KR20210154365A - Arc detection method and apparatus using frequency analysis - Google Patents

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KR20210154365A KR1020200071301A KR20200071301A KR20210154365A KR 20210154365 A KR20210154365 A KR 20210154365A KR 1020200071301 A KR1020200071301 A KR 1020200071301A KR 20200071301 A KR20200071301 A KR 20200071301A KR 20210154365 A KR20210154365 A KR 20210154365A
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Abstract

One embodiment of the present invention relates to a method for detecting an arc, which comprises: a step of acquiring a measurement value of a current flowing through a wire; and a step of evaluating that there is a high possibility of arc occurrence in the wire when magnitude by frequency in a pre-defined low frequency band increases in frequency analysis data for the measurement value.

Description

주파수분석을 이용한 아크검출 방법 및 장치{ARC DETECTION METHOD AND APPARATUS USING FREQUENCY ANALYSIS}ARC DETECTION METHOD AND APPARATUS USING FREQUENCY ANALYSIS

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 있으나 해당 기술에는 문제점이 있다.International Patent Document WO2002/39561 introduces a technique for detecting an arc and interrupting the power system, but the technique has a problem.

최근 전력시스템들은 전력변환장치를 포함하고 있는 경우가 많은데, 해당 기술은 이러한 전력변환장치에 의한 노이즈와 아크를 구분하지 못하는 문제가 있다. 이에 따라, 정상적인 오퍼레이팅 상황에서도 전력변환장치의 노이즈에 따라 아크가 오감지되는 문제가 발생할 수 있다.Recently, power systems often include a power conversion device, but the technology has a problem in that it cannot distinguish between the noise and the arc caused by the power conversion device. Accordingly, there may be a problem in that the arc is erroneously detected according to the noise of the power conversion device even in a normal operating situation.

이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 아크를 검출하는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, an object of the present embodiment is to provide a technique for detecting an arc.

다른 측면에서, 본 실시예의 목적은, 정상적인 오퍼레이팅에서 발생하는 노이즈와 아크를 구분하는 기술을 제공하는 것이다.In another aspect, an object of the present embodiment is to provide a technique for discriminating between noise and arc generated in normal operation.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 장치가 아크를 검출하는 방법에 있어서, 도선에 흐르는 전류의 측정값을 획득하는 단계; 및 상기 측정값에 대한 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)가 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계를 포함하는 아크검출방법을 제공한다. In order to achieve the above object, one embodiment provides a method for an apparatus to detect an arc, the method comprising: acquiring a measurement value of a current flowing in a conductor; And in the frequency analysis data for the measured value, when the magnitude (magnitude) for each frequency in a predefined low frequency band increases, it provides an arc detection method comprising the step of highly estimating the possibility of arc generation in the conducting wire.

상기 아크검출방법은 상기 주파수분석데이터에서 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 기준값을 초과하면 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The arc detection method may include determining that an arc has occurred in the conducting wire when the magnitude of each frequency in the low frequency band exceeds a reference value in the frequency analysis data.

상기 저주파대역은 가청주파수대역 이내에서 정의될 수 있다.The low frequency band may be defined within an audible frequency band.

상기 아크검출방법은 상기 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계를 포함할 수 있다.The arc detection method may include a step of highly estimating the possibility of arc generation in the conducting wire when a magnitude for each frequency in a predefined high frequency band increases in the frequency analysis data.

상기 아크검출방법은 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In the arc detection method, frequency analysis is performed for N (N is a natural number of 2 or more) different time sections, and the magnitude of the variation in magnitude for each frequency in the low frequency band confirmed in the frequency analysis data in each time section is a reference value If it exceeds, it may include determining that an arc has occurred in the conducting wire.

상기 변동의 크기는 각 시구간의 주파수별 매그니튜드의 분산 혹은 표준편차에 따라 계산될 수 있다.The magnitude of the fluctuation may be calculated according to the variance or standard deviation of the magnitude for each frequency in each time period.

상기 기준값은 아크 판단 전의 시구간에서 계산되는 주파수별 매그니튜드의 평균값일 수 있다.The reference value may be an average value of magnitudes for each frequency calculated in a time period before arc determination.

다른 실시예는, 장치가 아크를 검출하는 방법에 있어서, 도선에 흐르는 전류의 측정값을 획득하는 단계; 상기 측정값에 대한 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계를 포함하는 아크검출방법을 제공한다. Another embodiment provides a method for a device to detect an arc, the method comprising: obtaining a measurement value of a current flowing in a conductor; In the frequency analysis data for the measured value, when the variability of the magnitude for each frequency in the low frequency band defined within the audible frequency band increases, the arc detection method comprising the step of highly estimating the possibility of arcing in the conducting wire provides

상기 아크검출방법은 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.In the arc detection method, frequency analysis is performed for N (N is a natural number of 2 or more) different time sections, and the magnitude of the variation in magnitude for each frequency in the low frequency band confirmed in the frequency analysis data in each time section is a reference value If it exceeds, it may include determining that an arc has occurred in the conducting wire.

상기 아크검출방법은 상기 서로 다른 N개의 시구간 전의 서로 다른 M(M은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기를 상기 기준값으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.In the arc detection method, frequency analysis is performed on different M (M is a natural number greater than or equal to 2) time sections before the different N time sections, and the frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section The method may include setting the magnitude of the fluctuation of the magnitude of the star as the reference value.

또 다른 실시예는, 일측으로 전력변환장치가 전기적으로 연결되는 도선으로 흐르는 전류에 대한 측정값을 획득하는 측정장치; 상기 측정값에 대한 주파수분석데이터를 생성하는 주파수분석장치; 상기 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 아크판단장치; 및 상기 아크판단장치가 상기 도선에 아크가 발생한 것으로 판단하는 경우, 상기 도선으로 흐르는 전류를 차단하는 제어신호를 발생시키는 신호발생장치를 포함하는 아크검출장치를 제공한다. Another embodiment, a measuring device for obtaining a measurement value for the current flowing through the wire to which the power conversion device is electrically connected to one side; a frequency analysis device for generating frequency analysis data for the measured value; In the frequency analysis data, when the variability of the magnitude (magnitude) for each frequency in the low frequency band defined within the audible frequency band increases, the arc determination device for highly evaluating the possibility of arc generation in the conducting wire; and a signal generating device for generating a control signal for blocking a current flowing through the conductive wire when the arc determining device determines that an arc has occurred in the conductive wire.

상기 도선의 타측으로는 직류전압을 생성하는 태양광발전패널 혹은 에너지저장장치가 전기적으로 연결될 수 있다.A photovoltaic panel or an energy storage device for generating a DC voltage may be electrically connected to the other side of the conducting wire.

상기 저주파대역은 상기 도선에 형성되는 아크갭의 공진주파수에 따라 결정될 수 있다.The low frequency band may be determined according to a resonance frequency of an arc gap formed in the conducting wire.

상기 공진주파수는 상기 도선의 인덕턴스에 영향을 받을 수 있다.The resonant frequency may be affected by the inductance of the conducting wire.

상기 아크판단장치는, 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc determination device performs frequency analysis on different N (N is a natural number of 2 or more) time sections, and the magnitude of the change in magnitude for each frequency in the low frequency band confirmed in the frequency analysis data in each time section is When the reference value is exceeded, it may be determined that an arc has occurred in the conducting wire.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 전력시스템에서 발생하는 아크를 검출하고 이를 바탕으로 전력시스템을 안정적으로 인터럽트할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 정상적인 오퍼레이팅에서 발생하는 노이즈와 아크를 구분하여 아크 오감지의 빈도를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, there is an effect of detecting an arc generated in the power system and stably interrupting the power system based on this. In addition, according to the present embodiment, there is an effect that the frequency of arc misdetection can be reduced by distinguishing the arc from the noise generated in normal operation.

