WO2025178265A1 - 아크 감시 장치 및 그 장치의 제어 방법 - Google Patents

아크 감시 장치 및 그 장치의 제어 방법

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WO2025178265A1
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arc
current
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signal
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윤재식
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LS Electric Co Ltd
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    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing

Definitions

  • the present invention relates to an arc monitoring device for monitoring an arc and a control method of the device.
  • Arcing typically refers to an electrical spark or spark. It refers to a discharge phenomenon that occurs when a high potential difference occurs between positive and negative terminals, characterized by high current density. These arcs can be caused by damage to wires or electrical appliances, insulation breakdown, connection defects, or aging. They can also cause fires if there is flammable material nearby, making them a major cause of electrical fires.
  • conventional leakage circuit breakers or overcurrent circuit breakers are basically designed to prevent leakage or short circuits, and their circuit breaker function can be activated when a current exceeding a preset size is detected for a certain period of time.
  • arcs can occur even at low currents of 3 to 5 A or less, and it is difficult to detect arcs occurring at such low currents or arcs occurring for less than a certain period of time with leakage circuit breakers or overcurrent circuit breakers. Accordingly, various countries are mandating the installation of arc circuit breakers that can block such arcs, and research into detecting and blocking arcs is actively underway.
  • an arc detection device has been developed that detects noise in a current signal and uses the magnitude of the high-frequency component of the detected noise to detect the occurrence of an arc.
  • current arc detection devices only determine whether an arc has occurred based on the magnitude of a specific high-frequency component detected from the current noise, which limits their ability to distinguish between typical current noise and arcs. Consequently, there is a problem that the accuracy of arc detection is not high, such as misidentifying noise as arcs or misjudging arcs as noise.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems and other problems, and its purpose is to detect the occurrence of an arc by using high-frequency noise occurring over a wide frequency band.
  • an arc monitoring device is characterized by including a high-frequency signal detection unit for detecting a high-frequency signal from a current flowing in an electric circuit, a blocking unit for blocking the electric circuit to block an electrical connection between a power source and a load, a voltage detection unit for detecting a voltage change in the electric circuit, a current detection unit for detecting a current change in the electric circuit, and a control unit for detecting a zero crossing point, which is a point in time having a reference voltage according to a phase alternation of voltage from the voltage change, and estimating whether an arc (ARC) occurs during the half cycle based on an average of the current magnitude detected during a half cycle of the current corresponding to a zero crossing point and the intensity of the high-frequency signal, and determining whether an arc occurs in the electric circuit based on whether the estimated number of arc occurrences is equal to or greater than a preset reference number, and controlling the blocking
  • control unit determines the reference number of times based on the current size detected during the half cycle, and the reference number of times is determined to be smaller as the detected current size increases.
  • control unit is characterized in that it performs a current offset operation on current signals sampled during the half cycle and calculates an effective value for current signals in which a current greater than a certain size is detected, thereby calculating the current size.
  • control unit determines whether an arc has occurred in the circuit based on whether the estimated number of times the arc has occurred during the time period in which the half cycle is repeated a preset number of times is greater than or equal to the reference number.
  • control unit is characterized in that, if the estimated number of arc occurrences during the time period in which the half cycle is repeated a preset number of times is less than the reference number, the estimated number of arc occurrences counted up to now is deducted from the estimated number of arc occurrences counted before the time period in which the half cycle is repeated a preset number of times.
  • the arc monitoring device further comprises a ZCT (Zero-phase Current Transformer) for detecting leakage current
  • the control unit further determines whether leakage current occurs in the circuit based on a detection result of the ZCT, and further controls the cutoff unit based on the determination result.
  • ZCT Zero-phase Current Transformer
  • control unit is characterized in that it receives the zero crossing point detected according to the voltage change of the voltage detection unit as an interrupt signal, and starts sampling the current signal and the high-frequency signal when the interrupt signal is received.
  • the high frequency signal detection unit is formed by including a high frequency current transformer (HFCT) and a high pass filter (HPF) formed to allow only high frequency signals above a preset frequency band to pass, and the current detection unit is formed by including at least one of a shunt resistor and a low frequency current transformer (LFCT).
  • HFCT high frequency current transformer
  • HPF high pass filter
  • LFCT low frequency current transformer
  • a control method of an arc monitoring device comprises: a first step of detecting a zero crossing point, which is a point in time having a reference voltage according to a voltage change of a current flowing in a circuit; a second step of sampling a current signal and a high-frequency signal during a half cycle of the current corresponding to the detected zero crossing point and the zero crossing point when the zero crossing point is detected; a third step of increasing an arc check time count for checking an elapsed time; a fourth step of calculating an average value of the current signal magnitude and the high-frequency signal during the half cycle; a fifth step of estimating whether an arc has occurred during the half cycle in which the current signal and the high-frequency signal have been sampled based on the calculated magnitude of the current signal and the average value of the high-frequency signal; a sixth step of increasing an estimated number of arc occurrences when an arc occurrence is estimated, and checking whether the number
  • the 10th step further includes a 10-1 step of deducting the number of times counted before a preset time from the accumulated number of arc occurrences, wherein the preset time is characterized in that the time corresponding to the case where the half cycle is repeated as many times as the number of reference time counts.
  • the preset time is determined according to the frequency of the current flowing in the circuit, and when the reference time count and the frequency of the current flowing in the circuit are the same, the preset time is characterized in that it is 0.5 seconds.
  • the fourth step is characterized by including a step 4-1 of performing a current offset operation on current signals sampled during the half cycle, and a step 4-2 of calculating an effective value for current signals in which a current greater than a certain size is detected as a result of the current offset operation to calculate the size of the current signal.
  • the fourth step further includes a fourth-3 step of determining the reference count based on the current magnitude detected during the half cycle, wherein the reference count is determined to be smaller as the detected current magnitude increases.
  • the fifth step includes a 5-1 step of comparing the magnitude of the calculated current signal with a preset reference current, a 5-2 step of calculating an average value of the high-frequency signal when the magnitude of the calculated current signal exceeds the preset reference current, a 5-3 step of proceeding to the eighth step of checking whether the accumulated arc check time count has reached a preset reference time count when the magnitude of the calculated current signal is less than the preset reference current, a 5-4 step of estimating whether an arc occurred during the half cycle in which the current signal and the high-frequency signal were sampled when the average value of the calculated high-frequency signal exceeds the preset reference value, and a 5-5 step of proceeding to the eighth step of checking whether the accumulated arc check time count has reached a preset reference time count when the average value of the calculated high-frequency signal is less than the preset reference value.
  • the high frequency signal is characterized as a high frequency noise signal detected through a high frequency current transformer (HFCT) and a high pass filter (HPF) formed to allow only high frequency signals above a preset frequency band to pass.
  • HFCT high frequency current transformer
  • HPF high pass filter
  • the present invention detects high-frequency noise that occurs overall in a band of tens of MHz to hundreds of MHz, and estimates whether an arc has occurred based on a peak current during a half cycle and an average value of the detected high-frequency noise. Then, if the estimated number of arc occurrences reaches a preset number during a preset period of time, it is determined that an arc has occurred, and a trip control signal can be output so that a circuit breaker is operated. Accordingly, there is an effect that damage to a load and internal power devices due to the occurrence of an arc can be prevented.
  • the present invention has the effect of allowing the preset number of times for determining whether an arc has occurred to be adjusted according to the size of the peak current occurring during the half cycle, thereby allowing the occurrence of an arc to be determined more quickly in the case of a circuit through which a large current flows, and allowing the occurrence of an arc to be determined more accurately in the case of a circuit through which a small current flows.
  • Figure 1 is a conceptual diagram to explain the types of arcs according to their cause of occurrence.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an arc monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a diagram showing typical high-frequency arc noise and current changes when an arc occurs.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation process for determining whether an arc has occurred in an arc monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows an example of an arc occurring in a single-phase circuit consisting of a live wire and a neutral wire.
  • an arc is caused by insulation breakdown due to aging, deterioration, or physical damage, and can refer to a phenomenon in which an electrical discharge occurs between the two ends of a disconnected wire due to a gas acting as a conducting medium when at least a portion of the wire is disconnected.
  • a state in which at least a portion of the wire is disconnected but current can flow due to an electrical discharge can be referred to as an ‘arc.’
  • arcs may occur for individual reasons in each circuit.
  • arcs may occur in only one of the live lines and the neutral line as shown in Fig. 1 (a), or arcs may occur in all circuits, i.e., both the live line and the neutral line as shown in Fig. 1 (b).
  • an arc may occur only in either the live wire or the neutral wire, as shown in (a) of Fig. 1.
  • An arc occurring only in one circuit is referred to as a series arc hereinafter.
  • arcs can occur in both the live and neutral lines.
  • strong physical pressure such as from heavy equipment
  • physical damage may occur to both circuits, and this physical damage may cause arcs to occur in both circuits.
  • an arc resulting from physical damage to both circuits will be referred to as a parallel arc.
  • noise signal including a typical noise for example, switching noise (211)
  • switching noise has the characteristic that its size decreases as the frequency increases, as shown in the noise signal (210) in FIG. 2.
  • noise generated when an arc occurs has the characteristic of occurring in the form of white noise that occurs evenly throughout a wide frequency band ranging from tens of MHz to hundreds of MHz, as shown in the arc noise signal (200) in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of an arc monitoring device according to an embodiment of the present invention for monitoring parallel arcs in the form of white noise that occur in a wide frequency band ranging from tens of MHz to hundreds of MHz and have periodic characteristics in which the arc changes around the ZCP (Zero Cross Point) as such.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining the periodic characteristics of a high-frequency noise signal that occurs when an arc occurs and the current change when an arc occurs.
  • the arc monitoring device may be configured to include a blocking unit (350), a current detection unit (310), a voltage detection unit (320), a high frequency current transformer (HFCT) (330), a filter unit (331), an amplifier unit (332), a control unit (300), a communication unit (360), a memory (370), and an output unit (380).
  • the device may further include a zero-phase current transformer (ZCT) (340).
  • ZCT zero-phase current transformer
  • the components illustrated in FIG. 3 are not essential for implementing the arc monitoring device, and thus, the arc monitoring device described in this specification may have more or fewer components than the components listed above.
  • each component of the arc monitoring device illustrated in FIG. 3 may be connected to the control unit (300) and may be controlled by the control unit (300).
  • the current detection unit (310) can detect the amount of current flowing in the electric circuit connecting the power source and the load.
  • the current detection unit (310) may include a preset shunt resistor or a low frequency current transformer (LFCT) to detect the amount of current.
  • the current detection unit (310) can detect the amount of current based on the voltage difference measured at both ends of the shunt resistor or the low frequency current signal detected by the LFCT.
  • the current detection unit (310) may be equipped with an LPF (Low Pass Filter) to remove noise from the measurement result, and may further include an amplifier to amplify the measured value to a level that the control unit (300) can recognize.
  • LPF Low Pass Filter
  • a bimetallic component used in an arc monitoring device may be used as the shunt resistor.
  • the current detection unit (310) may detect the amount of current flowing in the circuit based on the specific resistance value of the bimetallic component.
