KR101991139B1 - Dc 아크와 부하 스위칭 잡음을 구분하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Dc 아크와 부하 스위칭 잡음을 구분하는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 구분할 수 있는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 시스템 및 방법이 제공된다. 이 시스템 및 방법은, 복수의 미리 결정된 시간 구간 내에, 적어도 미리 결정된 시간 구간마다의 PC(pulse count) 및 미리 결정된 시간 구간마다의 PD(pulse duration)를 결정할 수 있고, 여기서 PC 및 PD는, 각각, DC 전력 시스템에서의 잠재적인 아킹 이벤트의 수 및 세기에 대응할 수 있다. 이 시스템 및 방법은 하나 이상의 아크 장애(arc fault) 검출 알고리즘을 사용하여, PC 및 PD를 처리하고, 그에 의해 DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분할 수 있다.

Description

DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 구분하는 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS OF DISCRIMINATING DC ARCS AND LOAD SWITCHING NOISE}
본 출원은 일반적으로 전기 회로에서의 아킹(arcing)을 검출하는 것에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 DC(direct current) 전력 시스템에서 아킹(arcing)과 부하 스위칭 잡음(load-switching noise)을 구분하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근에, PV(photovoltaic) 시스템 등의 DC 전력 시스템이 배터리를 충전하는 것으로부터 AC(alternating current) 그리드에 전력을 공급하는 것에 이르는 가정 및 산업 응용에서 점점 더 이용되고 있다. 이러한 PV 시스템은 하나 이상의 PV 스트링(PV string)을 형성하기 위해 직렬로 연결되어 있는 복수의 PV 모듈(예컨대, 태양광 패널)을 포함할 수 있다. 다수의 PV 스트링이 병렬로 연결될 수 있고, 궁극적으로 충전기 또는 인버터 부하를 구동하기 위해 콤바이너 박스(combiner box)을 통해 라우팅될 수 있다. 통상적인 PV 시스템에서, 각각의 PV 모듈은 50 Vdc에서 최대 약 10 암페어의 전류 출력을 발생시키도록 구성되어 있을 수 있고, 각각의 PV 스트링은, PV 스트링 상에 연결되어 있는 PV 모듈의 수에 따라, 최대 약 1000 Vdc 이상의 전압 출력을 생성하도록 구성되어 있을 수 있다. 게다가, 병렬로 연결되어 있는 PV 스트링들은 통상적인 PV 시스템의 총 전류 출력을 최대 약 200 암페어 이상으로 증가시키도록 구성되어 있을 수 있다.
앞서 기술한 PV 시스템과 같은 DC 전력 시스템이 비교적 높은 전류 및 전압 출력을 발생시키도록 구성되어 있을 수 있기 때문에, 이러한 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 시스템 및 방법이 필요하다. 예를 들어, 전류 출력 및 전압 출력이, 각각, 200 암페어 및 1000 Vdc 정도일 수 있는 통상적인 PV 시스템에서, PV 전력 케이블을 분리시키는 것에 의해 직렬 아킹(series arcing)이 생성될 수 있고, PV 전력 케이블을 단락시키는 것에 의해 병렬 아킹(parallel arcing)이 생성될 수 있으며, PV 전력 케이블을 접지에 단락시키는 것에 의해 지락 아킹(ground fault arcing)이 생성될 수 있다. 그렇지만, 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 공지된 시스템 및 방법은 지금까지는 일반적으로 직렬 아킹, 병렬 아킹, 지락 아킹 등과 충전기 부하, 인버터 부하, DC-DC 부하 스위칭, DC-AC 부하 스위칭, DC 분리 스위치(DC disconnect switch), RF(radio frequency) 픽업(pickup), DC 전력선 통신 등에 의해 발생된 잡음을 고수준의 신뢰성으로 구분할 수 없었다.