도 1은 일 실시예에 따른 아크검출장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 A 부분에서 아크가 발생했을 때의 전류 및 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 저항으로 대체했을 때의 전류 및 전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 4는 아크갭에 대한 스몰시그널(small signal)모델 측정 장치의 구성도이다.
도 5는 도 4의 측정장치에 의해 측정된 임피던스값을 나이키스트선도로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 나이키스트선도에 따라 아크갭을 모델링한 것이다.
도 7은 아크전류에 대한 일 예시 FFT 파형을 나타내는 도면이다.
도 8은 아크전류의 FFT 결과에서 주파수별 매그니튜드의 분산을 나타내는 도면이다.
도 9는 도선에 아크가 발생했을 때 나타나는 가청음을 형상화한 것이다.
도 10은 일 실시예에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.
도 11은 일 실시예에 따른 전력장치의 구성도이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전력장치의 시험 구성도이다.
도 13은 도 12의 시험에서 아크가 발생한 상황에서의 아크전류와 아크전압의 파형을 나타내는 도면이다.
도 14는 도 12의 시험에서 로드에 변화가 있을 때의 아크전류 및 아크전압의 파형을 나타내는 도면이다.
1 is a block diagram of an arc detection device according to an embodiment.
FIG. 2 is a view showing waveforms of current and voltage when an arc is generated in part A of FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram illustrating waveforms of current and voltage when part A of FIG. 1 is replaced with a resistor.
4 is a block diagram of an apparatus for measuring a small signal model for an arc gap.
5 is a diagram illustrating an impedance value measured by the measuring device of FIG. 4 as a Nyquist diagram.
FIG. 6 is a model of an arc gap according to the Nyquist diagram of FIG. 5 .
7 is a diagram illustrating an exemplary FFT waveform with respect to an arc current.
8 is a diagram showing the dispersion of magnitudes for each frequency in the FFT result of the arc current.
9 illustrates an audible sound appearing when an arc is generated in a conducting wire.
10 is a flowchart of an arc detection method according to an embodiment.
11 is a block diagram of a power device according to an embodiment.
12 is a diagram illustrating a test configuration of a power device according to an exemplary embodiment.
FIG. 13 is a view showing waveforms of arc current and arc voltage in a situation in which an arc is generated in the test of FIG. 12 .
FIG. 14 is a view showing waveforms of arc current and arc voltage when there is a change in load in the test of FIG. 12 .

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 일 실시예에 따른 아크검출장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an arc detection device according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 아크검출장치(100)는 측정장치(110), 주파수분석장치(120), 아크판단장치(130), 신호발생장치(140) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the arc detecting device 100 may include a measuring device 110 , a frequency analyzing device 120 , an arc determining device 130 , a signal generating device 140 , and the like.

측정장치(110)는 대상체에 배치되는 센서와 연결되면서 센서의 측정값을 획득할 수 있다. 측정장치(110)는 도선(10)에 배치되는 전류센서(11)와 연결되면서 전류센서(11)의 측정값을 획득할 수 있다. 혹은 측정장치(110)는 도선(10)에 배치되는 전압센서(미도시)와 연결되면서 전압센서(미도시)의 측정값을 획득할 수 있다.The measuring device 110 may acquire a measurement value of the sensor while being connected to a sensor disposed on the object. The measuring device 110 may acquire a measurement value of the current sensor 11 while being connected to the current sensor 11 disposed on the conducting wire 10 . Alternatively, the measuring device 110 may acquire a measured value of the voltage sensor (not shown) while being connected to a voltage sensor (not shown) disposed on the conducting wire 10 .

측정장치(110)는 도선(10)에 흐르는 전류(ia)의 측정값을 획득할 수 있다. 전류(ia)의 측정값은 전류센서(11)를 통해 획득할 수도 있고, 다른 센서-예를 들어, 전압센서 등-를 통해 획득할 수도 있다.The measuring device 110 may obtain a measured value of the current ia flowing through the conducting wire 10 . The measured value of the current ia may be obtained through the current sensor 11 or may be obtained through another sensor (eg, a voltage sensor, etc.).

도선(10)에는 노이즈원들(21, 22)이 영향을 미칠 수 있다. 노이즈원들(21, 22)은 도선(10)에 직접적으로 연결될 수도 있고, 도선(10) 주변에 배치될 수도 있다.Noise sources 21 and 22 may affect the conductive wire 10 . The noise sources 21 and 22 may be directly connected to the conductive wire 10 or disposed around the conductive wire 10 .

도선(10)의 일측에 연결될 수 있는 제1노이즈원(21)은 전원장치일 수 있다. 예를 들어, 제1노이즈원(21)은 태양광패널과 같은 신재생에너지원일 수도 있고, ESS(Energy Storage System)일 수도 있다. 제1노이즈원(21)은 도선(10)으로 제1노이즈(nos1)를 유입시킬 수 있다. 그리고, 제1노이즈(nos1)는 도선(10)에 흐르는 전류(ia)에 포함되거나 영향을 미칠 수 있다.The first noise source 21 that may be connected to one side of the conductive wire 10 may be a power supply. For example, the first noise source 21 may be a renewable energy source such as a solar panel, or may be an Energy Storage System (ESS). The first noise source 21 may introduce the first noise nos1 into the conducting wire 10 . In addition, the first noise nos1 may be included in or affect the current ia flowing through the conductive wire 10 .

도선(10)의 타측에 연결될 수 있는 제2노이즈원(22)은 전력변환장치일 수 있다. 예를 들어, 제2노이즈원(22)은 DC/DC컨버터, DC/AC컨버터(인버터) 등일 수 있다. 제2노이즈원(22)은 도선(10)으로 제2노이즈(nos2)를 유입시킬 수 있다. 그리고, 제2노이즈(nos2)는 도선(10)에 흐르는 전류(ia)에 포함되거나 영향을 미칠 수 있다.The second noise source 22 that may be connected to the other side of the conductive wire 10 may be a power conversion device. For example, the second noise source 22 may be a DC/DC converter, a DC/AC converter (inverter), or the like. The second noise source 22 may introduce a second noise nos2 into the conducting wire 10 . In addition, the second noise nos2 may be included in or affect the current ia flowing through the conductive wire 10 .

제2노이즈원(22)은 일정한 주파수를 가지는 노이즈를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 전력변환장치는 일정한 주파수로 작동되는 스위치를 포함할 수 있는데, 이러한 스위치에서 일정한 주파수를 가지는 스위칭 노이즈가 발생할 수 있다. 제2노이즈원(22)은 이러한 스위칭 노이즈 이외에도 회로의 배선이나 소자의 임피던스 특성에 따라 일정한 주파수를 가지는 노이즈들을 다수 발생시킬 수 있다.The second noise source 22 may generate noise having a constant frequency. For example, the power converter may include a switch operated at a constant frequency, and switching noise having a constant frequency may occur in such a switch. In addition to the switching noise, the second noise source 22 may generate a plurality of noises having a constant frequency according to the wiring of the circuit or the impedance characteristic of the device.

측정장치(110)에서 획득하는 전류(ia)의 측정값에는 이러한 노이즈들(nos1, nos2)이 포함되어 있을 수 있다. 측정장치(110)는 필터와 같은 프로세서를 더 포함하고 있으면서 이러한 노이즈들(nos1, nos2)의 전류(ia)에 대한 영향을 최소화시킬 수 있다. 예를 들어, 측정장치(110)는 저주파필터, 밴드패스필터, 고주파필터 등을 포함하고 있으면서 전류(ia)의 측정값에서 노이즈들(nos1, nos2)의 성분을 낮출 수 있다.These noises nos1 and nos2 may be included in the measurement value of the current ia acquired by the measuring device 110 . The measuring device 110 may minimize the influence of the noises nos1 and nos2 on the current ia while further including a processor such as a filter. For example, the measuring device 110 may reduce the components of the noises nos1 and nos2 in the measured value of the current ia while including a low-frequency filter, a band-pass filter, and a high-frequency filter.

하지만, 이러한 노이즈들(nos1, nos2)의 주파수대역이 관측하고자 하는 아크의 주파수대역과 동일 혹은 유사한 경우 필터를 사용하면 노이즈들(nos1, nos2)과 더불어 관측하고자 하는 특성치도 함께 감쇄하기 때문에 이러한 방법이 유효하지 않을 수 있다.However, if the frequency band of these noises (nos1, nos2) is the same as or similar to the frequency band of the arc to be observed, the use of the filter also attenuates the characteristic values to be observed along with the noises (nos1, nos2). This may not be valid.

