KR20220061754A - Arc detecting device of power supply system and arc detecting method using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전원시스템의 아크 검출 장치 및 이를 이용한 아크 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an arc detection device for a power supply system and an arc detection method using the same.
일반적으로 전원시스템에는 220V의 전압을 이용하여 동작되는 다양한 부하가 직병렬로 연결되어 있다. 그리고, 정상 상태인 경우에는 안전하게 전기를 사용할 수 있지만, 여러가지 원인으로 인해서 다양한 사고가 발생하게 된다. In general, various loads operated using a voltage of 220V are connected in series and parallel to a power system. In addition, electricity can be safely used in a normal state, but various accidents occur due to various causes.
특히, 보호가 필요한 사고는 단락사고, 지락사고, 아크사고가 가장 대표적이다. 단락사고와 지락사고의 경우 차단기와 같은 보호장비로 사고에 대비하고 있지만, 아크사고의 경우 그 대책에 대한 신뢰성이 부족한 상황이다. In particular, the most representative accidents requiring protection are short circuit accidents, ground fault accidents, and arc accidents. In case of short circuit and ground fault accidents, protective equipment such as circuit breakers are used to prepare for accidents, but in the case of arc accidents, the reliability of the countermeasures is insufficient.
이러한 아크사고는 전로의 손상이나 노화, 커넥터의 느슨해짐 등으로 인해 발생한다. 아크사고가 발생하면 신속하게 조치하지 않을 경우 아크에서 발생하는 높은 에너지로 인해 화재 사고가 발생할 수 있다. 또한, 이로 인해 심각한 인명 및 재산피해를 일으킬 수 있기 때문에, 아크 사고에 대한 대책이 필요하다. These arc accidents occur due to damage or aging of the converter, or loosening of connectors. When an arc accident occurs, if not taken promptly, a fire accident may occur due to the high energy generated by the arc. In addition, since this can cause serious human life and property damage, countermeasures against arc accidents are required.
재래시장에서의 화재는 꾸준히 발생하고 있다. 또한, 최근에는 태양광 발전 시스템에서도 화재사고가 발생하고 있다. 해당 화재의 원인은 전기사고에 의한 화재이며 특히, 아크에 의한 원인으로 나타나고 있다.Fires in traditional markets are constantly occurring. In addition, fire accidents have recently occurred in solar power generation systems. The cause of the fire is a fire caused by an electrical accident, and in particular, it appears to be caused by an arc.
이러한 아크 사고에 대한 대책으로 아크 검출기를 통해 아크를 검출할 수 있으며, 지금까지 아크를 검출하는 다양한 방법이 제안되었다. 예를 들어, 대표적인 방법으로는 광센서를 이용하는 방법, 온도센서를 이용하는 방법, 압력의 변화를 감지하는 방법, 음향신호를 감지하는 방법, 전기신호를 감지하는 방법 등이 있다. As a countermeasure against such an arc accident, an arc can be detected through an arc detector, and various methods for detecting the arc have been proposed so far. For example, representative methods include a method of using an optical sensor, a method of using a temperature sensor, a method of detecting a change in pressure, a method of detecting an acoustic signal, a method of detecting an electric signal, and the like.
그 중에서도 분기된 영역의 전원시스템 내에서의 아크 사고를 감지하는 방법으로는 전기신호를 감지하는 방법이 제일 효과적이다. 전기신호를 감지하는 방법은 전원시스템의 전압 혹은 전류를 측정하여 해당 신호의 변화에 기반을 둔 검출법이다. Among them, the method of detecting an electric signal is the most effective as a method of detecting an arc accident in the power system of a branched area. The method of detecting an electrical signal is a detection method based on a change in the corresponding signal by measuring the voltage or current of the power system.
하지만 기존의 방법들은 아크사고를 검출함에 있어 신뢰성 문제로 인하여 현장에 적용되는데 많은 문제점과 한계를 갖고 있다. 이에 따라 아크사고를 검출하는데 있어서 오검출 혹은 미검출 비율을 최소화하고, 아크 검출에 대한 신뢰성을 보다 향상시킬 수 있는 아크 검출 방법 및 장치가 요구되고 있는 실정이다.However, existing methods have many problems and limitations when applied to the field due to reliability problems in detecting arc accidents. Accordingly, there is a need for an arc detection method and apparatus capable of minimizing the erroneous or non-detection rate in detecting an arc accident and further improving the reliability of the arc detection.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.Matters described in this background section are prepared to improve understanding of the background of the invention, and may include matters that are not already known to those of ordinary skill in the art to which this technology belongs.
본 발명은 전원시스템에서 발생할 수 있는 아크로 인하여 화재가 발생하기 이전에 아크 사고를 효과적으로 검출할 수 있는 아크 검출 장치 및 아크 검출 방법을 제안하고자 한다. An object of the present invention is to propose an arc detection device and an arc detection method that can effectively detect an arc accident before a fire occurs due to an arc that may occur in a power supply system.