  • a separate shunt resistor may not be provided.
  • the voltage detection unit (320) can detect the voltage change of the electric circuit.
  • the current flowing in the electric circuit is a single-phase current
  • the current flowing between the power line and the internal line may be an alternating current whose voltage phase periodically alternates according to the cycle of the single-phase current. Accordingly, in the electric circuit, positive (+) voltage and negative (-) voltage may periodically alternate around the ZCP. Therefore, the control unit (300) can detect the ZCP based on the voltage change of the electric circuit.
  • the HFCT High Frequency Current Transformer
  • the HFCT (330) is a sensor for detecting a high-frequency noise signal of a current flowing in a circuit, and may be formed so that any one of the circuits passes through it.
  • the HFCT (330) may include at least one sensor for detecting a wide high-frequency noise signal ranging from several tens of MHz to several hundred MHz that is generated when a partial discharge or an arc occurs.
  • the HFCT (330) can detect a high-frequency noise signal ranging from 10 MHz to 150 MHz or from 10 MHz to 200 MHz.
  • the filter unit (331) is a HPF (High Pass Filter) formed to pass only high-frequency signals, and may be a filter that passes only signals in a high-frequency band ranging from tens of MHz to hundreds of MHz.
  • the filter unit (331) may further include a filter that filters a specific frequency in a frequency mask manner.
  • the specific frequency may be a frequency corresponding to living noise, noise generated when driving a load, or electromagnetic noise (EMC (ElectroMagnetic Compatibility) Noise).
  • EMC ElectroMagnetic Compatibility Noise
  • the filter unit (331) may be a filter that passes signals in a high-frequency band, and may be a filter that filters signals in at least one specific frequency band that is designated in advance so as not to pass. Through this, not only signals in a low-frequency band, but also noise whose frequency band is known in advance, such as living noise, driving noise of a load, electromagnetic noise, etc., can be removed.
  • the amplifier (332) can receive the filtered high-frequency noise signal and amplify the received signal into a signal of a level identifiable by the control unit (300).
  • the amplifier (332) can include an analog-to-digital converter (ADC) for converting an analog-type high-frequency current signal into a digital signal.
  • ADC analog-to-digital converter
  • the amplifier (332) can be a logarithmic amplifier whose input/output voltage ratio exhibits a logarithmic characteristic, which can indicate a wide input voltage range.
  • control unit (300) controls each component of the arc monitoring device and can control the overall operation of the arc monitoring device.
  • the control unit (300) can receive a high-frequency noise signal amplified through the amplifier unit (332). Then, it can detect a change in the intensity of the high-frequency noise signal over a certain period of time (e.g., half a cycle of a single-phase current), and determine whether an arc has occurred based on the change in the intensity of the high-frequency noise signal.
  • control unit (300) can detect the zero crossing point based on the voltage change of the circuit detected by the voltage detection unit (320). Then, the interval between zero crossing points can be detected as a half cycle of the single-phase current flowing in the circuit. Then, based on the current amount detected during the half cycle, the peak current amount and the average value of the high-frequency noise signal can be calculated.
  • Fig. 4 (a) is an example diagram showing the characteristics of high-frequency arc noise
  • Fig. 4 (b) is a diagram showing current changes according to the periodic pattern of the arc.
  • the arc conduction phase (413) if the voltage decreases again depending on the characteristics of the alternating current, a voltage sufficient to establish current flow may not be formed between the arc contacts on both sides. Then, current flow may be interrupted, causing the current flowing between the arc contacts to discharge into the air. Consequently, the arc quenching phase (414), in which the intensity of the high-frequency noise signal increases again, may begin.
  • the voltage may be further reduced depending on the characteristics of the alternating current.
  • the reduced voltage may then approach the zero crossing point again, and in this case, the voltage difference between the contacts may again approach zero.
  • the no-arc stage (421), in which no arc occurs, may be initiated again.
  • the current flowing between the contacts of the circuit may be limited.
  • the current flow may rapidly increase in the arc conduct stage (413, 423).
  • a current having a maximum value may flow.
  • the maximum current flowing due to current passing through the electrical discharge will be referred to as a peak current hereinafter.
  • control unit (300) may start sampling current and high-frequency noise signals based on the detection result of the voltage detection unit (320). When the zero-crossing point is detected, sampling of current and high-frequency noise signals may begin until the next zero-crossing point is detected.
  • the current signals and high-frequency noise signals sampled in this manner may be the current amount and high-frequency noise signals during the half cycle.
  • the control unit (300) may calculate the peak current amount among the current amounts detected during the half cycle and calculate the average value of the high-frequency noise signals detected during the half cycle. Then, based on the calculated peak current amount and the average value of the high-frequency noise signal, it may be possible to estimate whether an arc occurred during the half cycle.
  • control unit (300) can detect current amounts having a size greater than or equal to a preset size among the sampled current amounts as current samples corresponding to the peak current. Then, the control unit can perform a root mean square (RMS) operation on the detected current samples to calculate the peak current amount. Then, it can check whether the calculated peak current amount exceeds a preset reference current amount.
  • RMS root mean square
  • control unit (300) can check whether the average value of the generated high-frequency noise signal exceeds a preset reference value.
  • the average value of the high-frequency noise signal exceeds the reference value while the peak current exceeds the reference current, it can be estimated that an arc occurred during the half cycle corresponding to the sampled signals.
  • control unit (300) can check whether the estimated number of arc occurrences has reached the preset number during the preset time. And if the estimated number of arc occurrences has reached the preset number, it can be determined that an arc has occurred during the half cycle. And a trip control signal for driving the blocking unit (350) so that the load is cut off from the power source can be output to the blocking unit (350).
  • control unit (300) can vary the preset reference number of times for determining whether an arc has occurred based on the estimated number of times the arc has occurred, depending on the magnitude of the current flowing through the circuit.
  • the amount of current flowing through the circuit may be the peak current amount.
  • the control unit (300) sets the preset reference frequency to a lower value as the peak current increases, thereby cutting off the electrical connection between the load and the power source even when the estimated number of arc occurrences is low.
  • the memory (370) can store a program for the operation of the control unit (300) and can store data input or output for performing the function of the arc monitoring device.
  • the memory (370) can store information on ZCP detected according to the voltage change detected by the voltage detection unit (320), and can store information on the current signal sampled by the current detection unit (310) and the high-frequency noise signal sampled by the HFCT (330).
  • information on the current offset value for calculating the peak current and information on the average value (signal intensity average value) of the high-frequency noise signal calculated from samples between ZCPs, i.e., during a half cycle can be stored.
  • the communication unit (360) can perform a wired or wireless communication connection with a preset external server or a preset terminal.
  • the communication unit (360) can provide measured information to the external server or the preset external terminal through the wired or wireless communication connection.
  • the external server may be a management server that manages the arc monitoring device according to an embodiment of the present invention
  • the external terminal may be a preset user's terminal.
  • the user's terminal may be a mobile terminal, a smart phone, a tablet PC, a laptop, or a other portable terminal.
  • the external terminal may be a wearable device that the user can wear, such as a smart watch or smart glasses.
  • the external terminal may be a fixed terminal, such as a PC.
  • the arc monitoring device may further include an output unit (380) for indicating the operating status of the arc monitoring device.
  • the output unit (380) may include at least one of a light output unit and an audio signal output unit.
  • the light output unit may include at least one LED capable of emitting light of different colors.
  • the audio output unit may include at least one speaker or buzzer capable of outputting an audio signal.
  • the operating status of the arc monitoring device may be indicated using light emitted from an LED or the like.
  • the audio output unit the operating status of the arc monitoring device may be indicated using an audio signal output from a speaker or the like.
  • the arc monitoring device may further include a Zero-phase Current Transformer (ZCT) (340) for detecting leakage current of the circuit.
  • ZCT Zero-phase Current Transformer
  • the ZCT can compare the magnitude of the current flowing from the power source to the load through the live line (L line) with the magnitude of the current flowing from the load to the power source through the neutral line (N line), and determine whether there is leakage current based on the difference.
  • the ZCT (340) may be equipped with a Low Pass Filter (LPF) for filtering current noise.
  • LPF Low Pass Filter
  • the arc monitoring device can detect whether a leakage current occurs based on the detection result of the ZCT (340).
  • the circuit breaker (350) can be controlled to output a trip control signal and perform a circuit breaker operation.
  • the above leakage current may be caused by an insulation breakdown at the ground.
  • the insulation breakdown means the occurrence of an arc
  • the above leakage current may correspond to an arc occurring at the ground, i.e., the occurrence of a ground arc. Therefore, the detection of the leakage current is to detect the occurrence of the ground arc, and accordingly, the arc monitoring device may determine whether a ground arc has occurred and, based on the determination result, may cut off the electrical connection between the power source and the load.
  • the above ZCT (340) is an example of a leakage current detection unit for detecting leakage current, and it is obvious that the present invention is not limited thereto. That is, the arc monitoring device according to an embodiment of the present invention may use any other leakage current detection unit capable of detecting leakage current instead of the above ZCT (340).
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation process for determining whether an arc has occurred in an arc monitoring device according to an embodiment of the present invention.
  • the control unit (300) of the arc monitoring device can detect the point in time when the polarity of the voltage changes, i.e., the point in time when the voltage reaches 0 V, as ZCP based on the detection result of the voltage detection unit (320). Then, when ZCP is detected, current sampling and sampling of high-frequency noise signals can be started until the next ZCP is detected.
  • the current signal and high-frequency noise signal sampled from ZCP until the next ZCP is reached may be the current signal and high-frequency noise signal sampled during the half cycle of the alternating current. That is, based on ZCP, sampling of the current signal and high-frequency noise signal according to a preset sampling interval may be performed every half cycle of the alternating current signal.
  • control unit (300) can receive the ZCP detected according to the voltage change of the voltage detection unit (320) as an interrupt signal.
  • the interrupt signal is received, sampling of the current signal and the high-frequency noise signal can begin. The sampling can continue until the next interrupt signal is received, i.e., until the next ZCP is received, and sampling can be restarted when the next interrupt signal is received.
  • Fig. 5 may be an operation process that is performed when current signal samples and high-frequency noise signal samples are collected during a half-cycle in this manner.
  • the control unit (300) of the arc monitoring device can first perform an offset operation on the current when current signal samples and high-frequency noise signal samples for a half cycle are collected.
  • the current offset operation may be a preprocessing process for detecting a peak current and an operation process for generating a reference current value.
  • the current offset operation may be a process for calculating a current below a certain size as a reference current value, for example, 0 A (Ampere).
  • the control unit (300) can increase the preset arc check time count by the preset count value (S500).
  • the arc check time count is used to check whether the reference time has elapsed, and the arc check time count can increase by one every time one half cycle elapses between ZCPs.
  • the arc check time count may be a time count for determining whether the reference time for determining whether an arc has occurred has expired when an arc occurrence is estimated.
  • control unit (300) can calculate the peak current based on the current signal samples collected during the half cycle (S502).
  • the peak current may be a current whose size is greater than or equal to a certain level among the currents detected during the half cycle, as described in (b) of the above-described FIG. 4 (e.g., current in the arc conduction step (413, 423)).