이러한 문제를 해결하기 위해 일 실시예에 따른 아크검출장치(100)는 노이즈들(nos1, nos2)의 영향이 적은 주파수대역을 관측하여 아크의 발생을 판단할 수 있다. 혹은 아크검출장치(100)는 아크의 특성이 보다 잘 나타나는 주파수대역을 관측하여 아크의 발생을 판단할 수 있다. 혹은 아크검출장치(100)는 복수의 주파수대역을 관측함으로써 한 주파수대역만 관측했을 때 나타날 수 있는 오판단의 가능성을 최소화할 수 있다.In order to solve this problem, the arc detection apparatus 100 according to an embodiment may determine the occurrence of an arc by observing a frequency band in which the influence of the noises nos1 and nos2 is small. Alternatively, the arc detection device 100 may determine the occurrence of the arc by observing a frequency band in which the characteristics of the arc are better displayed. Alternatively, the arc detection apparatus 100 may minimize the possibility of misjudgment that may occur when only one frequency band is observed by observing a plurality of frequency bands.

주파수분석장치(120)는 측정장치(110)로부터 전달받은 전류측정값(iT)에 대해 주파수분석을 수행하여 주파수분석데이터(iF)를 생성할 수 있다. 전류측정값(iT)은 타임도메인에 나타낼 수 있는 값으로, 시계열데이터의 형태를 가질 수 있다. 주파수분석장치(120)는 일정한 시간동안 획득한 전류측정값(iT)을 분석하여 주파수도메인에 나타낼 수 있는 주파수분석데이터(iF)를 생성할 수 있다. 주파수분석장치(120)는 전류측정값(iT)에 대하여 예를 들어, FFT(Fast Fourier Transform)분석을 실시하여 주파수분석데이터(iF)를 생성할 수 있다.The frequency analysis device 120 may generate frequency analysis data iF by performing a frequency analysis on the current measurement value iT received from the measuring device 110 . The current measurement value iT is a value that can be represented in the time domain and may have the form of time series data. The frequency analysis apparatus 120 may analyze the current measurement value iT acquired for a predetermined time and generate frequency analysis data iF that can be displayed in the frequency domain. The frequency analysis apparatus 120 may generate the frequency analysis data iF by, for example, performing a Fast Fourier Transform (FFT) analysis on the current measurement value iT.

주파수분석데이터(iF)에는 주파수별 매그니튜드(magnitude) 값이 포함될 수 있다. 주파수분석데이터(iF)에는 특정 주파수대역의 주파수별 매그니튜드 값이 포함될 수 있다. 예를 들어, 주파수분석데이터(iF)에는 미리 정의된 저주파대역의 주파수별 매그니튜드 값이 포함될 수 있다. 그리고, 주파수분석데이터(iF)에는 미리 정의된 고주파대역의 주파수별 매그니튜드 값이 포함될 수 있다.The frequency analysis data iF may include a magnitude value for each frequency. The frequency analysis data iF may include a magnitude value for each frequency of a specific frequency band. For example, the frequency analysis data iF may include a magnitude value for each frequency of a predefined low frequency band. In addition, the frequency analysis data iF may include a magnitude value for each frequency of a predefined high frequency band.

여기서, 저주파대역은 가청주파수대역 이내에서 정의될 수 있다.Here, the low frequency band may be defined within the audible frequency band.

종래의 아크검출방법 중에는 아크발생지점 근처에 마이크를 배치하고 마이크를 통해 검출되는 음향의 세기가 기준값을 초과하면 아크로 판단하는 방법이 있었다. 이러한 종래의 아크검출방법은 아크의 실제 특성-가청음이 발생한다는 특성-을 잘 반영하고 있기 때문에 아크가 발생하는 것을 잘 검출하는 방법으로 인식되었다. 그러나, 이러한 종래의 아크검출방법은 아크가 발생하지 않은 상황에서 주변 소음에 민감하게 반응하는 문제를 가지고 있었다.Among the conventional arc detection methods, there is a method of arranging a microphone near an arc generation point and determining an arc when the intensity of sound detected through the microphone exceeds a reference value. This conventional arc detection method was recognized as a method of detecting the occurrence of an arc well because it reflects the actual characteristic of the arc - the characteristic of generating an audible sound. However, such a conventional arc detection method has a problem in that it reacts sensitively to ambient noise in a situation in which an arc does not occur.

이러한 종래의 아크검출방법을 분석해 볼 때, 우리는 가청주파수대역에서의 가청음향의 발생을 아크의 특성 중의 하나로 인정할 수 있다. 그러나, 또한, 우리는 이러한 가청음향을 마이크와 같은 장치를 이용하여 탐지하고 그 결과를 아크 발생 여부의 판단에 사용하는 것은 주변 소음의 영향으로 인해 적절하지 않다는 것을 인정할 수 있다.When analyzing such a conventional arc detection method, we can recognize the generation of audible sound in the audible frequency band as one of the characteristics of the arc. However, we can also admit that it is not appropriate to detect these audible sounds using a device such as a microphone and use the results to determine whether an arc has occurred due to the influence of ambient noise.

일 실시예는 전술한 아크의 특성-가청음이 발생한다는 특성-을 이용하면서도 이를 마이크와 같은 음향탐지장치로 탐지하지 않고 전류센서로 탐지함으로써 종래 기술의 문제점인 주변 소음에 영향을 받지 않으면서 정확하게 아크 발생 여부를 판단할 수 있게 된다.One embodiment uses the above-described characteristic of the arc - the characteristic that audible sound is generated - but detects it with a current sensor without detecting it with a sound detection device such as a microphone, so as to accurately arc without being affected by ambient noise, which is a problem of the prior art. It is possible to determine whether or not

한편, 주파수분석데이터(iF)에 포함되는 고주파대역은 여러 연구에서 알려진 것과 같이 30KHz 혹은 100KHz 이상의 대역일 수 있다. 주파수분석을 이용하는 종래의 아크검출방법은 모두 이러한 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드를 이용하여 아크 발생을 판단하였다. 아크가 발생하면 아크주파수대역이라고 알려진 특정 고주파대역의 매그니튜드가 증가하는 것으로 알려져 있다. 종래의 아크검출방법은 아크의 이러한 특성을 이용하여 아크 발생 여부를 판단하였다. 그런데, 노이즈원들(21, 22)과 같이 아크주파수대역과 동일 혹은 유사한 대역에서 노이즈를 발생시키는 장치들이 많아지면서 이러한 종래의 아크검출방법은 오감지의 문제를 많이 일으켰다. 특히, 전력변환장치의 스위칭 노이즈의 주파수대역이 많은 부분에서 아크주파수대역과 중첩되기 때문에 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드를 기준값과 비교하는 방법만으로는 아크를 정확하게 검출할 수 없게 되었다.On the other hand, the high-frequency band included in the frequency analysis data (iF) may be a band of 30KHz or 100KHz or more as known in various studies. In all of the conventional arc detection methods using frequency analysis, arc generation was determined using the magnitude for each frequency in this high-frequency band. It is known that when an arc occurs, the magnitude of a specific high frequency band, known as the arc frequency band, increases. The conventional arc detection method determines whether an arc is generated using these characteristics of the arc. However, as the number of devices generating noise in the same or similar band as the arc frequency band such as the noise sources 21 and 22 increases, the conventional arc detection method causes a lot of problems in false detection. In particular, since the frequency band of the switching noise of the power converter overlaps the arc frequency band in many parts, the arc cannot be accurately detected only by comparing the magnitude of each frequency in the high frequency band with a reference value.

일 실시예는 전술한 아크의 특성-고주파대역, 아크주파수대역에서의 매그니튜드 증가 특성-을 이용하면서도 노이즈들의 영향을 최소화하기 위해 다른 아크검출방법과 조합하거나 혹은 단순히 매그니튜드의 증가 여부만 관측하지 않고 매그니튜드의 변동성을 관측하여 아크의 발생 여부를 판단하고 이를 통해 보다 정확하게 아크 발생 여부를 판단할 수 있게 된다.One embodiment uses the above-described characteristics of the arc - the characteristics of increasing the magnitude in the high frequency band and the arc frequency band - while using a combination with other arc detection methods to minimize the influence of noises, or simply without observing whether or not the magnitude increases. It is possible to determine whether an arc has occurred by observing the variability of the

아크판단장치(130)는 주파수분석데이터(iF)를 이용하여 도선(10)에서의 아크 발생 가능성을 평가하고 최종적으로 도선(10)에서의 아크 발생 여부를 판단할 수 있다.The arc determination device 130 may use the frequency analysis data iF to evaluate the possibility of arc generation in the conducting wire 10 and finally determine whether an arc is generated in the conducting wire 10 .