본 발명의 한 실시예에 따른 전원시스템의 아크 검출 장치는 전류센서를 이용하여 전원시스템에 흐르는 전류신호를 측정하는 전류신호 측정 모듈, 상기 전류신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환하는 데이터 변환 모듈, 상기 데이터 변환 모듈에서 변환된 디지털 전류신호를 분석하여 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 도출하는 계산 모듈, 그리고 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하여 아크사고 기준값과 비교하여 비정상적인 아크를 검출하는 아크 검출 모듈을 포함한다.The arc detection apparatus of a power system according to an embodiment of the present invention includes a current signal measuring module for measuring a current signal flowing in a power system using a current sensor, removing noise included in the current signal, and converting an analog current signal to a digital signal. A data conversion module for converting a current signal, a calculation module for analyzing the digital current signal converted by the data conversion module to calculate a power spectral density, and deriving an average power spectral density that is an average value of the power spectral density in an effective frequency range; And it analyzes the average power spectral density and compares it with an arc accident reference value and includes an arc detection module for detecting an abnormal arc.
상기 전원시스템의 아크 검출 장치는 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 상기 전원시스템을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별하는 아크전류 분석모듈을 더 포함할 수 있다.The arc detection device of the power system analyzes the magnitude of the arc current in the effective frequency range, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current using an arc detection algorithm to operate the power system normally. and an arc current analysis module for discriminating an abnormal arc current that may cause an arc accident by breaking the insulation of the power system.
상기 계산 모듈은, 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킨 후에 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 계산할 수 있다.When an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, the calculation module may calculate the average power spectral density after smoothing data in the specific frequency domain.
상기 아크 검출부는, 상기 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하는 기준치 비교부, 그리고 아크 검출의 오검출을 최소화하도록 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하는 아크검출횟수 카운팅부를 포함할 수 있다.The arc detection unit, a reference value comparison unit for comparing the average power spectral density due to the abnormal arc current to an arc accident reference value, and arc detection in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value to minimize erroneous detection of arc detection It may include an arc detection number counting unit for counting the number of times.
상기 아크 검출부는, 상기 아크검출횟수를 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 설정값 이상인 경우에 아크로 판정하는 아크 판정부를 포함할 수 있다.The arc detection unit may include an arc determination unit that compares the number of times of arc detection with a set value, and determines as an arc when the number of times of arc detection is equal to or greater than a set value.
본 발명의 한 실시예에 따른 전원시스템의 아크 검출 방법은 아크 검출 장치가 전원시스템에 발생되는 아크를 검출하는 방법에서, 전류센서를 이용하여 전원시스템에 흐르는 전류신호를 측정하는 단계, 상기 전류신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환하는 단계, 상기 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 유효주파수 범위를 설정하는 단계, 상기 데이터 변환부에서 변환된 디지털 전류신호를 분석하여 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 계산하는 단계, 그리고 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하여 아크를 검출하는 단계를 포함한다.In the arc detection method of a power system according to an embodiment of the present invention, the arc detection device detects an arc generated in the power system, the method comprising the steps of measuring a current signal flowing through the power system using a current sensor, the current signal removing noise included in the , converting an analog current signal to a digital current signal, setting an effective frequency range according to a type of the power system, characteristics of the power system, and a type of load, the data conversion unit Analyzing the converted digital current signal to calculate a power spectral density, calculating an average power spectral density that is an average value of the power spectral density in an effective frequency range, and analyzing the average power spectral density to detect an arc includes
상기 전원시스템의 아크 검출 방법은 아크검출 알고리즘을 이용하여 상기 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 상기 전원시스템을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별하는 단계를 더 포함할 수 있다.The arc detection method of the power system uses an arc detection algorithm to analyze the magnitude of the arc current, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current in the effective frequency range to operate the power system normally. The method may further include distinguishing an abnormal arc current that may cause an arc accident by breaking the current and insulation of the power system.
상기 아크를 검출하는 단계는, 상기 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하는 단계, 아크 검출의 오작동을 최소화하도록 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하는 단계, 그리고 상기 아크검출횟수를 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 설정값 이상인 경우에 아크로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.The detecting of the arc may include comparing the average power spectral density caused by the abnormal arc current to an arc accident reference value, and the number of times of arc detection in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value to minimize malfunction of arc detection. , and comparing the number of times of arc detection with a set value, and determining as an arc when the number of times of arc detection is equal to or greater than a set value.
본 발명에 따르면, 전원시스템에 흐르는 전류신호의 평균전력스펙트럼 밀도를 도출하고, 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값과 비교하여 아크를 검출함으로써, 분기된 전원시스템 내에서 초기에 발생하는 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.According to the present invention, by deriving the average power spectral density of the current signal flowing through the power system and detecting the arc by comparing the average power spectral density with the arc accident reference value, It provides an environment that can improve reliability.