  • the control unit (300) may calculate the peak current by calculating the root mean square (e.g., RMS) of the current values of current signals whose sizes are greater than or equal to a certain level among the samples of current signals collected during the half cycle.
  • the root mean square e.g., RMS
  • the control unit (300) can set a reference count according to the size of the calculated peak current (S504).
  • the reference count may be a reference value for determining whether an arc has occurred based on the estimated number of arc occurrences during a reference time when an arc occurrence is estimated.
  • the higher the reference value the more arc occurrences must be estimated before an arc can be identified. Therefore, the higher the reference value, the more precisely the arc occurrence can be identified. On the other hand, if the reference value is lower, the arc occurrence can be identified even when the arc occurrence is estimated to be low, so the arc occurrence can be identified within a shorter period of time.
  • the greater the magnitude of the peak current the higher the probability of a strong arc occurring, and the greater the strength of the arc, the higher the risk of safety accidents such as electrical fires. Therefore, the greater the magnitude of the peak current, the more necessary it is to quickly identify and block the occurrence of an arc. Therefore, the larger the magnitude of the peak current, the lower the reference count can be set so that an arc can be identified even when the estimated number of arc occurrences is small.
  • the smaller the peak current the higher the probability that the arc will not be large. Furthermore, a smaller arc strength may lower the risk of safety accidents due to arc occurrence. Conversely, if the circuit between the power source and the load is interrupted, the power supply to the load may be cut off, preventing the load from operating, which may result in damage. Accordingly, the smaller the peak current, the more accurately the occurrence of an arc needs to be determined. Therefore, the smaller the peak current, the higher the reference count can be set.
  • control unit (300) can adaptively set the size of the reference count according to the size of the peak current calculated in the step S502.
  • the control unit (300) can set the size of the reference count to ‘3’ when the size of the peak current calculated in the step S502 is 150 A or more, and can set the size of the reference count to ‘4’ when it is 100 A or more and less than 150 A.
  • the size of the reference count can be set to ‘5’ when it is 75 A or more and less than 100 A, and can set the size of the reference count to ‘6’ when it is less than 75 A.
  • the reference count is 3, it means that there are three half-cycles in which an arc is estimated to have occurred within the reference time according to the arc check time count, and if the reference count is 6, it can mean that there are six half-cycles in which an arc is estimated to have occurred within the reference time according to the arc check time count. That is, if the reference count is 3 or 6, it can be determined that an arc has occurred if three or six half-cycles in which an arc is estimated to have occurred are detected within the reference time.
  • control unit (300) can check whether the peak current calculated in step S502 exceeds the preset reference current (S506).
  • the control unit (300) may estimate that no arc occurred during the half cycle and may check whether the arc check time count has reached the preset reference time count (S518).
  • the reference time count may be set to 60.
  • the time corresponding to 60 half cycles (between ZCPs), that is, the time when the reference time count expires may be a time corresponding to 0.5 seconds.
  • the time corresponding to the reference time count may be shorter even if the reference time count is the same.
  • the time corresponding to the reference time count may be longer even if the reference time count is the same.
  • the control unit (300) can calculate the average value of the high-frequency noise signal samples collected during the half cycle (S508). Then, it can be checked whether the average value of the calculated high-frequency noise signal samples exceeds the preset reference value (S510).
  • the reference value may be a reference value for estimating whether an arc has occurred based on the average value of the high-frequency noise signal samples.
  • step S510 If the average intensity of the high-frequency noise signal during the half cycle does not exceed the preset reference value as a result of the check in step S510, the control unit (300) can estimate that no arc occurred during the half cycle. Accordingly, the process can proceed to step S518 to check whether the arc check time count has reached the preset reference time count.
  • the control unit (300) can estimate that an arc occurred during the half cycle. That is, if the average intensity of the high-frequency noise signal during the half cycle exceeds a preset reference value while the peak current during the half cycle exceeds the reference current value, the control unit (300) can estimate that an arc occurred during the half cycle in which the current signal sample and the high-frequency noise signal sample were collected.
  • control unit (300) can increase the arc count according to the arc occurrence estimation (e.g., increase the arc count value by 1) (S512). Then, it can check whether the arc count counted up to now has reached a preset reference count, i.e., whether it is greater than or equal to the preset reference count (S514).
  • the reference count may be a reference count determined according to the peak current in the S514 step.
  • step S518 if the estimated number of arc occurrences counted so far, i.e., the arc count, is less than the reference count determined according to the peak current, the control unit (300) may proceed to step S518 to check whether the arc check time count has reached the preset reference time count.
  • the control unit (300) can determine that an arc has occurred. Accordingly, a trip control signal can be transmitted to the cutoff unit (350) to cut off the load from the power source (S516). Then, according to the operation of the cutoff unit (350), the circuit between the power source and the load can be opened, thereby cutting off the power supply to the load.
  • control unit (300) can proceed to step S518 to check whether the arc check time count has reached the preset reference time count.
  • step S528 the control unit (300) may proceed to step S500 again to perform a current offset operation and increase the arc check time count. That is, while the arc check time count is counted to date, the arc check time count may be increased by 1 and the processes below step S500 may be performed again.
  • the control unit (300) can initialize the arc check time count counted to date (S520). For example, if the reference time count is set to 60, the arc check time count can be initialized to 0 through steps S518 and S520 when the arc check time count increased to date reaches 60.
  • control unit (300) can reset the arc counts checked before the reference time count among the arc counts checked up to now (S522). Accordingly, among the arc counts counted up to now, the arc counts counted before the reference time count (e.g., 60) are initialized, so that the number of arc counts counted up to now can be reduced.
  • the reference time count e.g. 60
  • the arc check time count may be reset to 0 again when the arc check time count reaches 60.
  • the arc count may remain in a state where it is counted as 1.
  • the first counted arc count may be the arc count counted before 60 arc check time counts (reference time count) from the time when the arc check time count is initialized to 0.
  • the first arc count may be the arc count counted before the time corresponding to 70 arc check time counts. Accordingly, the control unit (300) may initialize the arc count that occurred before the reference time count among the arc counts counted up to now in the step S522.
  • step S500 in a state where the arc count counted before the reference time count is initialized, perform a current offset operation, and increase the arc check time count. That is, in a state where some of the arc counts are initialized and the remaining arc counts are maintained, the arc check time count can be increased by 1, and the processes below step S500 can be performed again.
  • control unit (300) can store information on the arc check time count corresponding to the counted arc count in the memory (370) each time the arc count is counted.
  • the arc monitoring device can estimate that an arc has occurred when the peak current calculated during a half cycle exceeds a preset reference current, and the average intensity value of the high-frequency noise signal collected during the half cycle exceeds a reference value.
  • the estimated number of arc occurrences is greater than or equal to the reference count calculated according to the peak current during a reference time (a time determined according to the arc check time count)
  • it can determine that an arc has occurred and disconnect the load from the power source.
  • the present invention can increase the arc determination accuracy by increasing the value of the reference count as the peak current is smaller, and can increase the arc determination speed more quickly by decreasing the value of the reference count as the peak current is larger.

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Abstract

본 발명은 전로로부터 고주파 신호를 검출하는 고주파 신호 검출부와, 전로를 차단하여 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 차단부와, 전로의 전압 변화를 검출하는 전압 검출부와, 전로의 전류 변화를 검출하는 전류 검출부 및, 상기 전압 변화로부터 전압의 위상 교번에 따라 기준 전압을 가지는 시점인 ZCP를 검출하고, 검출된 ZCP트와 ZCP 사이에 해당하는 전류의 반주기 동안 검출된 전류 크기와 고주파 신호의 세기 평균에 근거하여 반주기 동안에 아크의 발생 여부를 추정하며, 아크 발생이 추정된 횟수가 기준 횟수 이상인지 여부에 근거하여 전로에 아크가 발생 여부를 판별 및, 판별 결과에 따라 상기 전로를 차단하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

아크 감시 장치 및 그 장치의 제어 방법
본 발명은 아크(ARC)를 감시하기 위한 아크 감시 장치 및 그 장치의 제어 방법에 대한 것이다.
통상적으로 아크(Arc)는 전기불꽃 또는 스파크(spark)를 의미하며, 양의 단자와 음의 단자에 고압의 전위차가 발생하는 경우에 발생하는 방전 현상을 말하는 것으로, 전류 밀도가 크다는 특성이 있다. 이러한 아크는 전선이나 전기 제품의 손상, 전선의 절연 파괴, 접속 결함이나 노후화 등으로 발생하며, 주변에 발화 물질이 있는 경우 화재가 발생할 수 있으므로, 전기화재의 주원인으로 알려져 있다.
한편 통상적인 누전 차단기 또는 과전류 차단기의 경우, 기본적으로 누전이나 합선을 예방하기 위한 것으로, 기 설정된 크기 이상의 전류가 일정 시간 이상 검출되는 경우에 차단 기능이 구동될 수 있다. 그러나 아크의 경우 3 ~ 5A 이하의 저전류에서도 발생할 수 있는 바, 이러한 저전류에서 발생하는 아크 또는 일정 시간 이하로 발생하는 아크의 경우 누전 차단기 또는 과전류 차단기로 검출이 어렵다는 문제가 있다. 이에 다양한 국가에서 이러한 아크를 차단할 수 있는 아크 차단기의 탑재를 의무화하고 있는 등, 아크를 검출하고 차단하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다.
이러한 연구의 일환으로 전류 신호의 노이즈를 검출하고, 검출된 노이즈의 고주파(High Frequency) 성분의 크기를 이용하여 아크의 발생을 감지하는 아크 검출 장치가 등장하였다. 그러나 현재의 아크 검출 장치의 경우, 단지 전류의 노이즈로부터 검출되는 특정 고주파 성분의 크기에 따라 아크의 발생 여부를 판별하는 것으로, 통상적인 전류 노이즈와 아크의 구별에 한계가 있으며, 이에 따라 노이즈를 아크로 오인하거나 또는 아크를 노이즈로 오판단하는 등, 아크 검출의 정밀도가 높지 않다는 문제가 있다.