아크판단장치(130)는 주파수분석데이터(iF)에 포함되는 주파수별 매그니튜드 값을 이용하여 도선(10)에서의 아크 발생 가능성을 평가할 수 있다. 예를 들어, 아크판단장치(130)는 특정 주파수대역에서 주파수별 매그니튜드가 증가하는 경우, 도선(10)에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다. 여기서, 특정 주파수대역은 전술한 저주파대역이거나 전술한 고주파대역일 수 있다.The arc determination device 130 may evaluate the possibility of arc generation in the conducting wire 10 by using the magnitude value for each frequency included in the frequency analysis data iF. For example, when the magnitude of each frequency increases in a specific frequency band, the arc determination device 130 may highly evaluate the possibility of arc generation in the conducting wire 10 . Here, the specific frequency band may be the aforementioned low frequency band or the aforementioned high frequency band.

아크판단장치(130)는 저주파대역에서의 아크 발생 가능성과 고주파대역에서의 아크 발생 가능성을 조합하여 아크 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 아크판단장치(130)는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 제1기준값을 초과하고, 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 제2기준값을 초과하는 경우 도선(10)에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 특정 주파수대역에서의 주파수별 매그니튜드가 기준값을 초과한다는 것은 해당 대역의 전체 주파수의 매그니튜드가 기준값을 초과한다는 것이 아니고 일부 주파수의 매그니튜드가 기준값을 초과하는 것으로 이해될 수 있다. 그래프적인 관점에서 보면 특정 주파수대역에서의 주파수별 매그니튜드 곡선의 일부가 기준값으로 구성되는 곡선의 상측에 위치하는 것으로 이해될 수 있다.The arc determination device 130 may determine whether an arc is generated by combining the possibility of arc generation in the low frequency band and the possibility of arc generation in the high frequency band. For example, in the arc determination device 130, when the magnitude for each frequency in the low frequency band exceeds the first reference value, and the magnitude for each frequency in the high frequency band exceeds the second reference value, it is determined that an arc has occurred in the conductor 10. can judge Here, when the magnitude of each frequency in a specific frequency band exceeds the reference value, it may be understood that the magnitude of all frequencies of the corresponding band does not exceed the reference value, but that the magnitude of some frequencies exceeds the reference value. From a graphical point of view, it can be understood that a part of the magnitude curve for each frequency in a specific frequency band is located above the curve composed of the reference value.

기준값은 모든 주파수에 대하여 하나의 값을 가지는 것은 아니고 주파수별로 다른 값을 가질 수 있다. 기준값은 고정된 값일 수도 있고, 변하는 값일 수 있다. 예를 들어, 기준값은 아크 판단 전의 시구간에서 계산되는 주파수별 매그니튜드의 평균값일 수 있다. 아크판단장치(130)는 일정한 주기로 아크를 판단하고, 그러한 아크 판단 전의 일정 시구간 동안 축적된 주파수별 매그니튜드의 평균값으로 기준값을 설정할 수 있다.The reference value does not have a single value for all frequencies, but may have a different value for each frequency. The reference value may be a fixed value or a variable value. For example, the reference value may be an average value of magnitudes for each frequency calculated in the time period before the arc determination. The arc determination device 130 may determine the arc at a certain period, and set the reference value as the average value of the magnitudes for each frequency accumulated for a certain period of time before the arc determination.

아크판단장치(130)는 주파수분석데이터에서 주파수별 매그니튜드의 변동성을 확인하고 변동성이 증가하면 도선(10)에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다. 매그니튜드의 변동성 혹은 변동의 크기는 매그니튜드의 흩어짐 정도를 나타내는 통계값-예를 들어, 분산 혹은 표준편차-에 따라 계산될 수 있다.The arc determination device 130 may check the variability of the magnitude for each frequency in the frequency analysis data, and if the variability increases, the possibility of arc generation in the conducting wire 10 may be highly evaluated. The variability of the magnitude or the magnitude of the fluctuation may be calculated according to a statistical value indicating the degree of dispersion of the magnitude (eg, variance or standard deviation).

주파수분석장치(120)는 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간마다 주파수분석데이터를 생성할 수 있다. 그리고, 아크판단장치(130)는 각 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 주파수별 매그니튜드의 분산 혹은 표준편차를 계산하고 그 계산값에 따라 주파수별 매그니튜드의 변동성 혹은 변동의 크기를 확인할 수 있다.The frequency analyzer 120 may perform frequency analysis for N (N is a natural number equal to or greater than 2) different time sections and generate frequency analysis data for each time section. Then, the arc determination device 130 calculates the variance or standard deviation of the magnitude for each frequency identified in the frequency analysis data in each time section, and can check the magnitude of the variability or the variation of the magnitude for each frequency according to the calculated value.

아크판단장치(130)는 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 도선(10)에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 아크판단장치(130)는 아크 판단 전에 확인된 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기를 기준값으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 아크판단장치(130)는 서로 다른 N개의 시구간 전의 서로 다른 M(M은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기를 기준값으로 설정할 수 있다.The arc determination device 130 may determine that an arc has occurred in the conducting wire 10 when the magnitude of the change in magnitude for each frequency exceeds a reference value. The arc determination device 130 may set the magnitude of the magnitude change for each frequency identified before the arc determination as a reference value. For example, the arc determination device 130 performs frequency analysis on different M (M is a natural number greater than or equal to 2) time sections before N different time sections, and the frequency identified in the frequency analysis data in each time section The magnitude of the fluctuation of the magnitude of a star can be set as a reference value.

신호발생장치(140)는 아크판단장치(130)로부터 아크판단결과(fa)를 수신하고 아크판단결과(fa)에 따라 도선(10)에 아크가 발생한 것으로 판단되는 경우, 도선(10)으로 흐르는 전류를 차단하는 제어신호(sa)를 발생시킬 수 있다. 도선(10)에는 전류(ia)를 차단할 수 있는 차단기(미도시)가 더 배치될 수 있는데, 이러한 차단기(미도시)는 제어신호(sa)에 따라 작동되고 도선(10)으로 흐르는 전류(ia)를 단속할 수 있다.The signal generating device 140 receives the arc determination result fa from the arc determination device 130, and when it is determined that an arc has occurred in the conducting wire 10 according to the arc determination result fa, flowing into the conducting line 10 It is possible to generate a control signal sa that cuts off the current. A circuit breaker (not shown) capable of blocking the current ia may be further disposed in the conductor 10 , and the circuit breaker (not shown) operates according to the control signal sa and the current ia flowing into the conductor 10 . ) can be controlled.

한편, 일 실시예는 노이즈의 영향이 최소화하는 저주파수대역에서 아크 발생을 판단할 수 있는데, 이하에서는 이러한 저주파수대역에서의 아크의 특성을 살펴보고 그러한 특성에 따라 아크를 좀더 정확하게 검출하기 위해 아크검출장치에서 추가되거나 변형될 수 있는 구성에 대해 살펴본다.On the other hand, according to an embodiment, arc generation can be determined in a low frequency band where the influence of noise is minimized. Hereinafter, the characteristics of the arc in such a low frequency band are examined and the arc detection device is used to more accurately detect the arc according to the characteristics. Let's take a look at the components that can be added or modified in .

도 2는 도 1의 A 부분에서 아크가 발생했을 때의 전류 및 전압의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view showing waveforms of current and voltage when an arc is generated in part A of FIG. 1 .