본 출원에 따르면, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분할 수 있는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 시스템 및 방법이 개시되어 있다. DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 한가지 이러한 시스템은 전류 센서, 정류기, 필터, 비교기, 펄스 적분기, 및 프로세서를 포함한다. 전류 센서는 PV(photovoltaic) 시스템 등의 DC 전력 시스템의 전류 출력을 모니터링하고, 하나 이상의 상당한 di/dt 이벤트(이는 어쩌면 하나 이상의 아킹 이벤트를 나타낼 수 있음)를 나타내는 고주파 AC 전류 정보를 포함하는 신호를 제공한다. 정류기는 전류 센서로부터 AC 전류 정보를 포함하는 신호를 수신하고, 신호의 정류된 버전을 차후의 필터링을 위해 필터에 제공한다. 유의할 점은, AC 전류 정보를 포함하는 신호가, 다른 대안으로서, 정류되기 전에 필터링될 수 있다는 것이다. 비교기는 필터링된 신호를 수신하고, 잠재적인 아킹 이벤트에 응답하여, 하나 이상의 펄스를 발생시킨다. 펄스 적분기는 비교기로부터 펄스를 수신하고, 각각의 펄스의 지속기간을 나타내는 출력을 발생시킨다. 프로세서도 역시 비교기로부터 펄스를 수신하고, 복수의 미리 결정된 시간 구간 내에서, 미리 결정된 시간 구간마다의 PC(pulse count, 펄스 카운트)(이는 잠재적인 아킹 이벤트의 수에 대응할 수 있음)를 결정한다. 프로세서는 또한 펄스 적분기에 의해 발생된 출력을 수신하고, 각각의 미리 결정된 시간 구간 내에서, 미리 결정된 시간 구간마다의 PD(pulse duration, 펄스 지속기간)(이는 각각의 잠재적인 아킹 이벤트의 세기에 대응할 수 있음)를 결정한다. 프로세서는 이어서 DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 더 잘 구분하기 위해, 하나 이상의 아크 장애(arc fault) 검출 알고리즘을 사용하여, PC 및 PD를 처리한다.
한 측면에서, 프로세서는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, 2개의 변수, 즉 APC(average pulse count, 평균 펄스 카운트) 및 APDF(average pulse duration fluctuation, 평균 펄스 지속기간 변동)의 값을 계산한다. 예를 들어, 프로세서는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서 가장 최근의 시간 구간에 대한 PD와 가장 최근의 시간 구간보다 1개, 2개, 또는 그 이상의 시간 구간 앞서 일어나는 시간 구간에 대한 PD의 차의 절대값을 취함으로써, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, PDF(pulse duration fluctuation, 펄스 지속기간 변동)를 계산할 수 있다. 프로세서는 또한, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서 APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 예를 들어, 각각의 시간 구간 동안 APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것으로 프로세서가 판정하는 경우, 프로세서는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있고; 그렇지 않은 경우, 프로세서는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 프로세서는 복수의 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 또는 0)의 평균을 구하고, 각각의 출력들의 평균이 제2 지정된 문턱값을 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어났을 가능성이 있는 것으로 가정하고, 프로세서는 이러한 아킹을 나타내는 다른 출력을 발생시킨다. 이러한 방식으로, 프로세서는 다수의 시간 구간들에 걸쳐 PDF를 평가할 수 있고, 프로세서가 다수의 시간 구간들에 걸쳐 PDF가 높은 것으로 판정하는 경우, 프로세서는 실제의 아킹이 일어났을 가능성이 있다는 것을 나타내는 출력을 발생할 수 있다.
다른 측면에서, 프로세서는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, 3개의 변수, 즉 APC, APDF, 및 APDM(average pulse duration modulation, 평균 펄스 지속기간 변조)의 값을 계산한다. 예를 들어, 프로세서는 각각의 미리 결정된 시간 구간 동안, 시간 구간의 1/4 구간으로, 4개의 PD 측정치 PD1, PD2, PD3, PD4를 취하고 각각의 시간 구간의 끝에서 다음과 같이 APDM을 계산하는 것에 의해,
APDM = | APD1 + APD2 - APD3 - APD4 | + | APD1 - APD2 - APD3 + APD4 |
― 여기서 "APD1"은, 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 걸쳐, "PD1" 측정치들의 평균이고, "APD2"는 "PD2" 측정치들의 평균이며, "APD3"는 "PD3" 측정치들의 평균이고, "APD4"는 "PD4" 측정치들의 평균임 ―, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, APDM을 계산할 수 있다. 프로세서는 또한, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는지, 및 APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것으로 판정되는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 예를 들어, 프로세서가, 각각의 시간 구간 동안, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것으로 판정하는 경우, 프로세서는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있고; 그렇지 않은 경우, 프로세서는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 프로세서는 복수의 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 또는 0)의 평균을 구하고, 각각의 출력들의 평균이 제3 지정된 문턱값을 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어났을 가능성이 있는 것으로 가정하고, 프로세서는 이러한 아킹을 나타내는 다른 출력을 발생시킨다. 이러한 방식으로, 프로세서는 실제의 아킹와 매우 잡음이 많은 부하[그리드 연계형(grid-tied) 인버터 부하 등]를 신뢰성있게 구분할 수 있다.