이러한 아크 검출의 정밀도를 높이기 위한 방안으로 아크 발생 시 발생하는 노이즈에 대하여 특정 관심 주파수 대역을 설정하고, 설정된 관심 주파수 대역에서 노이즈의 발생 여부를 판별하여 아크의 발생 여부를 판별하는 방안들이 등장하였다. 그러나 이러한 방식은 상기 관심 주파수 대역을 벗어나는 영역에서 발생하는 아크 노이즈에 대해서는 검출이 어렵다는 문제가 있다. 또한 현재 전력변환장치의 기술 개발로 인해, 특정 대역의 주파수가 아니라 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 발생하는 화이트 노이즈의 형태로 아크 노이즈가 발생하는 특성을 가지는 바, 상술한 바와 같이 특정 관심 주파수 대역에서의 감시로는 아크의 정확한 검출이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 넓은 주파수 대역에 걸쳐서 발생하는 고주파 노이즈를 이용하여 아크의 발생을 검출하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치는, 전로에 흐르는 전류로부터 고주파 신호를 검출하는 고주파 신호 검출부와, 상기 전로를 차단하여 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 차단부와, 상기 전로의 전압 변화를 검출하는 전압 검출부와, 상기 전로의 전류 변화를 검출하는 전류 검출부 및, 상기 전압 변화로부터 전압의 위상 교번에 따라 기준 전압을 가지는 시점인 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 검출하고, 검출된 제로 크로싱 포인트와 제로 크로싱 포인트 사이에 해당하는 상기 전류의 반 주기 동안 검출된 전류 크기와 상기 고주파 신호의 세기 평균에 근거하여 상기 반 주기 동안에 아크(ARC)의 발생 여부를 추정하며, 아크 발생이 추정된 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인지 여부에 근거하여 상기 전로에 아크가 발생하였는지 여부를 판별 및, 판별 결과에 따라 상기 전로를 차단하도록 상기 차단부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 반 주기 동안에 검출된 전류 크기에 근거하여 상기 기준 횟수를 결정하며, 상기 기준 횟수는, 상기 검출된 전류 크기가 클수록 작게 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 반 주기 동안에 샘플링된 전류 신호들에 대한 전류 오프셋 연산을 수행하고, 일정 크기 이상의 전류가 검출된 전류 신호들에 대한 실효값을 산출하여 상기 전류 크기를 산출하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 반 주기가 기 설정된 횟수만큼 반복하는 시간 동안 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 근거하여, 상기 전로에 아크가 발생하였는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 기 설정된 횟수만큼 상기 반 주기가 반복하는 시간 동안 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 상기 기준 횟수 미만인 경우, 현재까지 카운팅된 아크 발생 추정 횟수 중, 상기 기 설정된 횟수만큼 상기 반 주기가 반복된 시간 이전에 카운팅된 아크 발생 추정 횟수를 차감하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 아크 감시 장치는, 누설 전류를 검출하기 위한 ZCT(Zero-phase Current Transformer)를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 ZCT의 검출 결과에 근거하여 상기 전로의 누설 전류 발생 여부를 더 판별 및, 판별 결과에 따라 상기 차단부를 더 제어하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 전압 검출부의 전압 변화에 따라 검출되는 상기 제로 크로싱 포인트를 인터럽트(interrupt) 신호로 입력받고, 인터럽트 신호가 수신되면 전류 신호와 고주파 신호의 샘플링을 시작하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 고주파 신호 검출부는, HFCT(High Frequency Current Transformer) 및, 기 설정된 주파수 대역 이상의 고주파 신호만 통과시킬 수 있도록 형성된 HPF(High Pass Filter)를 포함하여 형성되고, 상기 전류 검출부는, 션트(Shunt) 저항 및 LFCT(Low Frequency Current Transformer) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치의 제어 방법은, 전로에 흐르는 전류의 전압 변화에 따라 기준 전압을 가지는 시점인 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 검출하는 제1 단계와, 제로 크로싱 포인트가 검출되면 검출된 제로 크로싱 포인트와 제로 크로싱 포인트 사이에 해당하는 상기 전류의 반 주기 동안의 전류 신호 및 고주파 신호를 샘플링하는 제2 단계와, 경과 시간을 체크하기 위한 아크 체크 타임 카운트를 증가시키는 제3 단계와, 상기 반 주기 동안의 전류 신호 크기 및 고주파 신호의 평균값을 산출하는 제4 단계와, 산출된 전류 신호의 크기와 고주파 신호 평균값에 근거하여 상기 전류 신호 및 고주파 신호가 샘플링된 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하였는지 여부를 추정하는 제5 단계와, 아크 발생이 추정되는 경우 추정된 아크 발생 횟수를 증가시키고, 현재까지 누적된 아크 발생 횟수가 기준 카운트 이상인지 여부를 체크하는 제6 단계와, 상기 누적된 아크 발생 횟수가 상기 기준 카운트 이상인 경우 상기 전로를 차단하여 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 제7 단계와, 상기 제5 단계에서 아크 발생이 추정되지 않거나, 상기 제6 단계에서 상기 누적된 아크 발생 횟수가 기준 카운트 미만인 경우 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 제8 단계와, 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 상기 기준 타임 카운트에 도달하지 않은 경우 상기 제1 단계 및 상기 제1 단계 이후의 단계들을 다시 수행하는 제9 단계 및, 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 상기 기준 타임 카운트에 도달한 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트를 초기화하고 상기 제1 단계 및 상기 제1 단계 이후의 단계들을 다시 수행하는 제10 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제10 단계는, 상기 누적된 아크 발생 횟수 중, 기 설정된 시간 이전에 카운팅된 횟수를 차감하는 제10-1 단계를 더 포함하며, 상기 기 설정된 시간은, 상기 반 주기가 상기 기준 타임 카운트의 개수만큼 반복되는 경우에 대응하는 시간임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 시간은, 상기 전로에 흐르는 전류의 주파수에 따라 결정되며, 상기 기준 타임 카운트와 상기 전로에 흐르는 전류의 주파수가 동일한 경우 상기 기 설정된 시간은 0.5초임을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제4 단계는, 상기 반 주기 동안에 샘플링된 전류 신호들에 대한 전류 오프셋 연산을 수행하는 제4-1 단계 및, 상기 전류 오프셋 연산 결과 일정 크기 이상의 전류가 검출된 전류 신호들에 대한 실효값을 산출하여 상기 전류 신호의 크기를 산출하는 제4-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제4 단계는, 상기 반 주기 동안에 검출된 전류 크기에 근거하여 상기 기준 카운트를 결정하는 제4-3 단계를 더 포함하며, 상기 기준 카운트는, 상기 검출된 전류 크기가 클수록 작게 결정되는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제5 단계는, 상기 산출된 전류 신호의 크기를 기 설정된 기준 전류와 비교하는 제5-1 단계와, 상기 산출된 전류 신호의 크기가 상기 기 설정된 기준 전류를 초과하는 경우에 상기 고주파 신호의 평균값을 산출하는 제5-2 단계와, 상기 산출된 전류 신호의 크기가 상기 기 설정된 기준 전류 미만인 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 상기 제8 단계로 진행하는 제5-3 단계와, 상기 산출된 고주파 신호의 평균값이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우 상기 전류 신호 및 고주파 신호가 샘플링된 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하였는지 여부를 추정하는 제5-4 단계 및, 상기 산출된 고주파 신호의 평균값이 기 설정된 기준값 미만인 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 상기 제8 단계로 진행하는 제5-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 고주파 신호는, HFCT(High Frequency Current Transformer) 및, 기 설정된 주파수 대역 이상의 고주파 신호만 통과시킬 수 있도록 형성된 HPF(High Pass Filter)를 통해 검출되는 고주파 노이즈 신호임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 아크 감시 장치 및 그 아크 감시 장치 제어 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은, 수십 MHz에서 수백 MHz 대역에서 전체적으로 발생하는 고주파 노이즈를 검출하고 반 주기 동안의 피크 전류와 검출된 고주파 노이즈의 평균값에 근거하여 아크 발생 여부를 추정한다. 그리고 기 설정된 시간 동안에 아크 발생이 추정된 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하는 경우 아크가 발생한 것으로 판별하고 차단기가 구동되도록 트립 제어 신호를 출력할 수 있다. 이에 따라 아크의 발생으로부터 부하 및 내부 전력 장치의 소손을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명은 상기 반 주기 동안에 발생하는 피크 전류의 크기에 따라 상기 아크의 발생 여부를 판별하는 기 설정된 횟수가 조절될 수 있도록 함으로써, 대전류가 흐르는 전로인 경우에는 보다 빠르게 아크의 발생 여부를 판별하고, 소전류가 흐르는 전로인 경우에는 보다 정확하게 아크의 발생 여부를 판별할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 발생 원인에 따른 아크의 유형을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 화이트 노이즈의 형태로 넓은 주파수 대역에서 나타나는 아크 노이즈의 예를 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 통상적인 고주파 아크 노이즈 및 아크 발생 시의 전류 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치에서 아크 발생 여부를 판별하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다
본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이하에서 설명되는 각각의 실시 예들 뿐만 아니라, 실시 예들의 조합은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물 내지 대체물로서, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 해당될 수 있음은 물론이다.
도 1은 발생 원인에 따른 아크의 유형을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하여 살펴보면, 도 1은 활선과 중성선으로 이루어지는 단상 전로에서 아크가 발생하는 예를 보이고 있다. 아크는 상술한 바와 같이 노화나 열화 또는 물리적 손상 등으로 인한 절연 파괴에 의해 발생하는 것으로, 전선의 적어도 일부가 단선되어 단선된 전선의 양단 사이에서 기체를 통전 매개체로 전기적인 방전이 일어나는 현상을 의미할 수 있다. 즉, 전선의 적어도 일부가 단선되었으나, 전기 방전으로 인해 통전이 가능한 상태를 ‘아크’라고 할 수 있다.
이처럼 전로의 일부만 단선된 경우 또는 전로의 전부가 단선된 경우라고 할지라도 기체를 매개로 통전이 이루어질 수 있는 상태인 경우, 상기 단선 되지 않은 일부 부분 또는 통전 매개체가 된 기체를 통해 전원의 전기 에너지가 부하로 공급될 수 있다. 그러나 기체를 통전 매개체로 하여 전류가 흐르는 경우 전기 에너지의 공기 방전이 주변에서 발생하게 되므로 전기 화재가 발생할 수 있다는 위험이 있다.
한편 이러한 아크는 각 전로에서 개별적인 원인으로 발생할 수 있다. 예를 들어 도 1에서 보이고 있는 바와 같이 활선(L선)과 중성선(N선)으로 이루어지는 단상 전로의 경우, 도 1의 (a)에서 보이고 있는 바와 같이 활선과 중성선 중 어느 하나에서만 아크가 발생할 수 있거나, 또는 도 1의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이 모든 전로, 즉 활선과 중성선 모두에서 아크가 발생될 수도 있다.
예를 들어 전로의 노화나 열화와 같은 경우 도 1의 (a)에서 보이고 있는 바와 같이 활선과 중성선 중 어느 하나에서만 아크가 발생할 수 있다. 이와 같이 어느 한 전로에서만 발생하는 아크를, 이하 직렬 아크라고 하기로 한다.
반면 상기 직렬 아크와 달리 도 1의 (b)에서 보이고 있는 바와 같이, 활선과 중성선 모두에서 아크가 발생할 수 있다. 예를 들어 두 개의 전로 모두에 중장비 등에 의한 강한 물리적 압력이 가해지는 경우 두 개의 전로 모두에 물리적 손상이 발생할 수 있으며, 이러한 물리적 손상으로 인해 두 개의 전로 모두에 아크가 발생될 수 있다. 이하 이처럼 두 개의 전로 모두에 발생한 물리적 손상으로 발생하는 아크를 병렬 아크라고 하기로 한다.
한편 이러한 아크가 발생하는 경우 단선된 각 전로의 양 단 사이에 발생하는 방전 현상으로 부하로의 전기 공급이 이루어질 수 있다. 이에 따라 아크가 발생하게 되면 전류의 극성이 전환됨에 따라 기준 전압(예 : 0V)을 가지는 시점인 ZCP(Zero Cross Point)를 중심으로 아크의 크기가 변화하는 특징을 가진다. 보다 자세하게, ZCP와 멀어질수록 아크의 크기가 증가하고, ZCP와 가까워질수록 아크의 크기가 감소하는 주기적인 특징을 가진다.