도 2를 참조하면, 아크가 발생한 시각(Ta)을 중심으로 이전 시간에서 전류(ia)는 일정한 값으로 제어되고 있다. 그러나 이러한 이전 시간에서 전류(ia)에는 리플이 크게 보이는데, 이러한 리플은 전력변환장치에서의 스위칭 동작에 기인한 것이다. 아크가 발생한 시각(Ta) 이전 시간에서 아크 전압(Va)-A 부분의 아크갭 양단의 전압-은 0V를 나타낸다.Referring to FIG. 2 , the current ia is controlled to a constant value in the previous time centered on the time Ta when the arc is generated. However, at this previous time, a large ripple is seen in the current ia, and this ripple is due to the switching operation in the power converter. The arc voltage (Va) - the voltage across the arc gap of part A - at the time before the arc generation time (Ta) - represents 0V.

한편, 아크가 발생하면, 아크갭-A 부분-에 임피던스가 형성되면서, 아크 전압(Va)이 증가한 파형을 가지게 된다. 그리고, 아크가 발생한 시각(Ta)으로부터 일정한 시간 동안 전류(ia)에 공진 파형(201)이 나타나게 된다. 일 실시예에 따른 아크검출장치는 아크 전류(ia)의 이러한 공진 파형(201)에 주목하고 있다. 아크가 발생했을 때 나타나는 전류(ia)의 공진 파형(201)에서 그 공진주파수는 저주파수대역에 위치한다. 좀더 구체적으로 그 공진주파수는 가청주파수대역에 위치한다. 저주파대역-가청주파수대역-에서의 이러한 공진 파형(201)은 아크가 발생했을 때, 가청음이 발생하는 것과 일치하는 물리적 현상이다. 이러한 원리에 따라 일 실시예에 따른 아크검출장치는 아크 전류(ia)에서 저주파대역의 주파수성분-매그니튜드-이 증가하거나 그 변동성이 증가하면 도선에 아크가 발생했을 가능성이 높은 것으로 평가한다.On the other hand, when an arc is generated, an impedance is formed in the arc gap-A portion-, and the arc voltage Va has an increased waveform. Then, the resonance waveform 201 appears in the current ia for a predetermined time from the time Ta when the arc is generated. The arc detection device according to an embodiment pays attention to this resonance waveform 201 of the arc current ia. In the resonance waveform 201 of the current ia that appears when the arc is generated, the resonance frequency is located in the low frequency band. More specifically, the resonant frequency is located in the audible frequency band. This resonance waveform 201 in the low frequency band - the audible frequency band - is a physical phenomenon that coincides with the generation of an audible sound when an arc is generated. According to this principle, the arc detection device according to an embodiment evaluates that if the frequency component-magnitude-of the low-frequency band in the arc current ia increases or its variability increases, the possibility that an arc has occurred in the conducting wire is high.

도 3은 도 1의 A 부분을 저항으로 대체했을 때의 전류 및 전압의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating waveforms of current and voltage when part A of FIG. 1 is replaced with a resistor.

종래의 아크에 대한 연구에서는 아크갭이 저항으로 모델링될 수 있다고 보았다. 이러한 이론이 타당한지를 살펴보기 위해 발명자는 A 부분에 아크가 발생한 것으로 가정하고 아크가 발생한 시점에 A 부분이 저항으로 대체되도록 시험을 실시하였다.Conventional arc studies have shown that the arc gap can be modeled as resistance. In order to examine whether this theory is valid, the inventor assumed that an arc occurred in part A and conducted a test so that part A was replaced with a resistance when the arc occurred.

도 3을 참조하면, 아크가 발생한 것으로 가정되는 시점(Ta') 이전까지의 전류(ia') 및 전압(Va')의 파형은 도 2의 파형과 일치한다. 그러나, 아크가 발생한 것으로 가정되는 시점(Ta') 이후에 전류(ia')에 공진 파형이 나타나지 않고 있으며-참조번호 301 부분 참조-, 전압(Va')도 도 2의 전압(Va)과 차이가 나는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the waveforms of the current ia′ and the voltage Va′ before the time point Ta′ at which the arc is assumed to occur coincide with the waveforms of FIG. 2 . However, the resonance waveform does not appear in the current ia' after the time point Ta' at which the arc is assumed to have occurred - see reference numeral 301 -, and the voltage Va' is also different from the voltage Va in FIG. 2 It can be seen that the

이러한 실험결과를 볼 때, 아크갭을 단순 저항으로 모델링하는 것은 타당하지 않다는 것을 알 수 있다.From these experimental results, it can be seen that it is not feasible to model the arc gap as a simple resistance.

도 4는 아크갭에 대한 스몰시그널(small signal)모델 측정 장치의 구성도이다.4 is a block diagram of an apparatus for measuring a small signal model for an arc gap.

도 4를 참조하면, 측정장치(400)는 도선에 아크갭(A)을 형성할 수 있는 장치(미도시)를 포함하고, 아크갭(A)에 AC파형의 전압변동(Δvi)을 가지는 전압(Vi+Δvi)을 공급해 줄 수 있는 앰프(410)를 포함하며, 부하(420)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the measuring device 400 includes a device (not shown) capable of forming an arc gap A in a conducting wire, and a voltage having an AC waveform voltage fluctuation Δvi in the arc gap A An amplifier 410 capable of supplying (Vi+Δvi) may be included, and a load 420 may be included.

앰프(410)가 공급하는 전압(Vi+Δvi)은 DC부분(Vi)과 AC부분(Δvi)으로 구성되는데, 이러한 전압파형(430)에 따라 아크갭(A)에 흐르는 전류(ia)도 DC부분(Ii)과 AC부분(Δii)을 가지게 된다.The voltage (Vi + Δvi) supplied by the amplifier 410 is composed of a DC part (Vi) and an AC part (Δvi). According to this voltage waveform 430 , the current ia flowing in the arc gap A is also DC It has a part (Ii) and an AC part (Δii).

스몰시그널모델에 사용되는 임피던스(Z)는 AC전압(Δvi)를 AC전류(Δii)로 나눈 값에 따라 결정될 수 있다.The impedance (Z) used in the small signal model may be determined according to the value obtained by dividing the AC voltage (Δvi) by the AC current (Δii).

임피던스(Z)를 나이키스트선도(nyquist plot)로 나타내면 임피던스(Z)의 세부 구성을 좀더 정확하게 파악할 수 있다.If the impedance (Z) is represented as a nyquist plot, the detailed configuration of the impedance (Z) can be more accurately understood.

도 5는 도 4의 측정장치에 의해 측정된 임피던스값을 나이키스트선도로 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an impedance value measured by the measuring device of FIG. 4 as a Nyquist diagram.

도 5를 참조하면, 아크갭은 나이키스트선도에서 반원부분과 직선부분을 가지고 있는 것을 확인할 수 있으며, 아크갭에서 갭 간격이 증가할 수록 곡선이 리얼(real)축을 따라 좌측으로 이동하는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 5 , it can be seen that the arc gap has a semicircle part and a straight part in the Nyquist diagram, and it can be seen that the curve moves to the left along the real axis as the gap interval in the arc gap increases. have.

이러한 아크갭의 나이키스트선도의 모양을 바탕으로 임피던스의 세부 구성을 도출할 수 있는데, 예를 들어, 반원부분은 RC병렬로 모델링할 수 있고 직선부분은 인덕터 등으로 모델링할 수 있다.The detailed configuration of the impedance can be derived based on the shape of the Nyquist diagram of the arc gap. For example, the semicircle part can be modeled in RC parallel and the straight part can be modeled with an inductor.

도 6은 도 5의 나이키스트선도에 따라 아크갭을 모델링한 것이다.FIG. 6 is a model of an arc gap according to the Nyquist diagram of FIG. 5 .

도 6을 참조하면, 아크갭은 직렬저항(Rs), RC병렬부분-제1병렬저항(Rp1) 및 제1병렬캐패시터(Ci)-, RL병렬부분-제2병렬저항(Rp2) 및 병렬인덕턴스(L)-, 그리고, 제2병렬캐패시터(Co)로 모델링될 수 있다. 각 구성의 연결관계는 도 6을 참조하면 알 수 있다.6, the arc gap is a series resistance (Rs), RC parallel part - first parallel resistor (Rp1) and first parallel capacitor (Ci) -, RL parallel part - second parallel resistance (Rp2) and parallel inductance (L)-, and can be modeled as a second parallel capacitor (Co). The connection relationship of each configuration can be seen with reference to FIG. 6 .