또한, 본 발명은 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 정상적인 아크전류와 비정상적인 아크전류를 구별하고, 비정상적인 아크전류의 평균전력 스펙트럼밀도를 도출하여 아크를 검출함으로써, 불필요한 전원시스템의 차단을 막고 아크사고에 대해서는 신속한 차단 기준을 제공할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention analyzes the magnitude of the arc current, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current in the effective frequency range using an arc detection algorithm to distinguish the normal arc current from the abnormal arc current, and the abnormal arc By detecting the arc by deriving the average power spectral density of the current, it provides an environment that can prevent unnecessary cut-off of the power system and provide a quick cut-off standard for arc accidents.
또한, 본 발명은 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킨 후에 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 계산함으로써, 보다 정확하게 아크사고를 검출하여 오검출 혹은 미검출 확률을 최소화할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, in the present invention, when an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, by calculating the average power spectral density after smoothing the data in the specific frequency domain, the arc accident is more accurately detected and the probability of erroneous or non-detection. environment to minimize
또한, 본 발명은 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하고, 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하여 아크를 검출함으로써, 아크 검출의 오검출을 최소화하고, 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention compares the average power spectral density caused by the abnormal arc current to the arc accident reference value, and detects the arc by counting the number of arc detections in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value, thereby erroneous detection of arc detection Provides an environment that can minimize and improve the reliability of arc accident detection.
또한, 본 발명은 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 유효주파수 범위 및 아크 검출의 아크사고 기준값을 상이하게 설정함으로써, 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention provides an environment in which the reliability of arc accident detection can be improved by differently setting the effective frequency range and the arc accident reference value of arc detection according to the type of power system, the characteristics of the power system, and the type of load. to provide.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원시스템의 아크 검출 및 차단 시스템을 간략히 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실예에 따라 전원시스템의 전류신호를 측정하고, 측정된 전류신호를 데이터 처리한 후에 전력 스펙트럼밀도를 계산하여 아크를 검출하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 특정 주파수 영역에서 발생된 비정상 데이터를 처리하여 정상 데이터로 평활화하는 예를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 아크사고와 정상상태의 전력 스펙트럼밀도를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실예에 따라 유효 주파수 범위를 설정하여 비정상 아크전류를 구분하고, 비정상 아크전류의 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값과 비교한 후 아크검출횟수를 카운팅하여 아크를 검출하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다.1 is a diagram schematically illustrating an arc detection and interruption system of a power supply system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a schematic configuration of an arc detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a process of detecting an arc by measuring a current signal of a power system according to an embodiment of the present invention, calculating a power spectral density after data processing of the measured current signal.
4 is a graph illustrating an example of processing abnormal data generated in a specific frequency domain and smoothing it into normal data according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the power spectrum density of an arc accident and a steady state according to an embodiment of the present invention.
6 is a process of detecting an arc by setting an effective frequency range according to another embodiment of the present invention, classifying an abnormal arc current, comparing the average power spectral density of the abnormal arc current with an arc accident reference value, and counting the number of arc detections It is a flow chart showing briefly.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Prior to this, the configurations shown in the embodiments and drawings described in this specification are only the most preferred embodiment of the present invention and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so they can be substituted at the time of the present application It should be understood that various equivalents and modifications may exist.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in several different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.Since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the bar shown in the drawings, and the thickness is enlarged to clearly express various parts and regions.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Throughout the specification, when a part "includes" a certain element, it means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. In addition, terms such as “…unit”, “…group”, and “module” described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software or a combination of hardware and software. there is.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the embodiment belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. does not
또한, 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description of the embodiment, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the gist of the embodiment, the detailed description thereof will be omitted.
이제 도 1 내지 도 6을 참고하여 본 발명의 한 실시예에 따른 전원시스템의 아크 검출 장치 및 아크 검출 방법에 대하여 상세하게 설명한다.Now, an arc detection apparatus and an arc detection method of a power system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6 .