한편 통상적인 노이즈, 예를 들어 스위칭 노이즈(211)를 포함하는 노이즈 신호는 도 2에서 보이고 있는 노이즈 신호(210)와 같이 주파수가 높아질수록 그 크기가 작아지는 특징을 가진다. 그러나 아크 발생 시에 발생하는 노이즈는 도 2에서 보이고 있는 아크 노이즈 신호(200)와 같이 수십 MHz에서 수백 MHz이르는 넓은 주파수 대역에서 전체적으로 고르게 발생하는 화이트 노이즈(white noise)의 형태로 발생하는 특징을 가진다.
도 3은 이처럼 ZCP(Zero Cross Point)를 중심으로 아크가 변화하는 주기적인 특징을 가지며, 수십 MHz에서 수백 MHz이르는 넓은 주파수 대역에서 발생하는 화이트 노이즈 형태의 병렬 아크를 감시하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치의 구성을 도시한 블록도이다. 그리고 도 4는 아크가 발생하는 경우에 발생하는 고주파 노이즈 신호의 주기적 특성 및 아크 발생 시의 전류 변화를 설명하기 위한 예시도이다.
먼저 도 3을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치는 차단부(350), 전류 검출부(310)와 전압 검출부(320), HFCT(High Frequency Current Transformer)(330)와 필터부(331), 증폭부(332) 및 제어부(300)와, 통신부(360) 메모리(370), 그리고 출력부(380)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한 ZCT(Zero-phase Current Transformer)(340)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 도 3에서 도시된 구성요소들은 아크 감시 장치를 구현하는데 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에 설명되는 아크 감시 장치는 위에서 열거된 구성요소들보다 많거나 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 또한 도 3에 도시된 아크 감시 장치의 각 구성부들은 제어부(300)와 연결될 수 있으며, 제어부(300)에 의해 제어될 수 있다.
먼저 차단부(350)는 아크가 발생한 것으로 판별되거나 누설 전류가 발생되는 경우, 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다. 상기 차단부(350)는 트립 코일(trip coil) 및 상기 트립 코일을 구동하기 위한 구동 회로를 포함할 수 있으며, 상기 구동 회로는 제어부(300)로부터 제공되는 트립 제어 신호에 따라 구동될 수 있다. 즉, 차단부(350)는 제어부(300)로부터 제공되는 트립 제어 신호에 따라 구동되어 부하와 전원 사이의 연결을 차단하는 차단 동작을 수행할 수 있다.
전류 검출부(310)는 전원과 부하를 연결하는 전로에 흐르는 전류량을 검출할 수 있다. 상기 전류 검출부(310)는 상기 전류량을 검출하기 위해 기 설정된 션트(shunt) 저항 또는 LFCT(Low Frequency Current Transformer) 등을 포함할 수 있다. 이 경우 전류 검출부(310)는 션트 저항의 양 단에서 계측되는 전압차, 또는 LFCT에서 검출되는 저주파 전류 신호에 근거하여 상기 전류량을 검출할 수 있다. 또한 상기 전류 검출부(310)는 계측 결과로부터 노이즈를 제거하기 위한 LPF(Low Pass Filter)를 구비할 수 있으며, 계측값을 제어부(300)가 인식 가능한 레벨의 값으로 증폭하기 위한 증폭부를 더 포함할 수 있다.
여기서 상기 션트 저항으로서 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치에서 사용되는 바이메탈(bimetal) 소재의 부품이 상기 션트 저항으로 이용될 수 있다. 이 경우 전류 검출부(310)는 상기 바이메탈 소재 부품의 고유 저항값에 근거하여 상기 전로에 흐르는 전류량을 검출할 수 있다. 이 경우 별도의 션트 저항이 구비되지 않을 수 있다.
그리고 상기 전압 검출부(320)는 상기 전로의 전압 변화를 검출할 수 있다. 이 경우 상기 전로에 흐르는 전류가 단상 전류인 경우라면, 상기 전력선과 상기 내부 선로 사이에 흐르는 전류는, 상기 단상 전류의 주기에 따라 전압 위상이 주기적으로 교번되는 교류 전류일 수 있다. 따라서 상기 전로에서는 ZCP를 중심으로 양(+)의 전압과 음(-)의 전압이 주기적으로 교번될 수 있다. 그러므로 제어부(300)는 상기 전로의 전압 변화에 근거하여 ZCP를 검출할 수 있다.
한편 HFCT(High Frequency Current Transformer)(330)는 전로에 흐르는 전류의 고주파 노이즈 신호를 검출하기 위한 센서로서 상기 전로들 중 어느 하나의 전로가 관통하도록 형성될 수 있다. 그리고 상기 HFCT(330)는 부분 방전 또는 아크가 발생할 때에 발생하는 수십 MHz에서 수백 MHz에 이르는 넓은 고주파 대역의 노이즈 신호를 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 HFCT(330)는 10MHz에서 150MHz 또는 10MHz에서 200MHz 대역에 이르는 고주파 노이즈 신호를 검출할 수 있다.
또한 필터부(331)는 고주파 신호만을 통과시키도록 형성된 HPF(High Pass Filter)로서, 수십 MHz에서 수백 MHz에 이르는 고주파 대역의 신호만을 통과시키는 필터일 수 있다. 또한 필터부(331)는 주파수 마스크 방식으로 특정 주파수를 필터링하는 필터를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 특정 주파수는 생활 노이즈나 부하의 구동시 발생하는 노이즈, 또는 전자파 노이즈(EMC(ElectroMagnetic Compatibility) Noise)에 대응하는 주파수일 수 있다. 즉, 필터부(331)는 고주파 대역의 신호를 통과시키는 필터일 수 있으며, 미리 지정된 적어도 하나의 특정 주파수 대역의 신호가 통과하지 못하도록 필터링하는 필터일 수 있다. 이를 통해 저주파 대역의 신호 뿐만 아니라, 주파수 대역을 미리 알고 있는 노이즈, 예를 들어 생활 노이즈나 부하의 구동 노이즈, 전자파 노이즈 등이 제거될 수 있다.
그리고 증폭부(332)는 필터링된 고주파 노이즈 신호를 수신하고, 수신된 신호를 제어부(300)에서 식별 가능한 레벨의 신호로 증폭할 수 있다. 증폭부(332)는 아날로그 형태의 고주파 전류 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기(ADC, Analog Digital Converter)를 포함할 수 있다. 또한 증폭부(332)는 넓은 입력 전압 범위를 지시할 수 있는 출입력의 전압비가 로그(log) 특성을 나타내는 로그 증폭기(Logarithmic Amplifier)일 수 있다.
그리고 제어부(300)는 아크 감시 장치의 각 구성부를 제어하며 상기 아크 감시 장치의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(300)는 상기 증폭부(332)를 통해 증폭된 고주파 노이즈 신호를 수신할 수 있다. 그리고 일정 시간 동안(예 : 단상 전류의 반주기)에 상기 고주파 노이즈 신호 세기의 변화를 검출하고, 상기 고주파 노이즈 신호의 세기 변화에 따라 아크의 발생 여부를 판별할 수 있다.
먼저 제어부(300)는 전압 검출부(320)를 통해 검출되는 전로의 전압 변화에 근거하여 제로 크로싱 포인트를 검출할 수 있다. 그리고 제로 크로싱 포인트와 제로 크로싱 포인트 사이를, 전로에 흐르는 단상 전류의 반 주기로 검출할 수 있다. 그리고 반 주기 동안 검출되는 전류량에 근거하여 피크 전류량을 산출 및 고주파 노이즈 신호의 평균값을 산출할 수 있다.
도 4의 (a)는 고주파 아크 노이즈의 특성을 나타낸 예시도이고, 도 4의 (b)는 아크의 주기적 패턴에 따른 전류 변화를 나타낸 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하여 살펴보면, 교류 전류의 전류 특성 상 양의 전압에서 음의 전압으로 교차하는 시점, 즉 제로 크로싱 포인트에 근접한 경우, 인접한 아크 접점들 사이의 전압차가 작아질 수 있다. 그리고 ZCP에 도달하는 경우 아크가 발생하지 않을 수 있다. 이처럼 아크 접점들 사이에 아크가 발생하지 않는 단계, 즉 노 아크 단계(411)의 경우, 아크가 발생하지 않음에 따라 고주파 노이즈 신호가 거의 검출되지 않을 수 있다.
그러나 교류 전류의 특성에 따라, 제로 크로싱 포인트를 지나면서 공급되는 전압이 점차 증가할 수 있다. 그러면 아크 접점들 사이의 전압차가 점점 커질 수 있다. 그리고 아크 접점들 사이의 전압차가 일정 수준 이상이 되면, 축적된 전압차로 인한 방전, 즉 아크가 발생할 수 있다. 따라서 제로 크로싱 포인트에 해당하는 노 아크 단계(411)를 지나면서, 전압차의 증가로 인해 아크가 발생하면서 고주파 노이즈 신호의 세기 및 크기가 증가할 수 있다. 이와 같이 아크 접점들 사이의 전압차가 높아짐에 따라 고주파 노이즈 신호의 세기가 증가하는 단계, 즉 아크 스트라이크 단계(412)가 진행될 수 있다.
한편 아크 접점들 사이의 전압차가 더욱 증가하여 기체를 매개로 통전 가능한 수준의 전압에 도달하면, 방전 현상으로 인해 단선된 전로 양측의 아크 접점들 사이에 통전이 이루어질 수 있다. 이 경우 전류가 도통됨에 따라 고주파 노이즈 신호의 세기가 감소할 수 있다. 이처럼 접점 사이의 전압차가 일정 수준에 이름에 따라 기체를 매개로 통전되어 고주파 노이즈 신호가 오히려 감소되는 아크 컨덕트 단계(413)가 진행될 수 있다.
아크 컨덕트 단계(413)에서, 교류 전류의 특성에 따라 전압이 다시 감소하게 되면, 양측 아크 접점들 사이에, 통전이 이루어지기에 충분한 크기의 전압이 형성되지 않을 수 있다. 그러면 전류 도통이 중단되면서 아크 접점들 사이에 흐르던 전류가 공기 중에 방전될 수 있다. 이에 따라 고주파 노이즈 신호의 세기가 다시 증가하는 아크 퀀치스 단계(414)가 진행될 수 있다.
한편 아크 퀀치스 단계(414)에서, 교류 전류의 특성에 따라 전압은 더욱 감소될 수 있다. 그러면 감소되는 전압이 제로 크로싱 포인트에 다시 근접할 수 있으며 이 경우 접점 사이의 전압차는 다시 0에 가까워질 수 있다. 그러면 아크가 발생하지 않는 노 아크 단계(421)가 다시 진행될 수 있다.