한편, 도 6에서 확인되는 것과 같이, 아크갭에는 여러 개의 공진점이 있는 것으로 보인다. 예를 들어, 제1병렬캐패시터(Ci)와 병렬인덕턴스(L)의 공진, 제2병렬캐패시터(Co)와 병렬인덕턴스(L)의 공진, 그리고, 제1병렬캐패시터(Ci)/제2병렬캐패시터(Co)와 병렬인덕턴스(L)의 공진이 아크갭에 나타날 수 있다.On the other hand, as confirmed in FIG. 6 , it appears that there are several resonance points in the arc gap. For example, the resonance of the first parallel capacitor (Ci) and the parallel inductance (L), the resonance of the second parallel capacitor (Co) and the parallel inductance (L), and the first parallel capacitor (Ci) / the second parallel capacitor Resonance of (Co) and parallel inductance (L) may appear in the arc gap.

일 실시예에 따른 아크검출장치는 전류에서 이러한 공진점들을 관측함으로써 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다. 이러한 공진점의 일부는 저주파대역에서 나타날 수 있고, 일부는 고주파대역에서 나타날 수 있다.The arc detection apparatus according to an embodiment may determine whether an arc is generated by observing these resonance points in the current. Some of these resonance points may appear in a low frequency band, and some may appear in a high frequency band.

아크검출장치의 설계자는 도 4의 측정장치를 통해 아크갭을 모델링하고 아크갭의 모델에 따라 공진점을 찾아낼 수 있다. 그리고, 그러한 공진점에 따라 아크검출장치에서 관측할 공진주파수 혹은 관측주파수대역을 설정할 수 있다.The designer of the arc detection device can model the arc gap through the measuring device of FIG. 4 and find the resonance point according to the model of the arc gap. And, it is possible to set the resonance frequency or observation frequency band to be observed by the arc detection device according to the resonance point.

도 7은 아크전류에 대한 일 예시 FFT 파형을 나타내는 도면이다.7 is a diagram illustrating an exemplary FFT waveform with respect to an arc current.

도 7을 참조하면, 아크전류의 FFT 파형(710)에서 저주파대역-0~fa(Hz)-에 특징적인 파형(712)이 나타난다.Referring to FIG. 7 , in the FFT waveform 710 of the arc current, a characteristic waveform 712 in the low frequency band - 0 to fa (Hz) - appears.

아크검출장치는 미리 정의된 저주파대역-0~fa(Hz)-에서 아크전류의 FFT 파형(710 혹은 712)을 기준선(720)과 비교하고 아크전류의 FFT 파형(710 혹은 712) 중 기준선(720)을 넘어서는 부분이 나타나면 도선에 아크가 발생했을 가능성이 높은 것으로 평가할 수 있다.The arc detection device compares the FFT waveform (710 or 712) of the arc current with the reference line 720 in a predefined low frequency band -0 to fa (Hz)-, and compares the FFT waveform (710 or 712) of the arc current with the reference line 720 ), it can be evaluated that there is a high possibility that an arc has occurred in the conductor.

도 8은 아크전류의 FFT 결과에서 주파수별 매그니튜드의 분산을 나타내는 도면이다.8 is a diagram showing the dispersion of magnitudes for each frequency in the FFT result of the arc current.

도 8을 참조하면, 아크가 발생했을 때의 파형(710)에서 주파수별 매그니튜드의 분산값이 아크가 발생하지 않았을 때의 파형(720)에서 주파수별 매그니튜드의 분산값보다 크다는 것을 확인할 수 있으며, 특히, 저주파대역-0~fa(Hz)-에서 그 차이가 보다 명확하다는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 8 , it can be seen that the dispersion value of the magnitude for each frequency in the waveform 710 when the arc is generated is greater than the dispersion value of the magnitude by frequency in the waveform 720 when the arc does not occur, in particular , it can be seen that the difference is more clear in the low frequency band - 0~fa(Hz)-.

아크검출장치는 미리 정의된 저주파대역-0~fa(Hz)-에서 FFT 결과의 주파수별 매그니튜드의 분산 혹은 표준편차를 계산하고 이를 기준값 혹은 아크가 발생하지 않았을 때의 값과 비교하여 도선에 아크가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.The arc detection device calculates the dispersion or standard deviation of the magnitude for each frequency of the FFT result in a predefined low frequency band - 0 to fa (Hz) - and compares it with the reference value or the value when no arc occurs. It can be determined whether or not this has occurred.

도 9는 도선에 아크가 발생했을 때 나타나는 가청음을 형상화한 것이다.9 illustrates an audible sound appearing when an arc is generated in a conducting wire.

연구자들은 경험적으로 도선에 아크가 발생하면 가청음이 발생한다는 것을 알게 되었다. 다만, 연구자들은 이러한 가청음을 마이크와 같은 음향감지장치를 통해서만 확인하려는 경향이 있었다. 음향감지장치는 주변 소음과 아크에서 발생하는 가청음을 구분하기 어렵기 때문에 아크를 판단하는 정확한 장치로 사용되기 어려웠다.Researchers have found empirically that an arc in a conductor produces an audible sound. However, researchers tended to check these audible sounds only through sound sensing devices such as microphones. Since it is difficult to distinguish the audible sound generated from the arc from the ambient noise, the sound detection device was difficult to be used as an accurate device for judging the arc.

일 실시예는 종래의 이러한 문제를 해결하기 위해 아크전류에서 가청주파수대역을 관찰하고 그 관찰결과에 따라 아크를 판단하는 방법을 제시하고 있다. 또한, 발명자는 이러한 방법의 이론적 근거를 제시하기 위해 스몰시그널장치를 고안하여 아크갭의 임피던스를 모델링하고 그 모델링 결과에 따라 아크갭에서 가청주파수대역의 공진점이 나타난다는 것을 확인시켜주었다.One embodiment proposes a method of observing the audible frequency band in the arc current and judging the arc according to the observation result in order to solve this problem in the prior art. In addition, the inventor devised a small signal device to present the rationale for this method, modeled the impedance of the arc gap, and confirmed that the resonance point of the audible frequency band appears in the arc gap according to the modeling result.

도 10은 일 실시예에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.10 is a flowchart of an arc detection method according to an embodiment.

도 10을 참조하면, 아크검출장치는 도선에 흐르는 전류측정값을 획득할 수 있다(S1002). 아크검출장치는 전류센서를 이용하여 전류측정값을 직접 측정할 수도 있고, 다른 장치에 의해 측정된 전류측정값을 통신이나 신호를 통해 전달받을 수 있다. 전류측정값은 시간도메인에서 측정된 값으로 일정한 시간단위로 측정된 값일 수 있다. 일정 시구간 동안 획득된 전류측정값은 시계열데이터를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the arc detection device may acquire a measurement value of the current flowing through the conducting wire (S1002). The arc detection device may directly measure a current measured value using a current sensor, or may receive a current measured value measured by another device through communication or a signal. The current measurement value is a value measured in the time domain and may be a value measured in a constant time unit. Current measurement values acquired for a certain period of time may form time series data.

아크검출장치는 전류측정값에 대한 시계열데이터를 주파수분석할 수 있다(S1004). 주파수분석은 아날로그 회로나 디지털 회로에 의해 수행될 수 있고, 계산능력이 있는 장치에서 FFT(Fast Fourier Transform)의 방법으로 수행될 수 있다.The arc detection device may frequency-analyze the time series data for the current measurement value (S1004). Frequency analysis may be performed by an analog circuit or a digital circuit, and may be performed by a method of FFT (Fast Fourier Transform) in a device having computational capability.

주파수분석은 한번만 수행될 수도 있고, 일정한 시간간격으로 주기적으로 수행될 수도 있다. 예를 들어, TU의 시구간 동안 측정된 전류측정값의 모음으로 시계열데이터가 생성될 수 있고, 이러한 시계열데이터에 대해 주파수분석이 수행될 수 있는데, 아크검출장치는 TU의 시간 간격마다 시계열데이터를 생성하고 주파수분석을 수행할 수 있다.Frequency analysis may be performed only once, or may be performed periodically at regular time intervals. For example, time series data may be generated as a collection of current measurement values measured during the time period of the TU, and frequency analysis may be performed on this time series data. and perform frequency analysis.

