하여 구성되는 에너지 저장 시스템에서,
    상기 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 발생하는 아크 신호를 검출하는 아크 신호 검출 단계;
    상기 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 검출된 아크 신호 각각에 대하여 검출된 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 발생 여부를 판단하는 아크 폴트 판단 단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템에서의 아크 발생 감지 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 아크 신호 검출 단계는
    상기 에너지 저장 시스템을 구성하는 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 아크 신호를 검출하며,
    상기 아크 발생 여부 판단 단계는,
    상기 배터리 셀, 배터리 모듈, 배터리 랙의 적어도 하나 이상에서 검출된 아크 신호 각각에 대하여 검출된 아크 신호의 주파수 특성을 포함하는 아크 특성값을 사용하여 아크 발생 여부를 판단하는 것;
    을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템에서의 아크 발생 감지 방법.

  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 아크 발생 여부 판단 단계는,
    상기 아크 특성값을 사용한 아크 특성 합산값이 소정의 기준 값 이상인 경우,
    아크가 발생한 것으로 판단하는 것;
    을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템에서의 아크 발생 감지 방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 아크 발생 여부 판단 단계는,
    상기 아크 특성 합산값의 변화량이 소정의 기준 값 이상인 경우,
    아크가 발생한 것으로 판단하는 것;
    을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템에서의 아크 발생 감지 방법.
  12. 청구항 10 또는 11에 있어서,
    상기 아크 특성 합산값은 아래 일반식 (1)에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장 시스템에서의 아크 발생 감지 방법.
    일반식 (1)
    Figure pat00113

    (
    Figure pat00114
    는, 제i주기에서의 제1 아크 특성 값,
    Figure pat00115
    는 랙 아크신호 주파수 범위(예: 1~30KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00116
    는 모듈 아크신호 주파수 범위(예: 40~60KHz)를 가지는 아크신호 발생시간,
    Figure pat00117
    는 셀 아크신호 주파수 범위(예: 80~150KHz)를 가지는 아크 발생시간,
    Figure pat00118
    Figure pat00119
    ,
    Figure pat00120
    각각은
    Figure pat00121
    ,
    Figure pat00122
    ,
    Figure pat00123
    동안 발생한 아크 신호의 주파수 및 크기에 따른 아크값,
    Figure pat00124
    는 각각
    Figure pat00125
    ,
    Figure pat00126
    ,
    Figure pat00127
    동안 각 위치에서 발생한 아크값에 대한 가중치)
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KR20220058822A (ko) * 2020-10-30 2022-05-10 주식회사 대경산전 모듈 확장형 아크 차단기

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101940496B1 (ko) 2018-08-29 2019-01-21 (주)대은 공조기능을 포함하는 ess시스템

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