추가의 측면에서, 프로세서는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, 5개의 변수, 즉 APC, APDF, APDM, APD(average pulse duration, 평균 펄스 지속기간), 및 APCF(average pulse count fluctuation, 평균 펄스 카운트 변동)의 값을 계산한다. 예를 들어, 프로세서는 가장 최근의 시간 구간에 대한 PC와 가장 최근의 시간 구간보다 1개, 2개, 또는 그 이상의 시간 구간 앞서 일어나는 시간 구간에 대한 PC의 차의 절대값을 취함으로써, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, APCF를 계산할 수 있다. 프로세서는 또한, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는지, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는지, APCF/APC의 비가 제3 지정된 문턱값을 초과하는지, APDF/APD의 비가 제4 지정된 문턱값을 초과하는지, APC가 제5 지정된 문턱값을 초과하는지, 그리고 APD가 제6 지정된 문턱값을 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하며, APCF/APC의 비가 제3 지정된 문턱값을 초과하고, APDF/APD의 비가 제4 지정된 문턱값을 초과하며, APC가 제5 지정된 문턱값을 초과하고, APD가 제6 지정된 문턱값을 초과하는 것으로 판정되는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 따라서, 프로세서는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있고; 그렇지 않은 경우, 프로세서는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 프로세서는 복수의 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 또는 0)의 평균을 구하고, 각각의 출력들의 평균이 제7 지정된 문턱값을 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어난 것으로 가정하고, 프로세서는 이러한 아킹을 나타내는 다른 출력을 발생시킨다. 이러한 방식으로, DC 전력 시스템에서, 아킹 대 부하 잡음을 나타내는 어떤 최소 레벨의 정규화된 평균 변동(normalized average fluctuation)이 있도록 할 수 있다.
복수의 미리 결정된 시간 구간 내에, 적어도 미리 결정된 시간 구간마다의 PC(pulse count) 및 미리 결정된 시간 구간마다의 PD(pulse duration)를 결정하고 - 여기서 PC 및 PD는, 각각, DC 전력 시스템에서의 잠재적인 아킹 이벤트의 수 및 세기에 대응할 수 있음 -, 이어서 하나 이상의 아크 장애 검출 알고리즘을 사용하여 PC 및 PD를 처리함으로써, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 개시된 시스템 및 방법은 DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분할 수 있다.
본 발명의 다른 특징들, 기능들 및 측면들은 이하의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
본 명세서에 포함되어 그의 일부를 구성하는 첨부 도면들은 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예를 나타내고 있으며, 상세한 설명과 함께, 이 실시예들을 설명한다.
도 1a는 통상적인 PV(photovoltaic) 시스템의 블록도.
도 1b는 다양한 유형의 아킹이 일어날 수 있는 위치를 추가로 나타내고 있는, 도 1a의 PV 시스템을 나타낸 도면.
도 1c는 도 1b에 나타내어져 있는 다양한 유형의 아킹을 검출하는 아크 장애 검출기가 있을 수 있는 위치를 추가로 나타내고 있는, 도 1a의 PV 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 출원에 따른, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 예시적인 시스템의 블록도.
도 3a는 도 2의 시스템을 사용하여, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제1 예시적인 방법의 흐름도.
도 3b는 도 2의 시스템을 사용하여, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제2 예시적인 방법의 흐름도.
도 3c는 도 2의 시스템을 사용하여, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제3 예시적인 방법의 흐름도.