주파수분석에서 생성되는 주파수분석데이터에는 주파수별 매그니튜드가 포함될 수 있다. 매그니튜드는 주파수성분이라고 불리기도 하는 것으로서 분석대상이 되는 값의 각 주파수별 에너지크기를 나타내는 것으로 이해될 수 있다.Frequency analysis data generated in frequency analysis may include a magnitude for each frequency. Magnitude is also called a frequency component, and can be understood as indicating the energy level for each frequency of a value to be analyzed.

아크검출장치는 주파수분석데이터를 이용하여 도선에서의 아크 발생 가능성을 평가할 수 있다(S1006).The arc detection device may evaluate the possibility of arc generation in the conducting wire using the frequency analysis data (S1006).

아크검출장치는 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)가 증가하면 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다.The arc detection device can highly evaluate the possibility of arcing in the conducting wire when the magnitude of each frequency in a predefined low frequency band increases in the frequency analysis data.

아크검출장치는 주파수분석데이터에서 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 기준값을 초과하면 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc detection device may determine that an arc has occurred in the conducting wire when the magnitude of each frequency in the low frequency band exceeds the reference value in the frequency analysis data.

아크검출장치는 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 증가하면 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다.The arc detection device can highly evaluate the possibility of arcing in the conducting wire when the magnitude of each frequency in a predefined high-frequency band increases in the frequency analysis data.

아크검출장치는 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The arc detection device performs frequency analysis for N different time sections (N is a natural number greater than or equal to 2), and the magnitude of the change in magnitude for each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section exceeds the reference value. In this case, it can be determined that an arc has occurred in the conducting wire.

아크검출장치는 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다.In the frequency analysis data, the arc detection device can highly evaluate the possibility of arcing in the conducting wire when the variability of the magnitude for each frequency in the low frequency band defined within the audible frequency band increases.

아크검출장치는 서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 아크검출장치는 서로 다른 N개의 시구간 전의 서로 다른 M(M은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기를 기준값으로 설정할 수 있다.The arc detection device performs frequency analysis for N different time sections (N is a natural number greater than or equal to 2), and the magnitude of the change in magnitude for each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section exceeds the reference value. In this case, it can be determined that an arc has occurred in the conducting wire. Here, the arc detection device performs frequency analysis on different M (M is a natural number greater than or equal to 2) time sections before N different time sections, and each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section The magnitude of the magnitude change may be set as a reference value.

아크검출장치는 아크가 발생한 것으로 판단되면, 도선으로 흐르는 전류를 차단하는 제어신호를 발생시킬 수 있다(S1008).When it is determined that an arc has occurred, the arc detection device may generate a control signal for blocking the current flowing through the conducting wire (S1008).

도 11은 일 실시예에 따른 전력장치의 구성도이다.11 is a block diagram of a power device according to an embodiment.

도 11을 참조하면, 전력장치(1100)는 전원장치(1121), 전력변환장치(1122), 전류센서(1111) 및 아크검출장치(100) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , a power device 1100 may include a power supply device 1121 , a power conversion device 1122 , a current sensor 1111 , and an arc detection device 100 .

전원장치(1121)는 태양광패널과 같은 신재생에너지장치일 수 있고, 배터리와 같은 에너지저장장치일 수 있다.The power supply 1121 may be a renewable energy device such as a solar panel or an energy storage device such as a battery.

전력변환장치(1122)는 전력을 변환하는 장치로서, 직류전압(DC)을 교류전압(AC)으로 변환하여 계통으로 송전할 수 있다.The power conversion device 1122 is a device for converting power, and may convert a DC voltage (DC) into an AC voltage (AC) to transmit power to the grid.

전원장치(1121)와 전력변환장치(1122)는 도선을 통해 연결될 수 있는데, 도선에는 전류센서(1111)가 배치될 수 있다.The power supply device 1121 and the power converter 1122 may be connected through a conductive wire, and a current sensor 1111 may be disposed on the conductive wire.

아크검출장치(100)는 전류센서(1111)와 연결되어 있으면서 도선에 흐르는 전류측정값을 획득할 수 있다.The arc detection device 100 may acquire a current measurement value flowing through the conducting wire while being connected to the current sensor 1111 .

아크검출장치(100)는 도선으로 흐르는 전류에 대한 측정값을 획득하고, 측정값에 대한 주파수분석데이터를 생성하며, 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가할 수 있다. 그리고, 아크검출장치(100)는 도선에 아크가 발생한 것으로 판단하는 경우, 도선으로 흐르는 전류를 차단하는 제어신호를 발생시킬 수 있다.The arc detection device 100 obtains a measurement value of the current flowing through the conducting wire, generates frequency analysis data for the measurement value, and in the frequency analysis data, the magnitude ( magnitude), the possibility of arcing in the conductor can be highly evaluated. And, when it is determined that an arc has occurred in the conducting wire, the arc detection device 100 may generate a control signal for blocking the current flowing through the conducting wire.

여기서, 저주파대역은 도선에 형성되는 아크갭의 공진주파수에 따라 결정될 수 있으며, 공진주파수는 도선의 인덕턴스에 영향을 받을 수 있다.Here, the low frequency band may be determined according to the resonance frequency of the arc gap formed in the conductive wire, and the resonance frequency may be affected by the inductance of the conductive wire.

도 12는 일 실시예에 따른 전력장치의 시험 구성도이다.12 is a test configuration diagram of a power device according to an embodiment.

일 실시예에 따른 전력장치의 아크검출능력을 평가하기 위해 전력장치를 모사한 시험장치가 구성되었다. 시험장치(1200)는 태양광패널시뮬레이터(1221), 태양광인버터(1222), 전류센서(1211), 전류측정값전처리장치(1232), DSP장치(1231) 및 아크갭생성장치(1212)로 구성되었다.In order to evaluate the arc detection capability of the power device according to an embodiment, a test device simulating the power device was configured. The test device 1200 includes a solar panel simulator 1221 , a solar inverter 1222 , a current sensor 1211 , a current measurement value preprocessing device 1232 , a DSP device 1231 , and an arc gap generating device 1212 . was composed

태양광패널시뮬레이터(1221)와 태양광인버터(1222)는 도선으로 연결되었고, 도선의 중간에는 아크갭생성장치(1212)가 배치되었다. 아크갭생성장치(1212)는 도선의 일부에 아크갭을 생성할 수 있는 장치로서 아크갭 양단의 전압도 측정할 수 있다.The photovoltaic panel simulator 1221 and the photovoltaic inverter 1222 are connected by a conducting wire, and an arc gap generating device 1212 is disposed in the middle of the conducting wire. The arc gap generating device 1212 is a device capable of generating an arc gap in a part of the conducting wire, and can also measure the voltage across the arc gap.

DSP장치(1231)에서는 전술한 아크검출방법이 프로그램화되어 수행되었으며, DSP장치(1231)는 전류센서(1211)와 연결되는 전류측정값전처리장치(1232)로부터 도선에 흐르는 전류측정값을 획득하였다.In the DSP device 1231, the above-described arc detection method was programmed and performed, and the DSP device 1231 obtained a current measurement value flowing through the conductor from the current measurement value preprocessing unit 1232 connected to the current sensor 1211. .

도 13은 도 12의 시험에서 아크가 발생한 상황에서의 아크전류와 아크전압의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 13 is a diagram showing waveforms of arc current and arc voltage in a situation in which an arc is generated in the test of FIG. 12 .

도 13을 참조하면, 아크가 발생한 시점(Ta)에서 아크전류(ia)에 공진파형이 나타나는 것을 확인할 수 있으며, 아크전압(Va)이 상승하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 13 , it can be seen that a resonance waveform appears in the arc current ia at the time point Ta when the arc is generated, and it can be confirmed that the arc voltage Va is increased.

DSP장치(1231)는 일정 시구간동안 축적된 전류측정값에 대해 주파수분석을 수행하고 주파수분석에 따라 아크 발생 후 83ms가 지난 시점(Tb)에서 제어신호(Sa)를 상승시키고 있다.The DSP device 1231 performs a frequency analysis on the current measurement value accumulated for a certain period of time, and increases the control signal Sa at a time point Tb 83 ms after the arc generation according to the frequency analysis.