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전원시스템의 아크 검출 및 차단 시스템을 간략히 도시한 도면이다. 이때, 아크 검출 및 차단 시스템(10)은 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.1 is a diagram schematically illustrating an arc detection and interruption system of a power system according to an embodiment of the present invention. At this time, the arc detection and
도 1을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 및 차단 시스템(10)은 전원시스템(20)에서 발생하는 아크사고로 인한 화재로 인하여 인명과 재산을 보호하기 위해서 사전에 아크 검출 장치(100)를 통해 비정상적인 아크전류를 검출한다. Referring to FIG. 1 , the arc detection and
여기서, 아크(Arc)는 전원시스템(20)의 전극에서 일부 휘발현상이 수반되며 절연체 사이에서 연속적으로 빛을 발하는 방전현상을 말하며, 정상적인 아크와 비정상적인 아크를 포함한다. Here, the arc refers to a discharge phenomenon in which some volatilization is accompanied by an electrode of the
그리고, 정상적인 아크는 전등 스위치나 전동기의 정상적인 동작에서도 발생할 수 있으며, 이는 주위 가연물을 점화 시키지 못하도록 격리되어 있다. 하지만, 비정상적인 아크는 열화된 전선과 배전 계통에서 발생할 수 있으며, 주로 도체간의 공극, 전선의 절연체 등에서 발생하고 전원시스템(20)의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있다.And, a normal arc can occur even in the normal operation of a light switch or electric motor, which is isolated so as not to ignite the surrounding combustibles. However, an abnormal arc may occur in a deteriorated electric wire and a power distribution system, and may occur mainly in a gap between conductors, an insulator of an electric wire, etc., and may cause an arc accident by breaking the insulation of the
그리고 나서, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 및 차단 시스템(10)은 아크 검출 장치(100)를 통해 비정상적인 아크전류를 검출한 경우에 아크 차단 장치(30)를 통해 전원시스템(20)의 회로에 흐르는 아크전류를 차단함으로써, 아크사고를 방지하여 분기된 전원시스템 내에서 초기에 발생하는 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Then, when the arc detection and cut-
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다. 이때, 아크 검출 장치(100)는 본 발명의 실시예에 따른 설명을 위해 필요한 개략적인 구성만을 도시할 뿐 이러한 구성에 국한되는 것은 아니다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of an arc detection apparatus according to an embodiment of the present invention. At this time, the
도 2를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 제어모듈(110), 전류신호 측정모듈(120), 데이터 변환 모듈(130), 아크전류 분석모듈(140), 계산 모듈(150), 그리고 아크 검출 모듈(160)을 포함한다.Referring to FIG. 2 , the
상기 제어모듈(110)은 상기 전원시스템(20)에 흐르는 전류신호를 측정하여 주파수 구간별 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 도출하며, 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하여 아크사고 기준값과 비교하여 아크를 검출하도록 상기 각부의 동작을 제어할 수 있다.The
상기 전류신호 측정모듈(120)은 전류센서(122)를 이용하여 전원시스템(20)에 흐르는 전류신호를 측정한다. 상기 전류센서(122)는 로고스키코일 형태의 전류센서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 전류센서(122)는 상용주파수 범위부터 최대 1MHz 범위까지의 성능을 갖는 제품이 적용될 수 있다. 또한, 전류센서(122)는 아크사고를 검출하고자 하는 분기된 전원시스템(20)의 한 개 선로에 연결될 수 있다.The current
상기 데이터 변환 모듈(130)은 상기 전류신호 측정모듈(120)에서 전류신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환한다. The
그리고, 상기 데이터 변환 모듈(130)은 본 발명의 한 실시예에 따른 노이즈 제거부(132), 그리고 신호 변환부(134)를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 노이즈 제거부(132)는 고역필터를 포함하며, 상기 전류센서(122)로 측정된 전류신호에 포함된 높은 주파수 성분의 노이즈를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 고역필터는 저항, 인덕터, 및 콘덴서 등의 수동소자를 이용한 하드웨어 필터로 구성될 수도 있으며, 필요에 따라 소프트웨어 필터가 적용될 수도 있다.The
상기 신호 변환부(134)는 상기 노이즈 제거부(132)에서 필터처리된 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환할 수 있다. 이는 아크 사고 검출을 위해서 퓨리에 변환과 데이터 처리를 위해 필요한 부분이다. The
그리고, 상기 신호 변환부(134)는 시간 영역의 상기 디지털 전류신호를 주파수영역의 전류신호로 변환할 수 있다. 즉, 상기 디지털 전류신호는 퓨리에 변환을 통해서 주파수영역의 전류신호로 변경될 수 있다. 그리고, 이를 통해서 상기 계산 모듈(150)은 상기 퓨리에 변환을 통해 얻어진 전류신호의 전력 스펙트럼밀도 및 상기 전력스펙트럼 밀도의 평균값을 계산할 수 있다.In addition, the
상기 아크전류 분석모듈(140)은 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석한다. 그리고, 이를 통해서 상기 아크전류 분석모듈(140)은 상기 전원시스템을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별할 수 있다.The arc
그리고, 상기 아크전류 분석모듈(140)은 본 발명의 한 실시예에 따른 유효주파수 설정부(142), 아크전류 분석부(144), 그리고 아크전류 판별부(146)를 포함할 수 있다.In addition, the arc
상기 유효주파수 설정부(142)는 전원시스템(20)의 전기적 특성에 따라 아크 판별을 위한 유효주파수 범위를 설정할 수 있다. 상기 유효주파수 설정부(142)는 상기 전원시스템(20)의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 상기 유효주파수 범위를 상이하게 설정할 수 있다.The effective
보다 구체적으로, 상기 유효주파수 설정부(142)는 전원시스템(20)의 종류(예를 들어, AC, DC), 부하의 종류(예를 들어, 전등부하, 콘센트부하, 펌프, 송풍기, 엘리베이터, 에스컬레이터 등의 동력부하, 또는 공조용 동력부하 등), 전원시스템의 특성(예를 들어, 변압기 특성, 과전압특성, 회로 보호특성, 절연협조) 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 상기 유효주파수 범위는 본 발명의 한 실시예에 따라 10kHz부터 100kHz 범위로 선택될 수 있다. More specifically, the effective