도 4a 내지 도 4d는 도 2의 시스템을 사용하여, 인버터 부하의 기동 동안 및 연속적 인버터 잡음의 존재 하에서의 아킹 동안 발생될 수 있는 예시적인 펄스 스트림 데이터를 나타낸 도면.
도 5a 내지 도 5c는 도 2의 시스템을 사용하여, 다수의 시간 구간의 함수로서 측정되고 계산될 수 있는 예시적인 변수들을 나타낸 도면.
도 6a 내지 도 6c는 도 2의 시스템을 사용하여, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 구분하는 예시적인 기법들을 나타낸 도면.
도 1a는 통상적인 DC 전력 시스템, 구체적으로는, PV(photovoltaic) 시스템(100)을 나타낸 것이다. 이러한 PV 시스템이 배터리를 충전하는 것으로부터 AC 그리드에 전력을 공급하는 것에 이르는 가정 및 산업 응용에서 점점 더 이용되고 있다. PV 시스템(100)은 복수의 PV 모듈들(예컨대, 태양광 패널)(101.1 내지 101.n, 103.1 내지 103.m, 105.1 내지 105.p), 콤바이너 박스(104), 및 부하(106)를 포함하고 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, PV 모듈들(101.1 내지 101.n)은 제1 PV 스트링(102.1)에 직렬로 연결되어 있고, PV 모듈들(103.1 내지 103.n)은 제2 PV 스트링(102.2)에 직렬로 연결되어 있으며, PV 모듈들(105.1 내지 105.n)은 제3 PV 스트링(102.3)에 직렬로 연결되어 있다. 게다가, 제1, 제2 및 제3 PV 스트링(102.1, 102.2, 102.3)은 병렬로 연결되어 있을 수 있고, 궁극적으로 부하(106) - 충전기 부하, 인버터 부하, 또는 임의의 다른 적당한 부하일 수 있음 - 를 구동하기 위해 콤바이너 박스(104)을 통해 라우팅되어 있을 수 있다. 게다가, 도 1a에 도시된 바와 같이, 콤바이너 박스(104)은 각각의 PV 스트링에 대한 스트링 퓨즈(string fuse)(108), 및 서지 보호기(surge protector)(110)를 포함할 수 있다. PV 시스템(100)은 또한 DC 분리 스위치(112)를 포함할 수 있다. 유의할 점은, PV 시스템(100)이, 다른 대안으로서, 임의의 다른 적당한 수의 PV 스트링을 형성하기 위해 직렬로 연결되어 있는 임의의 다른 적당한 수의 PV 모듈들을 포함하도록 구성되어 있을 수 있다는 것이다.
도 1b는 어쩌면 아킹이 발생할지도 모르는 PV 시스템(100) 내의 다수의 예시적인 위치(121 내지 129)를 나타내고 있다. 예를 들어, 어쩌면 위치(121, 125, 129)에서 직렬 아킹이 발생할지도 모르고, 어쩌면 위치(122, 126)에서 병렬 아킹이 발생할지도 모르며, 어쩌면 위치(123, 124, 127, 128)에서 지락 아킹이 발생할지도 모른다. 더욱이, 도 1c는 이러한 잠재적인 아킹을 검출하기 위해 AFD(arc fault detector, 아크 장애 검출기)(132, 134, 136)가 위치해 있을 수 있는 PV 시스템(100) 내의 몇개의 예시적인 위치를 나타내고 있다. 예를 들어, AFD(132, 134)는 PV 스트링들이 결합되는 콤바이너 박스(104) 내에 위치해 있을 수 있고, AFD(136)는 부하(106)에 근접하여 위치해 있을 수 있다. 유의할 점은, PV 시스템(100) 내의 임의의 다른 적당한 위치에서 아킹을 검출하기 위해 임의의 다른 적당한 수의 AFD가 이용될 수 있다는 것이다.