이러한 아크의 각 단계별 전류의 크기 변화를 살펴보면, 노 아크 단계와 아크 스트라이크 단계의 경우 기체를 매개로 통전이 이루어지기에는 접점 사이의 전압이 부족한 상태이다. 따라서 노 아크 단계(411, 421)와 아크 스트라이크 단계(412, 422) 및 아크 퀀치스 단계(414, 424)에서는, 전로의 접점 사이에 흐르는 전류가 제한될 수 있다. 그러나 아크 컨덕트 단계(413, 423)에서는 통전이 이루어지는 바, 아크 컨덕트 단계(413, 423)에서 전류 흐름이 급증할 수 있다. 이처럼 전압차로 인하여 양 아크 접점 사이가 전기적으로 연결되어 상기 양 아크 접점 사이에 전류가 흐를 때, 최대값을 가지는 전류가 흐를 수 있다. 이와 같이 상기 아크 컨덕트 단계(413, 423)에서, 전기적 방전에 의한 통전으로 흐르는 최대 전류를 이하 피크(peak) 전류라고 하기로 한다.
한편 제어부(300)는 상기 전압 검출부(320)의 검출 결과. 상기 제로 크로싱 포인트가 검출되면, 다음 제로 크로싱 포인트가 검출될 때까지 전류 및 고주파 노이즈 신호의 샘플링을 시작할 수 있다. 이와 같이 샘플링된 전류 신호 및 고주파 노이즈 신호들은 상기 반 주기 동안의 전류량 및 고주파 노이즈 신호들일 수 있다. 그러면 제어부(300)는 상기 반 주기 동안 검출된 전류량 중에서 상기 피크 전류량을 산출하고, 상기 반 주기 동안 검출된 고주파 노이즈 신호들의 평균값을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 피크 전류량과 상기 고주파 노이즈 신호의 평균값에 근거하여 상기 반 주기 동안의 아크 발생 여부를 추정할 수 있다.
이 경우 제어부(300)는 상기 샘플링된 전류량들 중 기 설정된 크기 이상의 크기를 가지는 전류량들을 상기 피크 전류에 해당하는 전류 샘플들로 검출할 수 있다. 그리고 검출된 전류 샘플들에 대하여 실효값(RMS, Root Mean Square) 연산을 수행하여 상기 피크 전류량을 산출할 수 있다. 그리고 산출된 피크 전류량이 기 설정된 기준 전류량을 초과하는지 여부를 체크할 수 있다.
또한 제어부(300)는 상기 산출된 고주파 노이즈 신호의 평균값이 기 설정된 기준값을 초과하는지 여부를 체크할 수 있다.
그리고 상기 피크 전류량이 기준 전류량을 초과하는 상태에서, 상기 고주파 노이즈 신호의 평균값이 상기 기준값을 초과하는 경우라면 상기 샘플링된 신호들에 대응하는 반 주기 동안에 아크가 발생한 것으로 추정할 수 있다.
그리고 제어부(300)는 상기 기 설정된 시간 동안에, 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 기 설정된 횟수에 도달하였는지 여부를 체크할 수 있다. 그리고 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 기 설정된 횟수에 도달한 경우라면, 상기 반 주기 동안에 아크가 발생한 것으로 판별할 수 있다. 그리고 전원으로부터 부하가 차단되도록 차단부(350)를 구동시키기 위한 트립 제어 신호를 상기 차단부(350)에 출력할 수 있다.
여기서 제어부(300)는 상기 아크 발생이 추정된 횟수에 근거하여 아크 발생 여부를 판별하는 상기 기 설정된 기준 횟수를, 상기 전로를 통해 흐르는 전류의 크기에 따라 다르게 할 수 있다. 이 경우 상기 전로에 흐르는 전류량은 상기 피크 전류량일 수 있다.
이 경우 피크 전류량이 클수록 아크에 미치는 영향이 클 수 있다. 예를 들어 피크 전류량이 클수록 아크에 의해 방전되는 전기량이 많을 수 있다. 이에 따라 화재의 위험성이 보다 높아질 수 있다. 이에 따라 제어부(300)는 피크 전류량이 클수록 상기 기 설정된 기준 횟수를 적게 설정하여, 아크 발생이 추정되는 횟수가 적은 경우에도 부하와 전원 사이의 전기적 연결을 차단할 수 있다.
반면 피크 전류량이 작은 경우 아크에 미치는 영향이 작을 수 있다. 예를 들어 피크 전류량이 작을수록 아크에 의해 방전되는 전기량이 적을 수 있다. 이에 따라 화재 등의 위험성이 보다 낮을 수 있다. 그러나 부하와 전원 사이의 전원이 차단되는 경우 부하가 전기 에너지의 공급을 받을 수 없으므로 사용자에게 예상하지 못한 피해가 발생할 수 있다. 이에 따라 피크 전류량이 작을수록 보다 정확하게 아크 발생 여부를 판별하고, 아크의 발생이 확실한 경우에 한하여 부하와 전원 사이의 전기적 연결이 차단될 수 있도록 상기 기 설정된 횟수가 크게 설정할 수 있다.
한편 메모리(370)는 제어부(300)의 동작을 위한 프로그램을 저장할 수 있고, 상기 아크 감시 장치의 기능 수행을 위해 입력 또는 출력되는 데이터들을 저장할 수 있다. 예를 들어 메모리(370)는 전압 검출부(320)에서 검출되는 전압 변화에 따라 검출되는 ZCP의 정보를 저장할 수 있으며, 전류 검출부(310)에서 샘플링된 전류 신호 및 HFCT(330)에서 샘플링된 고주파 노이즈 신호의 정보를 저장할 수 있다. 또한 피크 전류를 산출하기 위한 전류 오프셋 값의 정보와 ZCP와 ZCP 사이, 즉 반 주기 동안의 샘플들로부터 산출되는 고주파 노이즈 신호의 평균값(신호 세기 평균값)의 정보를 저장할 수 있다.
또한 통신부(360)는 기 설정된 외부 서버 또는 기 설정된 단말기와 유선 또는 무선으로 통신 연결을 수행할 수 있다. 상기 통신부(360)는 계측된 정보를 상기 유선 또는 무선 통신 연결을 통해 상기 외부 서버 또는 기 설정된 외부 단말기에 제공할 수 있다. 여기서 상기 외부 서버는, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치를 관리하는 관리 서버일 수 있으며, 상기 외부 단말기는 기 설정된 사용자의 단말기일 수 있다. 이 경우 상기 사용자의 단말기는 사용자의 이동 단말기나 스마트 폰, 태블릿 PC나 노트북 등 이동 가능한 단말기일 수 있다. 또는 상기 외부 단말기는 스마트 워치나 스마트 글래스 등 사용자가 착용 가능한 웨어러블 디바이스일 수 있다. 또는 상기 외부 단말기는 PC 등 고정된 단말기일 수도 있다.
한편 아크 감시 장치는, 아크 감시 장치의 동작 상태를 나타내기 위한 출력부(380)를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부(380)는 광 출력부 및 음향 신호 출력부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 출력부는 서로 다른 색상의 광을 발광할 수 있는 LED를 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한 음향 출력부는 음향 신호의 출력이 가능한 스피커 또는 버저(buzzer) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 광 출력부의 경우 LED 등에서 발광되는 광을 이용하여 상기 아크 감시 장치의 동작 상태를 나타낼 수 있다. 그리고 음향 출력부의 경우 스피커 등에서 출력되는 음향 신호를 이용하여 상기 아크 감시 장치의 동작 상태를 나타낼 수 있다.
또한 아크 감시 장치는 전로의 누설 전류를 검출하기 위한 ZCT(Zero-phase Current Transformer)(340)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 ZCT는 활선(L선)을 통해 전원에서 부하로 흐르는 전류의 크기와 중성선(N선)을 통해 부하에서 전원으로 흐르는 전류의 크기를 비교하여 그 차이에 따라 누설 전류가 있는지 여부를 판별할 수 있다. 상기 ZCT(340)는 전류 노이즈를 필터링하기 위한 LPF(Low Pass Filter)를 구비할 수 있다. 이 경우 아크 감시 장치는 상기 ZCT(340)의 검출 결과에 근거하여 누설 전류 발생 여부를 검출할 수 있다. 그리고 누설 전류가 발생한 경우 트립 제어 신호를 출력하여 차단 동작을 수행하도록 차단부(350)를 제어할 수 있다.
여기서 상기 누설 전류는 접지에서의 절연 파괴에 의해 발생할 수 있다. 이 경우 절연 파괴는 아크의 발생을 의미하므로, 상기 누설 전류는 접지에서 발생하는 아크, 즉 접지 아크의 발생에 대응할 수 있다. 따라서 누설 전류의 검출은 상기 접지 아크의 발생을 검출하는 것이며, 이에 따라 아크 감시 장치는 접지 아크의 발생 여부를 판별하고, 판별 결과에 따라 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 것일 수 있다.
한편 상기 ZCT(340)는 누설 전류를 검출하기 위한 누설 전류 검출부의 일 예로서, 본 발명이 한정되는 것이 아님은 물론이다. 즉, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치는, 상기 ZCT(340) 대신 얼마든지 누설 전류를 검출할 수 있는 다른 누설 전류 검출부를 이용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치에서 아크 발생 여부를 판별하는 동작 과정을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치의 제어부(300)는 전압 검출부(320)의 검출 결과에 따라 전압의 극성이 전환되는 시점, 즉 전압이 0V에 이르는 시점을 ZCP로 검출할 수 있다. 그리고 ZCP가 검출되면 다음 ZCP가 검출될 때까지 전류 샘플링 및 고주파 노이즈 신호의 샘플링을 시작할 수 있다.
이 경우 ZCP는 교류 전류의 반 주기 마다 주기적으로 발생되므로, ZCP에서 다음 ZCP에 도달할 때까지 샘플링된 전류 신호 및 고주파 노이즈 신호는, 상기 교류 전류의 반 주기 동안에 샘플링된 전류 신호 및 고주파 노이즈 신호일 수 있다. 즉, ZCP를 기준으로, 교류 전류 신호의 반 주기마다 기 설정된 샘플링 간격에 따른 전류 신호와 고주파 노이즈 신호의 샘플링이 이루어질 수 있다.
이를 위해 제어부(300)는 상기 전압 검출부(320)의 전압 변화에 따라 검출되는 ZCP를 인터럽트(interrupt) 신호로 입력받을 수 있다. 그리고 상기 인터럽트 신호가 수신되면, 전류 신호 및 고주파 노이즈 신호의 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 샘플링은 다음 인터럽트 신호가 수신될 때까지, 즉 다음 ZCP가 수신될 때까지 지속될 수 있으며, 다음 인터럽트 신호가 수신되면 샘플링이 새로 다시 시작될 수 있다.
따라서 전류 신호의 반 주기가 경과할 때마다, 각 반 주기 동안 샘플링된 전류 신호들과 고주파 노이즈 신호들이 수집될 수 있다. 도 5는 이와 같이 반 주기 동안 전류 신호 샘플들과 고주파 노이즈 신호 샘플들이 수집된 경우에 진행되는 동작 과정일 수 있다.