상기 아크전류 분석부(144)는 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간 등을 분석할 수 있다.The arc
상기 아크전류 판별부(146)는 상기 아크전류 분석부(144)의 분석 결과를 이용하여 상기 전원시스템(20)을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별할 수 있다.The arc current determining
상기 계산 모듈(150)은 상기 데이터 변환 모듈(130)에서 변환된 디지털 전류신호를 주파수 구간별로 분석하여 주파수 구간별로 전력 스펙트럼밀도를 계산할 수 있다. 또한, 상기 계산 모듈(150)은 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 도출할 수 있다.The
또한, 상기 계산 모듈(150)은 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 이용하여 다양한 아크 사고 종류에 따른 결과를 확률통계기법을 통하여 정규분포된 평균값 데이터를 얻을 수 있다. In addition, the
그리고, 이 결과로부터 상기 계산 모듈(150)은 평균전력 스펙트럼밀도와 비교해서 아크사고 여부를 결정할 수 있는 아크사고에 대한 아크사고 기준값을 도출할 수도 있다. 여기서, 상기 아크사고 기준값은 상기 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다.And, from this result, the
또한, 상기 계산 모듈(150)은 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킨 후에 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 계산할 수도 있다.Also, when an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, the
그리고, 상기 계산 모듈(150)은 본 발명의 한 실시예에 따른 데이터 평활화부(152), 그리고 전력 스펙트럼밀도 계산부(154)를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 데이터 평활화부(152)는 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킬 수 있다When an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, the
상기 전력 스펙트럼밀도 계산부(154)는 주파수 구간별로 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 도출할 수 있다. 또한, 상기 전력 스펙트럼밀도 계산부(154)는 전원시스템(20)의 전기적 특성을 분석할 수 있다.The power
그리고, 상기 전력 스펙트럼밀도 계산부(154)는 상기 전원시스템(20)의 전기적 특성에 따른 비정상적인 아크전류를 검출할 수 있도록 상기 아크사고 기준값을 도출할 수도 있다. In addition, the power
상기 아크 검출 모듈(160)은 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하고, 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 상기 아크사고 기준값과 비교하여 비정상적인 아크 또는 비정상적인 아크전류를 검출할 수 있다. The
그리고, 상기 아크 검출 모듈(160)은 본 발명의 한 실시예에 따른 기준치 비교부(162), 아크검출횟수 카운팅부(164), 그리고 아크 판정부(166)를 포함할 수 있다.In addition, the
상기 기준치 비교부(162)는 상기 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교할 수 있다. 여기서, 상기 아크사고 기준값은 상기 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다.The reference
상기 아크검출횟수 카운팅부(164)는 아크 검출의 오검출을 최소화하도록 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅할 수 있다.The arc detection
상기 아크 판정부(166)는 상기 아크검출횟수를 기설정된 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 설정값 이상인 경우에 비정상적인 아크로 판정할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 한 실예에 따라 전원시스템의 전류신호를 측정하고, 측정된 전류신호를 데이터 처리한 후에 전력 스펙트럼밀도를 계산하여 아크를 검출하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이때, 이하의 흐름도는 도 1 내지 도 2의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.3 is a flowchart schematically illustrating a process of detecting an arc by measuring a current signal of a power system according to an embodiment of the present invention, calculating a power spectral density after data processing of the measured current signal. In this case, the following flowchart will be described using the same reference numerals in connection with the configuration of FIGS. 1 to 2 .
도 3을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 전원시스템(20)의 전류신호를 측정할 수 있다(S102).Referring to FIG. 3 , the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 필터 등을 통해서 1차적으로 고주파 성분의 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환할 수 있다(S104). 이때, 필터는 하드웨어 혹은 소프트웨어 형태를 모두 포함할 수 있다. 그리고, 필터처리된 시간영역의 디지털 전류신호는 퓨리에 변환을 통해서 주파수영역의 전류신호로 변환될 수 있다.And, the
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킬 수 있다(S106).In addition, when an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, the
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 특정 주파수 영역에서 발생된 비정상 데이터를 처리하여 정상 데이터로 평활화하는 예를 도시한 그래프이다.4 is a graph illustrating an example of processing abnormal data generated in a specific frequency domain and smoothing it into normal data according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 아크검출에 필요한 전력 스펙트럼밀도의 유효주파수 영역은 f1 내지 f3 영역일 수 있다. 그리고, 상기 전력 스펙트럼밀도에는 특정 주파수 대역(예를 들어, f2)에서 불필요한 신호가 함께 포함될 수 있다. Referring to FIG. 4 , an effective frequency region of a power spectral density required for arc detection may be a region f1 to f3. In addition, an unnecessary signal in a specific frequency band (eg, f2) may be included in the power spectral density.