도 2는 본 출원에 따른, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 예시적인 시스템(200)을 나타낸 것이다. 예를 들어, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분하기 위해, 시스템(200)이 PV 시스템(100) 내의 AFD(132, 134, 136) 등의 하나 이상의 AFD 내에 구현될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 전류 센서(202), 정류기(204), 필터(206), 비교기(208), 펄스 적분기(210), 및 프로세서(212)를 포함하고 있다. 전류 센서(202)는 DC 전력 시스템의 전류 출력을 모니터링하는 변류기(current transformer)로서 구현될 수 있다. 예를 들어, 변류기로서 구현되어 있는 전류 센서(202)는 플러스(+) DC 전력선 또는 마이너스(-) DC 전력선과 직렬로 연결되어 있을 수 있다. 전류 센서(202)는 하나 이상의 상당한 di/dt 이벤트(이는 하나 이상의 잠재적인 아킹 이벤트를 나타낼 수 있음)를 나타내는 고주파 AC 전류 정보를 포함하는 신호를 제공한다. 전파 정류기로서 구현될 수 있는 정류기(204)는 전류 센서(202)로부터 AC 전류 정보를 포함하는 신호를 수신하고, 신호의 전파 정류된 버전을 차후의 고역 통과 필터링을 위해 필터(206)에 제공한다.
비교기(208)는 필터링된 신호를 수신하고, 잠재적인 아킹 이벤트에 응답하여, 하나 이상의 펄스를 라인(214) 상에 발생한다. 펄스 적분기(210)는 비교기(208)로부터 펄스를 수신하고, 각각의 펄스의 지속기간을 나타내는 출력을 라인(216) 상에 발생시킨다. 마이크로컨트롤러로서 구현될 수 있는 프로세서(212)는 또한 라인(214)을 통해 비교기로부터 펄스를 수신한다. 프로세서(212)는 복수의 미리 결정된 시간 구간 내에서, 시간 구간마다의 PC(pulse count)(이는 잠재적인 아킹 이벤트의 수에 대응할 수 있음)를 결정한다. 프로세서(212)는 또한 펄스 적분기(210)에 의해 발생된 출력을 라인(216)을 통해 수신하고, 각각의 미리 결정된 시간 구간 내에서, 시간 구간마다의 PD(pulse duration)(이는 각각의 잠재적인 아킹 이벤트의 세기에 대응할 수 있음)를 결정한다. 하나 이상의 아크 장애 검출 알고리즘을 사용하여, 본 명세서에 추가로 기술되어 있는 바와 같이, 프로세서(212)는 이어서 DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 더 잘 구분하기 위해 적어도 PC 및 PD를 처리하고, 적어도 어떤 때에, 아크 장애 표시(218)를 출력으로서 발생한다.
DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제1 예시적인 방법(300a)이 도 3a는 물론 도 2를 참조하여 이하에서 기술된다. 방법(300a)을 사용하여, 시스템(200)은 다수의 미리 결정된 시간 구간들에 걸쳐 PD의 변동을 평가할 수 있고, 시스템(200)이 각각의 시간 구간들에 걸쳐 PD의 변동이 높은 것으로 판정하는 경우, 시스템(200)은 아크 장애 표시(218)를 발생하고, 그에 의해 실제의 아킹이 일어났을 가능성이 있다는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 각각의 미리 결정된 시간 구간은 임의의 적당한 시간 구간과 같을 수 있다. 어떤 실시예들에서, AC 전력선에 대한 전자기 결합(electromagnetic coupling)을 최소화하기 위해서는 물론 그리드 연계형 인버터 부하에 의해 발생되는 스위칭 잡음을 감소시키기 위해, 미리 결정된 시간 구간은 AC 그리드 사이클 주기(AC grid cycle period)의 약 1/2과 같을 수 있다. 단계(302)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 시간 구간의 끝에서, 2개의 변수, 즉 APC(average pulse count) 및 APDF(average pulse duration fluctuation)의 값을 계산한다. 예를 들어, 이와 같이 평균을 구하는 것은 과도한 메모리를 필요로 하지 않고 변수 값을 유지하기 위해 1차 저역 통과 필터를 사용하여 달성될 수 있다. 유의할 점은, 소위 스퍼터링 아크(sputtering arc)가 연속적 아킹(continuous arcing)보다 수는 적지만 세기가 더 강하기 때문에, 이와 같이 평균을 구하는 것이 스퍼터링 아크는 물론 연속적 아킹이 다른 잡음 소스와 더 잘 구분될 수 있게 해준다는 것이다. 이러한 평균 구하기의 시상수는 약 20 밀리초 내지 200 밀리초의 범위에 또는 임의의 다른 적당한 시간 값 범위에 있을 수 있다.