도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치의 제어부(300)는, 반 주기 동안의 전류 신호 샘플들과 고주파 노이즈 신호 샘플들이 수집되면, 먼저 전류에 대한 오프셋 연산을 수행할 수 있다. 여기서 상기 전류 오프셋 연산은 피크 전류를 검출하기 위한 전처리 과정으로서, 기준 전류값을 생성하기 위한 연산 과정일 수 있다. 예를 들어 상기 전류 오프셋 연산은 일정 크기 미만의 전류를 기준 전류값, 예를 들어 0A(Ampere)로 연산하는 과정일 수 있다.
상기 전류 오프셋 연산이 완료되면 제어부(300)는 기 설정된 아크 체크 타임 카운트를 기 설정된 카운트 값만큼 증가시킬 수 있다(S500). 여기서 상기 아크 체크 타임 카운트는 기준 시간의 경과 여부를 체크하기 위한 것으로, ZCP와 ZCP 사이, 즉 반 주기가 한 번 경과할 때마다 아크 체크 타임 카운트가 1개씩 증가할 수 있다.
그리고 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 타임 카운트(기준 타임 카운트)에 도달하는 경우, 즉 기 설정된 개수의 반 주기들이 경과되는 동안에 추정된 아크 발생 횟수에 따라 아크의 발생 여부가 판별될 수 있다. 따라서 상기 아크 체크 타임 카운트는 아크 발생이 추정되는 경우, 아크의 발생 여부를 판별하기 위한 기준 시간이 만기되었는지 여부를 판별하기 위한 시간 카운트일 수 있다.
상기 S500 단계에서, 전류 오프셋 연산 및 아크 체크 타임 카운트가 증가되면, 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 수집된 전류 신호 샘플들에 근거하여 피크 전류를 산출할 수 있다(S502).
여기서 상기 피크 전류는 상기 도 4의 (b)에서 설명한 바와 같이, 반 주기 동안에 검출된 전류 중 그 크기가 일정 수준 이상인 전류일 수 있다(예 : 아크 컨덕트 단계(413, 423)에서의 전류). 이 경우 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 수집된 전류 신호의 샘플들 중 그 크기가 일정 크기 이상인 전류 신호들의 전류값에 대한 실효값(예 : RMS)을 산출하여 상기 피크 전류를 산출할 수 있다.
상기 S502 단계에서, 피크 전류가 산출되면, 제어부(300)는 산출된 피크 전류의 크기에 따라 기준 카운트를 설정할 수 있다(S504). 상기 기준 카운트는 아크 발생이 추정되는 경우, 기준 시간 동안에 추정된 아크 발생 횟수에 따라 아크의 발생 여부를 판별하기 위한 기준값일 수 있다.
상기 기준값이 클수록 아크 발생이 추정된 횟수가 많아야 아크로 판별될 수 있다. 따라서 기준값이 클수록 아크 발생 여부가 보다 정밀하게 판별될 수 있다. 반면 기준값이 작으면 아크 추정 횟수가 적은 경우에도 아크가 발생된 것으로 판별되므로, 보다 짧은 시간 내에 아크 발생 여부가 판별될 수 있다.
여기서 상기 피크 전류의 크기가 클수록 강한 아크가 발생할 확률이 높고, 아크의 세기가 클수록 전기 화재 등의 안전사고가 발생할 위험이 높아질 수 있다. 따라서 피크 전류의 크기가 클수록 아크의 발생을 빠르게 판별하여 차단할 필요성이 있다. 그러므로 피크 전류의 크기가 클수록 상기 아크 발생 추정 횟수가 적은 경우에도 아크가 판별될 수 있도록 기준 카운트가 작게 설정될 수 있다.
반면 상기 피크 전류의 크기가 작을수록 아크의 크기가 크지 않을 확률이 높다. 그리고 아크의 세기가 작으면 아크의 발생에 따른 안전사고의 위험도가 낮을 수 있다. 반면 전원과 부하 사이의 회로가 차단되면 부하로의 전원 공급이 차단되어 부하가 구동되지 못함에 따른 피해가 발생할 수 있다. 이에 따라 피크 전류의 크기가 작을수록 아크의 발생을 보다 정확하게 판별할 필요성이 있으며, 따라서 피크 전류가 작을수록 상기 기준 카운트가 크게 설정될 수 있다.
그러므로 제어부(300)는 상기 S502 단계에서 산출되는 피크 전류의 크기에 따라 적응적으로 상기 기준 카운트의 크기를 설정할 수 있다. 바람직하게 제어부(300)는 상기 S502 단계에서 산출된 피크 전류의 크기가 150A 이상인 경우라면 상기 기준 카운트의 크기를 ‘3’으로 설정할 수 있고, 100A 이상 150A 미만인 경우라면 상기 기준 카운트의 크기를 ‘4’로 설정할 수 있다. 또한 75A 이상 100A 미만인 경우라면 상기 기준 카운트의 크기를 ‘5’로 설정할 수 있으며, 75A 미만인 경우라면 상기 기준 카운트의 크기를 ‘6’으로 설정할 수 있다.
이 경우 상기 기준 카운트가 3인 경우라면, 아크 발생이 추정되는 반 주기가 아크 체크 타임 카운트에 따른 기준 시간 내에 3개인 경우를 의미하며, 상기 기준 카운트가 6인 경우라면, 아크 발생이 추정되는 반 주기가 아크 체크 타임 카운트에 따른 기준 시간 내에 6개인 경우를 의미할 수 있다. 즉, 상기 기준 카운트가 3인 경우 또는 6인 경우는, 상기 기준 시간 이내에 아크 발생이 추정되는 반 주기가 3번 또는 6번 검출되는 경우, 아크가 발생한 것으로 판별될 수 있다.
한편 상기 S504 단계에서 기준 카운트가 결정되면, 제어부(300)는 상기 S502 단계에서 산출된 피크 전류가 기 설정된 기준 전류를 초과하였는지 여부를 체크할 수 있다(S506).
그리고 상기 S506 단계의 체크 결과, 상기 피크 전류가 기 설정된 기준 전류를 초과하지 않은 경우라면, 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하지 않은 것으로 추정하고, 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크할 수 있다(S518). 바람직하게 상기 기준 타임 카운트는 60으로 설정될 수 있다. 이 경우 교류 전류의 주파수가 60Hz인 경우에, 상기 기준 타임 카운트가 60개로 설정되는 경우라면, 60개의 반 주기(ZCP 사이에서 ZCP 사이)에 해당하는 시간, 즉 상기 기준 타임 카운트가 만기되는 시간은 0.5초에 대응하는 시간일 수 있다.
상술한 바와 같이 기준 타임 카운트는 반 주기가 경과할 때마다 증가되므로, 교류 전류의 주파수가 더 높은 경우에는 상기 기준 타임 카운트가 동일한 경우에도 상기 기준 타임 카운트에 대응하는 시간은 보다 짧아질 수 있다. 반면 교류 전류의 주파수가 더 낮은 경우에는 상기 기준 타임 카운트가 동일하여도 상기 기준 타임 카운트에 대응하는 시간은 보다 길어질 수 있다.
반면 상기 S506 단계의 체크 결과 산출된 피크 전류가 기 설정된 기준 전류를 초과한 경우라면, 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 수집된 고주파 노이즈 신호 샘플들의 평균값을 산출할 수 있다(S508). 그리고 산출된 고주파 노이즈 신호 샘플들의 평균값이 기 설정된 기준값을 초과하는지 여부를 체크할 수 있다(S510). 여기서 상기 기준값은 고주파 노이즈 신호 샘플들의 평균값에 근거하여 아크의 발생 여부를 추정하기 위한 기준값일 수 있다.
상기 S510 단계의 체크 결과 상기 반 주기 동안의 고주파 노이즈 신호의 세기 평균값이 기 설정된 기준값을 초과하지 않는 경우라면 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하지 않은 것으로 추정할 수 있다. 따라서 상기 S518 단계로 진행하여 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크할 수 있다.
반면 상기 S510 단계의 판별 결과 상기 반 주기 동안에 수집된 고주파 노이즈 신호의 세기 평균이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우라면, 제어부(300)는 상기 반 주기 동안에 아크가 발생한 것으로 추정할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 상기 반 주기 동안의 피크 전류가 기준 전류값을 초과하는 상태에서, 상기 반 주기 동안의 고주파 노이즈 신호의 세기 평균이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우라면, 상기 전류 신호 샘플 및 고주파 노이즈 신호 샘플이 수집된 반 주기 동안에, 아크가 발생한 것으로 추정할 수 있다.
그러면 제어부(300)는 아크 발생 추정에 따라 아크 카운트를 증가시킬 수 있다(예 : 아크 카운트 값 1 증가)(S512). 그리고 현재까지 카운팅된 아크 카운트가 기 설정된 기준 카운트에 도달하였는지 여부, 즉 기 설정된 기준 카운트 이상인지 여부를 체크할 수 있다(S514). 여기서 상기 기준 카운트는, 상기 S514 단계에서, 상기 피크 전류에 따라 결정되는 기준 카운트일 수 있다.
상기 S514 단계의 체크 결과, 현재까지 카운팅된 아크 발생 추정 횟수, 즉 아크 카운트가, 상기 피크 전류에 따라 결정되는 기준 카운트 미만인 경우라면, 제어부(300)는 상기 S518 단계로 진행하여 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크할 수 있다.
그러나 상기 S514 단계의 체크 결과, 현재까지 카운팅된 아크 카운트가, 상기 결정된 기준 카운트 이상인 경우라면, 제어부(300)는 아크가 발생한 것으로 판별할 수 있다. 따라서 부하를 전원으로부터 차단하기 위해 트립 제어 신호를 차단부(350)에 전송할 수 있다(S516). 그러면 차단부(350)의 동작에 따라 전원과 부하 사이의 회로가 개방되어, 부하로의 전력 공급이 차단될 수 있다.
한편 상기 S506 단계에서 피크 전류가 기준 전류 이하인 경우, 또는 상기 S510 단계에서 고주파 노이즈의 평균 세기가 기준값 이하인 경우, 또는 현재까지 카운팅된 아크 카운트가 기준 카운트 미만인 경우라면, 제어부(300)는 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 S518 단계로 진행할 수 있다.
상기 S518 단계의 체크 결과, 현재까지 증가된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하지 않은 경우라면, 제어부(300)는 다시 S500 단계로 진행하여 전류 오프셋 연산을 수행하고 아크 체크 타임 카운트를 증가시킬 수 있다. 즉, 현재까지 아크 체크 타임 카운트가 카운팅된 상태에서 아크 체크 타임 카운트를 1 증가시키고 상기 S500 단계 이하의 과정들을 다시 수행할 수 있다.
반면 상기 S518 단계의 체크 결과, 현재까지 증가된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달한 경우라면, 제어부(300)는 현재까지 카운팅된 아크 체크 타임 카운트를 초기화할 수 있다(S520). 예를 들어 기준 타임 카운트가 60으로 설정된 경우라면, 현재까지 증가된 아크 체크 타임 카운트가 60에 도달할 때에 S518 단계와 S520 단계를 거쳐서 아크 체크 타임 카운트가 0으로 초기화될 수 있다.