이러한 불필요한 신호는 아주 짧은 주파수 영역에서 매우 높은 전력 스펙트럼밀도 값을 나타나게 된다. 도 4에서는 주파수영역 f2에서 유독 높은 전력 스펙트럼밀도가 나타났으며, 이 현상은 복수로 여러 주파수 값에서 나타날 수도 있다. These unnecessary signals show a very high power spectral density value in a very short frequency range. 4 shows a particularly high power spectral density in the frequency region f2, and this phenomenon may appear at multiple frequency values.
이렇게 발생되는 특정 주파수 영역에서의 전력 스펙트럼밀도는 전력 스펙트럼밀도의 전체 평균값을 구하는 과정에서 평균값을 상향시키는 결과를 가져오기 때문에, 이 부분에 대한 데이터 처리 과정이 요구된다. Since the generated power spectral density in a specific frequency region results in increasing the average value in the process of obtaining the overall average value of the power spectral density, a data processing process for this part is required.
따라서, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 이렇게 원래 데이터에 이상값이 발생한 경우 이상값을 처리하거나 데이터의 평활화시키는 여러 데이터 처리 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 데이터 이상값 감지 방법 혹은 데이터 평활화 방법 등을 적용할 수 있으며, 필요에 따라 통계적 기법을 적용하여 이상값을 평활화시키거나 제거할 수 있다.Accordingly, the
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 특정 주파수 영역에서 매우 높은 전력 스펙트럼밀도가 나타나는 현상을 제거하기 위해서 데이터 평활화 작업을 진행하게 되며, 이를 통해서 데이터 가독성을 향상시킬 수 있다. As described above, the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 계산할 수 있다(S108).And, the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하고, 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 상기 아크사고 기준값과 비교하여 비정상적인 아크를 검출할 수 있다(S110). 예를 들어, 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준치값 이하이면 다시 전류신호를 측정하게 되며, 상기 아크사고 기준값을 초과하게 되면 1차적으로 아크사고로 판별을 하게 된다.Then, the
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 아크사고와 정상상태의 전력 스펙트럼밀도를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing the power spectrum density of an arc accident and a steady state according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 아크 사고인 경우와 정상상태인 경우의 전류신호에 대한 주파수 영역에서의 전력 스펙트럼밀도를 나타낸다. 도 5에서와 같이, 아크사고인 경우와 정상상태인 경우 유효주파수범위에서 전력 스펙트럼밀도의 차이가 발생하기 때문에 그 차이를 이용하여 아크 사고를 용이하게 검출할 수 있다. Referring to FIG. 5 , the power spectral density in the frequency domain for the current signal in the case of an arc accident and in a steady state is shown. As shown in FIG. 5, since the difference in power spectral density occurs in the effective frequency range in the case of an arc accident and in the normal state, the arc accident can be easily detected using the difference.
도 6은 본 발명의 다른 실예에 따라 유효 주파수 범위를 설정하여 비정상 아크전류를 구분하고, 비정상 아크전류의 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값과 비교한 후 아크검출횟수를 카운팅하여 아크를 검출하는 과정을 간략히 도시한 흐름도이다. 이때, 이하의 흐름도는 도 1 내지 도 5의 구성과 연계하여 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.6 is a process of detecting an arc by setting an effective frequency range according to another embodiment of the present invention, classifying an abnormal arc current, comparing the average power spectral density of the abnormal arc current with an arc accident reference value, and counting the number of arc detections It is a flow chart showing briefly. In this case, the following flowchart will be described using the same reference numerals in connection with the configuration of FIGS. 1 to 5 .
도 6을 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 전류센서(122)를 이용하여 전원시스템(20)에 흐르는 전류신호를 측정할 수 있다(S202).Referring to FIG. 6 , the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 비정상적인 아크 발생여부를 판별하기 위한 유효주파수 범위를 설정할 수 있다(S204). 여기서, 유효주파수 범위는 상기 전원시스템(20)의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 상기 유효주파수 범위를 상이하게 설정될 수 있다.And, the
예를 들어, 상기 유효주파수 범위는 전원시스템(20)의 종류(예를 들어, AC, DC), 부하의 종류(예를 들어, 전등부하, 콘센트부하, 펌프, 송풍기, 엘리베이터, 에스컬레이터 등의 동력부하, 또는 공조용 동력부하 등), 전원시스템의 특성(예를 들어, 변압기 특성, 과전압특성, 회로 보호특성, 절연협조) 등에 따라 달라질 수 있다. 특히, 상기 유효주파수 범위는 본 발명의 한 실시예에 따라 10kHz부터 100kHz 범위로 선택될 수 있다. For example, the effective frequency range is the type of power system 20 (eg, AC, DC), the type of load (eg, light load, outlet load, pump, blower, elevator, escalator, etc.) load, or power load for air conditioning), and characteristics of the power system (eg, transformer characteristics, overvoltage characteristics, circuit protection characteristics, insulation coordination), etc. may vary. In particular, the effective frequency range may be selected from 10 kHz to 100 kHz according to an embodiment of the present invention.