아크 발생 시점(Ta)과 제어신호 생성 시점(Tb)의 차이는 주파수분석을 위한 전류측정값의 축적에 따라 발생하는 시간으로 이러한 시간은 83ms로 화재가 발생하기 위한 아크 에너지 축적 시간보다 훨씬 짧다는 것을 알 수 있다.The difference between the arc generation time (Ta) and the control signal generation time (Tb) is the time that occurs according to the accumulation of current measurement values for frequency analysis, which is 83 ms, which is much shorter than the arc energy accumulation time for fire. it can be seen that

도 14는 도 12의 시험에서 로드에 변화가 있을 때의 아크전류 및 아크전압의 파형을 나타내는 도면이다.FIG. 14 is a view showing waveforms of arc current and arc voltage when there is a change in load in the test of FIG. 12 .

아크검출장치가 로드의 변화를 아크로 오판단하는지를 시험하기 위해 시험 중의 일 시점(Tc)에서 로드를 변경하였으나 제어신호(Sa)가 로드의 변경에 영향을 받지 않는다는 것을 확인할 수 있다.In order to test whether the arc detection device erroneously judges the change in the load as an arc, the load was changed at a time point Tc during the test, but it can be confirmed that the control signal Sa is not affected by the change in the load.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 전력시스템에서 발생하는 아크를 검출하고 이를 바탕으로 전력시스템을 안정적으로 인터럽트할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 실시예에 의하면, 정상적인 오퍼레이팅에서 발생하는 노이즈와 아크를 구분하여 아크 오감지의 빈도를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, there is an effect of detecting an arc generated in the power system and stably interrupting the power system based on this. In addition, according to the present embodiment, there is an effect of reducing the frequency of arc misdetection by distinguishing the arc from the noise generated in normal operation.

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 (15)

장치가 아크를 검출하는 방법에 있어서,
도선에 흐르는 전류의 측정값을 획득하는 단계; 및
상기 측정값에 대한 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)가 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계
를 포함하는 아크검출방법.
A method for a device to detect an arc, comprising:
obtaining a measurement value of the current flowing through the conductor; and
In the frequency analysis data for the measured value, when the magnitude (magnitude) for each frequency in a predefined low frequency band increases, highly evaluating the possibility of arcing in the conducting wire
Arc detection method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 주파수분석데이터에서 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 기준값을 초과하면 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는
아크검출방법.
According to claim 1,
In the frequency analysis data, if the magnitude of each frequency in the low frequency band exceeds a reference value, further comprising the step of determining that an arc has occurred in the conducting wire
Arc detection method.
제1항에 있어서,
상기 저주파대역은 가청주파수대역 이내에서 정의되는 아크검출방법.
According to claim 1,
The low frequency band is an arc detection method defined within an audible frequency band.
제1항에 있어서,
상기 주파수분석데이터에서, 미리 정의된 고주파대역에서의 주파수별 매그니튜드가 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계를 더 포함하는
아크검출방법.
According to claim 1,
In the frequency analysis data, when the magnitude for each frequency in a predefined high frequency band increases, further comprising the step of highly estimating the possibility of arcing in the conducting wire
Arc detection method.
제1항에 있어서,
서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계
를 더 포함하는
아크검출방법.
According to claim 1,
When frequency analysis is performed on N different (N is a natural number of 2 or more) time sections, and the magnitude of the fluctuation of the magnitude for each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section exceeds the reference value, Determining that an arc has occurred in the conducting wire
further comprising
Arc detection method.
제5항에 있어서,
상기 변동의 크기는 각 시구간의 주파수별 매그니튜드의 분산 혹은 표준편차에 따라 계산되는 아크검출방법.
6. The method of claim 5,
The magnitude of the fluctuation is calculated according to the dispersion or standard deviation of the magnitude for each frequency in each time period.
제2항에 있어서,
상기 기준값은 아크 판단 전의 시구간에서 계산되는 주파수별 매그니튜드의 평균값인 아크검출방법.
3. The method of claim 2,
The reference value is an arc detection method that is an average value of the magnitudes for each frequency calculated in the time period before the arc determination.
장치가 아크를 검출하는 방법에 있어서,
도선에 흐르는 전류의 측정값을 획득하는 단계;
상기 측정값에 대한 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 단계
를 포함하는 아크검출방법.
A method for a device to detect an arc, comprising:
obtaining a measurement value of the current flowing through the conductor;
In the frequency analysis data for the measured value, if the variability of the magnitude (magnitude) for each frequency in the low frequency band defined within the audible frequency band increases, estimating the possibility of arcing in the conducting wire highly
Arc detection method comprising a.
제8항에 있어서,
서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는
아크검출방법.
9. The method of claim 8,
When frequency analysis is performed on N different (N is a natural number of 2 or more) time sections, and the magnitude of the fluctuation of the magnitude for each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section exceeds the reference value, Further comprising the step of determining that an arc has occurred in the conducting wire
Arc detection method.
제9항에 있어서,
상기 서로 다른 N개의 시구간 전의 서로 다른 M(M은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기를 상기 기준값으로 설정하는 단계를 더 포함하는
아크검출방법.
10. The method of claim 9,
Frequency analysis is performed on different M (M is a natural number of 2 or more) time sections before the different N time sections, and the variation of the magnitude of each frequency in the low frequency band confirmed in the frequency analysis data in each time section Further comprising the step of setting the size as the reference value
Arc detection method.
일측으로 전력변환장치가 전기적으로 연결되는 도선으로 흐르는 전류에 대한 측정값을 획득하는 측정장치;
상기 측정값에 대한 주파수분석데이터를 생성하는 주파수분석장치;
상기 주파수분석데이터에서, 가청주파수대역 내에서 정의되는 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드(magnitude)의 변동성이 증가하면 상기 도선에서의 아크 발생 가능성을 높게 평가하는 아크판단장치; 및
상기 아크판단장치가 상기 도선에 아크가 발생한 것으로 판단하는 경우, 상기 도선으로 흐르는 전류를 차단하는 제어신호를 발생시키는 신호발생장치
를 포함하는 아크검출장치.
a measuring device for obtaining a measurement value of a current flowing through a wire to which the power converter is electrically connected to one side;
a frequency analysis device for generating frequency analysis data for the measured value;
In the frequency analysis data, when the variability of the magnitude (magnitude) for each frequency in the low frequency band defined within the audible frequency band increases, the arc determination device for highly evaluating the possibility of arc generation in the conducting wire; and
When the arc determination device determines that an arc has occurred in the conducting wire, a signal generating device for generating a control signal to block the current flowing through the conducting wire
An arc detection device comprising a.
제11항에 있어서,
상기 도선의 타측으로는 직류전압을 생성하는 태양광발전패널 혹은 에너지저장장치가 전기적으로 연결되는 아크검출장치.
12. The method of claim 11,
An arc detection device to which a photovoltaic panel or an energy storage device for generating a DC voltage is electrically connected to the other side of the conducting wire.
제11항에 있어서,
상기 저주파대역은 상기 도선에 형성되는 아크갭의 공진주파수에 따라 결정되는 아크검출장치.
12. The method of claim 11,
The low frequency band is an arc detection device that is determined according to the resonance frequency of the arc gap formed in the conducting wire.
제13항에 있어서,
상기 공진주파수는 상기 도선의 인덕턴스에 영향을 받는 아크검출장치.
14. The method of claim 13,
The resonant frequency is affected by the inductance of the wire arc detection device.
제11항에 있어서,
상기 아크판단장치는,
서로 다른 N(N은 2 이상의 자연수)개의 시구간에 대하여 주파수분석을 실시하고 각각의 시구간에서의 주파수분석데이터에서 확인되는 상기 저주파대역에서의 주파수별 매그니튜드의 변동의 크기가 기준값을 초과하는 경우, 상기 도선에서 아크가 발생한 것으로 판단하는 아크검출장치.
12. The method of claim 11,
The arc determination device,
When frequency analysis is performed on N different (N is a natural number of 2 or more) time sections, and the magnitude of the fluctuation of the magnitude for each frequency in the low frequency band identified in the frequency analysis data in each time section exceeds the reference value, An arc detection device that determines that an arc has occurred in the conducting wire.
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