그리고 제어부(300)는 현재까지 체크된 아크 카운트 중, 상기 기준 타임 카운트 이전에 체크되었던 아크 카운트를 리셋할 수 있다(S522). 이에 따라 현재까지 카운팅된 아크 카운트 중 기준 타임 카운트(예 : 60) 이전에 카운팅되었던 아크 카운트가 초기화되어, 현재까지 카운팅된 아크 카운트의 개수가 감소될 수 있다.
예를 들어 아크 체크 타임 카운트가 50일 때에 아크 카운트가 카운팅되면, 아크 체크 타임 카운트가 60에 도달할 때 아크 체크 타임 카운트는 다시 0으로 초기화될 수 있다. 그러나 아크 카운트는 1이 카운팅된 상태를 그대로 유지할 수 있다.
그리고 아크 체크 타임 카운트가 다시 20이 되었을 때 아크 카운트가 카운팅되는 경우 아크 카운트는 2로 증가될 수 있다. 또한 아크 체크 타임 카운트가 59일 때 아크 카운트가 카운팅되는 경우 아크 카운트는 3으로 증가될 수 있다. 이러한 상태에서 아크 체크 타임 카운트가 다시 60이 되는 경우 아크 체크 타임 카운트는 다시 0으로 초기화될 수 있다.
그런데 이 경우 현재까지 카운팅된 아크 카운트 중, 첫 번째로 카운팅된 아크 카운트는 아크 체크 타임 카운트가 0으로 초기화된 시점으로부터 60 아크 체크 타임 카운트(기준 타임 카운트) 이전에 카운팅된 아크 카운트일 수 있다. 위의 예의 경우 상기 첫 번째 아크 카운트는 아크 체크 타임 카운트가 70개에 대응하는 시간 전에 카운팅된 아크 카운트일 수 있다. 이에 제어부(300)는 상기 S522 단계에서, 현재까지 카운팅된 아크 카운트 중 상기 기준 타임 카운트 이전에 발생한 아크 카운트를 초기화할 수 있다.
즉, 상기 첫 번째 아크 카운트가 초기화되면서, 아크 카운트는 3에서 2로 감소될 수 있다. 그리고 제어부(300)는 상기 기준 타임 카운트 이전에 카운팅된 아크 카운트가 초기화된 상태에서 다시 S500 단계로 진행하여 전류 오프셋 연산을 수행하고 아크 체크 타임 카운트를 증가시킬 수 있다. 즉, 상기 일부의 아크 카운트가 초기화되어 나머지 아크 카운트가 유지되는 상태에서 아크 체크 타임 카운트를 1 증가시키고 상기 S500 단계 이하의 과정들을 다시 수행할 수 있다.
이를 위해 제어부(300)는 아크 카운트가 카운팅될 때마다 카운팅된 아크 카운트에 대응하는 아크 체크 타임 카운트의 정보를 메모리(370)에 저장할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시 예에 따른 아크 감시 장치는 반 주기 동안에 산출된 피크 전류가 기 설정된 기준 전류를 초과하는 상태에서, 상기 반 주기 동안에 수집된 고주파 노이즈 신호의 세기 평균값이 기준값을 초과하는 경우에 아크가 발생한 것으로 추정할 수 있다. 그리고 아크 발생이 추정된 횟수가 기준 시간(아크 체크 타임 카운트에 따라 결정되는 시간) 동안에, 상기 피크 전류에 따라 산출되는 기준 카운트 이상인 경우에 아크가 발생한 것으로 판별하여 부하를 전원으로부터 차단할 수 있다. 이 경우 본 발명은 상기 피크 전류가 작을수록 상기 기준 카운트의 값을 크게 함으로써 아크 판별 정확도를 높일 수 있으며, 상기 피크 전류가 클수록 상기 기준 카운트의 값을 작게 함으로써 보다 빠르게 아크 판별 속도를 높일 수 있다.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 전로에 흐르는 전류로부터 고주파 신호를 검출하는 고주파 신호 검출부;
    상기 전로를 차단하여 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 차단부;
    상기 전로의 전압 변화를 검출하는 전압 검출부;
    상기 전로의 전류 변화를 검출하는 전류 검출부; 및,
    상기 전압 변화로부터 전압의 위상 교번에 따라 기준 전압을 가지는 시점인 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 검출하고, 검출된 제로 크로싱 포인트와 제로 크로싱 포인트 사이에 해당하는 상기 전류의 반 주기 동안 검출된 전류 크기와 상기 고주파 신호의 세기 평균에 근거하여 상기 반 주기 동안에 아크(ARC)의 발생 여부를 추정하며, 아크 발생이 추정된 횟수가 기 설정된 기준 횟수 이상인지 여부에 근거하여 상기 전로에 아크가 발생하였는지 여부를 판별 및, 판별 결과에 따라 상기 전로를 차단하도록 상기 차단부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 반 주기 동안에 검출된 전류 크기에 근거하여 상기 기준 횟수를 결정하며,
    상기 기준 횟수는,
    상기 검출된 전류 크기가 클수록 작게 결정되는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 반 주기 동안에 샘플링된 전류 신호들에 대한 전류 오프셋 연산을 수행하고, 일정 크기 이상의 전류가 검출된 전류 신호들에 대한 실효값을 산출하여 상기 전류 크기를 산출하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 반 주기가 기 설정된 횟수만큼 반복하는 시간 동안 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 상기 기준 횟수 이상인지 여부에 근거하여, 상기 전로에 아크가 발생하였는지 여부를 판별하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    기 설정된 횟수만큼 상기 반 주기가 반복하는 시간 동안 상기 아크 발생이 추정된 횟수가 상기 기준 횟수 미만인 경우, 현재까지 카운팅된 아크 발생 추정 횟수 중, 상기 기 설정된 횟수만큼 상기 반 주기가 반복된 시간 이전에 카운팅된 아크 발생 추정 횟수를 차감하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크 감시 장치는,
    누설 전류를 검출하기 위한 ZCT(Zero-phase Current Transformer)를 더 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 ZCT의 검출 결과에 근거하여 상기 전로의 누설 전류 발생 여부를 더 판별 및, 판별 결과에 따라 상기 차단부를 더 제어하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전압 검출부의 전압 변화에 따라 검출되는 상기 제로 크로싱 포인트를 인터럽트(interrupt) 신호로 입력받고, 인터럽트 신호가 수신되면 전류 신호와 고주파 신호의 샘플링을 시작하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 고주파 신호 검출부는,
    HFCT(High Frequency Current Transformer) 및, 기 설정된 주파수 대역 이상의 고주파 신호만 통과시킬 수 있도록 형성된 HPF(High Pass Filter)를 포함하여 형성되고,
    상기 전류 검출부는,
    션트(Shunt) 저항 및 LFCT(Low Frequency Current Transformer) 중 적어도 하나를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치.
  9. 전로에 흐르는 전류의 전압 변화에 따라 기준 전압을 가지는 시점인 제로 크로싱 포인트(Zero Crossing Point)를 검출하는 제1 단계;
    제로 크로싱 포인트가 검출되면 검출된 제로 크로싱 포인트와 제로 크로싱 포인트 사이에 해당하는 상기 전류의 반 주기 동안의 전류 신호 및 고주파 신호를 샘플링하는 제2 단계;
    경과 시간을 체크하기 위한 아크 체크 타임 카운트를 증가시키는 제3 단계;
    상기 반 주기 동안의 전류 신호 크기 및 고주파 신호의 평균값을 산출하는 제4 단계;
    산출된 전류 신호의 크기와 고주파 신호 평균값에 근거하여 상기 전류 신호 및 고주파 신호가 샘플링된 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하였는지 여부를 추정하는 제5 단계;
    아크 발생이 추정되는 경우 추정된 아크 발생 횟수를 증가시키고, 현재까지 누적된 아크 발생 횟수가 기준 카운트 이상인지 여부를 체크하는 제6 단계;
    상기 누적된 아크 발생 횟수가 상기 기준 카운트 이상인 경우 상기 전로를 차단하여 전원과 부하 사이의 전기적 연결을 차단하는 제7 단계;
    상기 제5 단계에서 아크 발생이 추정되지 않거나, 상기 제6 단계에서 상기 누적된 아크 발생 횟수가 기준 카운트 미만인 경우 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 제8 단계;
    상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 상기 기준 타임 카운트에 도달하지 않은 경우 상기 제1 단계 및 상기 제1 단계 이후의 단계들을 다시 수행하는 제9 단계; 및,
    상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 상기 기준 타임 카운트에 도달한 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트를 초기화하고 상기 제1 단계 및 상기 제1 단계 이후의 단계들을 다시 수행하는 제10 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제10 단계는,
    상기 누적된 아크 발생 횟수 중, 기 설정된 시간 이전에 카운팅된 횟수를 차감하는 제10-1 단계를 더 포함하며,
    상기 기 설정된 시간은,
    상기 반 주기가 상기 기준 타임 카운트의 개수만큼 반복되는 경우에 대응하는 시간임을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기 설정된 시간은,
    상기 전로에 흐르는 전류의 주파수에 따라 결정되며, 상기 기준 타임 카운트와 상기 전로에 흐르는 전류의 주파수가 동일한 경우 상기 기 설정된 시간은 0.5초임을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제4 단계는,
    상기 반 주기 동안에 샘플링된 전류 신호들에 대한 전류 오프셋 연산을 수행하는 제4-1 단계; 및,
    상기 전류 오프셋 연산 결과 일정 크기 이상의 전류가 검출된 전류 신호들에 대한 실효값을 산출하여 상기 전류 신호의 크기를 산출하는 제4-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제4 단계는,
    상기 반 주기 동안에 검출된 전류 크기에 근거하여 상기 기준 카운트를 결정하는 제4-3 단계를 더 포함하며,
    상기 기준 카운트는,
    상기 검출된 전류 크기가 클수록 작게 결정되는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  14. 제9항에 있어서, 상기 제5 단계는,
    상기 산출된 전류 신호의 크기를 기 설정된 기준 전류와 비교하는 제5-1 단계;
    상기 산출된 전류 신호의 크기가 상기 기 설정된 기준 전류를 초과하는 경우에 상기 고주파 신호의 평균값을 산출하는 제5-2 단계;
    상기 산출된 전류 신호의 크기가 상기 기 설정된 기준 전류 미만인 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 상기 제8 단계로 진행하는 제5-3 단계;
    상기 산출된 고주파 신호의 평균값이 기 설정된 기준값을 초과하는 경우 상기 전류 신호 및 고주파 신호가 샘플링된 상기 반 주기 동안에 아크가 발생하였는지 여부를 추정하는 제5-4 단계; 및,
    상기 산출된 고주파 신호의 평균값이 기 설정된 기준값 미만인 경우 상기 누적된 아크 체크 타임 카운트가 기 설정된 기준 타임 카운트에 도달하였는지 여부를 체크하는 상기 제8 단계로 진행하는 제5-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 고주파 신호는,
    HFCT(High Frequency Current Transformer) 및, 기 설정된 주파수 대역 이상의 고주파 신호만 통과시킬 수 있도록 형성된 HPF(High Pass Filter)를 통해 검출되는 고주파 노이즈 신호임을 특징으로 하는 아크 감시 장치의 제어 방법.
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