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간 등을 분석하여 정상적인 아크전류와 비정상 아크전류를 구분할 수도 있다(S206).And, the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 비정상 아크전류의 전력스펙트럼 밀도를 계산하고, 상기 유효주파수 범위에서의 평균전력 스펙트럼 밀도를 계산할 수 있다(S208). 여기서, 상기 평균전력 스펙트럼 밀도는 상기 유효주파수 범위에서 상기 비정상 아크전류의 전력스펙트럼 밀도에 대한 평균값을 포함할 수 있다.Then, the
또한, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값과 비교하여 아크사고 발생여부를 판단할 수 있다(S210).In addition, the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 경우에 아크검출횟수를 카운팅하고, 아크 검출의 오검출을 최소화하기 위해서 그 다음 신호의 전류신호에 대한 아크검출을 하게 된다(S212).Then, the
그리고, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치(100)는 상기 아크검출횟수를 기설정된 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 상기 설정값을 초과하는 경우에는 아크 사고로 판정하여 아크를 검출하게 된다(S214, S216).And, the
이와 같이, 본 발명의 한 실시예에 따른 아크 검출 장치 및 아크 검출 방법은 전원시스템에 흐르는 전류신호의 평균전력스펙트럼 밀도를 도출하고, 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값과 비교하여 아크를 검출함으로써, 분기된 전원시스템 내에서 초기에 발생하는 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.As described above, the arc detection apparatus and arc detection method according to an embodiment of the present invention derive the average power spectrum density of the current signal flowing in the power system, compare the average power spectrum density with the arc accident reference value, and detect the arc, It provides an environment that can improve the reliability of detecting an arc accident that occurs in the early stage in a branched power system.
또한, 본 발명은 아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 정상적인 아크전류와 비정상적인 아크전류를 구별하고, 비정상적인 아크전류의 평균전력 스펙트럼밀도를 도출하여 아크를 검출함으로써, 불필요한 전원시스템의 차단을 막고 아크사고에 대해서는 신속한 차단 기준을 제공할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention analyzes the magnitude of the arc current, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current in the effective frequency range using an arc detection algorithm to distinguish the normal arc current from the abnormal arc current, and the abnormal arc By detecting the arc by deriving the average power spectral density of the current, it provides an environment that can prevent unnecessary cut-off of the power system and provide a quick cut-off standard for arc accidents.
또한, 본 발명은 특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킨 후에 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 계산함으로써, 보다 정확하게 아크사고를 검출하여 오검출 혹은 미검출 확률을 최소화할 수 있는 환경을 제공한다.In addition, in the present invention, when an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency domain, by calculating the average power spectral density after smoothing the data in the specific frequency domain, the arc accident is more accurately detected and the probability of erroneous or non-detection. environment to minimize
또한, 본 발명은 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하고, 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하여 아크를 검출함으로써, 아크 검출의 오검출을 최소화하고, 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention compares the average power spectral density caused by the abnormal arc current to the arc accident reference value, and detects the arc by counting the number of arc detections in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value, thereby erroneous detection of arc detection Provides an environment that can minimize and improve the reliability of arc accident detection.
또한, 본 발명은 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 유효주파수 범위 및 아크 검출의 아크사고 기준값을 상이하게 설정함으로써, 아크 사고 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 환경을 제공한다.In addition, the present invention provides an environment in which the reliability of arc accident detection can be improved by differently setting the effective frequency range and the arc accident reference value of arc detection according to the type of power system, the characteristics of the power system, and the type of load. to provide.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다. 이러한 기록 매체는 서버뿐만 아니라 사용자 단말에서도 실행될 수 있다.The embodiment of the present invention described above is not implemented only through the apparatus and method, and may be implemented through a program for realizing a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium in which the program is recorded. Such a recording medium may be executed not only in the server but also in the user terminal.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto. is within the scope of the right.
Claims (8)
상기 전류신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환하는 데이터 변환 모듈,
상기 데이터 변환 모듈에서 변환된 디지털 전류신호를 분석하여 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 도출하는 계산 모듈, 그리고
상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하여 아크사고 기준값과 비교하여 비정상적인 아크를 검출하는 아크 검출 모듈
을 포함하는 전원시스템의 아크 검출 장치.A current signal measuring module that measures the current signal flowing through the power system using a current sensor,
a data conversion module that removes noise included in the current signal and converts an analog current signal into a digital current signal;
A calculation module for calculating a power spectral density by analyzing the digital current signal converted by the data conversion module, and deriving an average power spectral density that is an average value of the power spectral density in an effective frequency range, and
An arc detection module that analyzes the average power spectral density and detects an abnormal arc by comparing it with an arc accident reference value
Arc detection device of the power system comprising a.
아크검출 알고리즘을 이용하여 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 상기 전원시스템을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별하는 아크전류 분석모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 장치.In claim 1,
Breaks the insulation of the power system from the normal arc current that operates the power system normally by analyzing the magnitude of the arc current, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current in the effective frequency range using the arc detection algorithm Arc detection device of the power system, characterized in that it further comprises an arc current analysis module for discriminating the abnormal arc current that can cause an arc accident.
상기 계산 모듈은,
특정 주파수 영역에서 비정상적인 전력 스펙트럼밀도가 검출될 경우, 상기 특정 주파수 영역의 데이터를 평활화시킨 후에 상기 평균전력 스펙트럼밀도를 계산하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 장치.In claim 2,
The calculation module is
When an abnormal power spectral density is detected in a specific frequency region, the average power spectral density is calculated after smoothing the data in the specific frequency region.
상기 아크 검출부는,
상기 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하는 기준치 비교부, 그리고
아크 검출의 오검출을 최소화하도록 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하는 아크검출횟수 카운팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 장치.In claim 3,
The arc detection unit,
A reference value comparison unit for comparing the average power spectral density by the abnormal arc current to an arc accident reference value, and
and an arc detection frequency counting unit for counting the number of arc detections in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value to minimize erroneous detection of arc detection.
상기 아크 검출부는,
상기 아크검출횟수를 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 설정값 이상인 경우에 아크로 판정하는 아크 판정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 장치.In claim 4,
The arc detection unit,
and an arc determination unit that compares the number of times of arc detection with a set value and determines as an arc when the number of times of arc detection is equal to or greater than a set value.
전류센서를 이용하여 전원시스템에 흐르는 전류신호를 측정하는 단계,
상기 전류신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 아날로그 전류신호를 디지털 전류신호로 변환하는 단계,
상기 전원시스템의 종류, 상기 전원시스템의 특성, 및 부하의 종류에 따라 유효주파수 범위를 설정하는 단계,
상기 데이터 변환부에서 변환된 디지털 전류신호를 분석하여 전력 스펙트럼밀도를 계산하고, 유효주파수 범위에서 상기 전력 스펙트럼밀도의 평균값인 평균전력 스펙트럼밀도를 계산하는 단계, 그리고
상기 평균전력 스펙트럼밀도를 분석하여 아크를 검출하는 단계
를 포함하는 전원시스템의 아크 검출 방법.In a method for the arc detection device to detect an arc generated in a power system,
Measuring a current signal flowing through the power system using a current sensor;
removing noise included in the current signal and converting the analog current signal into a digital current signal;
setting an effective frequency range according to the type of the power system, the characteristics of the power system, and the type of load;
Calculating a power spectral density by analyzing the digital current signal converted by the data converter, calculating an average power spectral density that is an average value of the power spectral density in an effective frequency range, and
Detecting an arc by analyzing the average power spectral density
Arc detection method of the power system comprising a.
아크검출 알고리즘을 이용하여 상기 유효주파수 범위에서 아크전류의 크기, 아크전류가 검출된 시간 간격 및, 아크전류의 지속시간을 분석하여 상기 전원시스템을 정상동작시키는 정상적인 아크전류와 상기 전원시스템의 절연을 파괴하여 아크사고를 유발할 수 있는 비정상적인 아크전류를 구별하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 방법.In claim 6,
Insulation of the power system from the normal arc current that operates the power system normally by analyzing the magnitude of the arc current, the time interval at which the arc current is detected, and the duration of the arc current in the effective frequency range using an arc detection algorithm The arc detection method of the power system, characterized in that it further comprises the step of discriminating an abnormal arc current that can destroy and cause an arc accident.
상기 아크를 검출하는 단계는,
상기 비정상적인 아크전류에 의한 평균전력 스펙트럼밀도를 아크사고 기준값을 비교하는 단계,
아크 검출의 오작동을 최소화하도록 상기 평균전력 스펙트럼밀도가 상기 아크사고 기준값을 초과하는 아크검출횟수를 카운팅하는 단계, 그리고
상기 아크검출횟수를 설정값과 비교하고, 상기 아크검출횟수가 설정값 이상인 경우에 아크로 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전원시스템의 아크 검출 방법.In claim 6,
Detecting the arc comprises:
Comparing the average power spectral density due to the abnormal arc current to an arc accident reference value;
Counting the number of arc detections in which the average power spectral density exceeds the arc accident reference value to minimize the arc detection malfunction; and
and comparing the number of times of arc detection with a set value, and determining as an arc when the number of times of arc detection is equal to or greater than a set value.
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