프로세서(212)는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서 가장 최근의 시간 구간에 대한 PD와 가장 최근의 시간 구간보다 1개, 2개, 또는 그 이상의 시간 구간 앞서 일어나는 시간 구간에 대한 PD의 차의 절대값을 취함으로써, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, PDF(pulse duration fluctuation)를 계산할 수 있다. 단계(304)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서 APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 예를 들어, 각각의 시간 구간 동안 APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는 것으로 프로세서(212)가 판정하는 경우, 단계(306)에 나타낸 바와 같이, 프로세서는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 단계(308)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 단계(310)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 및/또는 0)의 평균을 구한다. 예를 들어, 이와 같이 평균을 구하는 것은 다수의 시간 구간들에 걸쳐 저역 통과 필터, 누적 합(running sum), 또는 이벤트 카운터(event counter)를 사용하여 또는 임의의 다른 적당한 기법을 사용하여 수행될 수 있다. 게다가, 모든 가능한 아크 장애 표시가 타당한 시간 내에 일어날 수 있게 해주기 위해, 이러한 평균 구하기의 시상수는 0.1초 내지 1.0초의 범위에 있을 수 있다. 단계(312)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 이어서 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는지를 판정한다. 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어난 것으로 가정하고, 프로세서(212)는, 단계(314)에 나타낸 바와 같이, 아크 장애 표시(218)를 발생시킨다. 그렇지 않은 경우, 방법(300a)은 단계(302)로 루프백한다.
DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제2 예시적인 방법(300b)이 도 3b는 물론 도 2를 참조하여 이하에서 기술된다. 방법(300b)을 사용하여, 시스템(200)은 실제의 아킹와 매우 잡음이 많은 부하(그리드 연계형 인버터 부하 등)를 신뢰성있게 구분할 수 있다. 단계(316)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, 3개의 변수, 즉 APC, APDF, 및 APDM(average pulse duration modulation, 평균 펄스 지속기간 변조)의 값을 계산한다. 예를 들어, 프로세서(212)는 각각의 시간 구간 동안, 시간 구간의 1/4 구간으로, 4개의 PD 측정치 PD1, PD2, PD3, PD4를 취하고 각각의 시간 구간의 끝에서 다음과 같이 APDM을 계산하는 것에 의해,
APDM = | APD1 + APD2 - APD3 - APD4 | + | APD1 - APD2 - APD3 + APD4 | 식(1)
― 여기서 "APD1"은, 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 걸쳐, 각각의 "PD1" 측정치들의 평균이고, "APD2"는 각각의 "PD2" 측정치들의 평균이며, "APD3"는 각각의 "PD3" 측정치들의 평균이고, "APD4"는 각각의 "PD4" 측정치들의 평균임 ―, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, APDM을 계산할 수 있다. 예를 들어, 각각의 1/4 구간 측정에 대해 이와 같이 평균을 구하는 것은 다수의 시간 구간들에 걸쳐 저역 통과 필터를 사용하여 수행될 수 있다. 게다가, 각각의 시간 구간은 AC 그리드 사이클 주기의 1/2 또는 거의 1/2일 수 있다[예컨대, 60 Hz 또는 50 Hz AC 그리드에 대해 1/(2*55 Hz)]. 단계(318)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는지, 및 APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는 것으로 판정되는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 예를 들어, 프로세서(212)가, 각각의 시간 구간 동안, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는 것으로 판정하는 경우, 단계(320)에 나타낸 바와 같이, 프로세서는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 단계(322)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생할 수 있다. 단계(324)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 복수의 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 및/또는 0)의 평균을 구한다. 단계(326)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 이어서 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는지를 판정한다. 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어난 것으로 가정하고, 프로세서(212)는, 단계(328)에 나타낸 바와 같이, 아크 장애 표시(218)를 발생시킨다. 그렇지 않은 경우, 방법(300b)은 단계(316)로 루프백한다.
DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 제3 예시적인 방법(300c)이 도 3c는 물론 도 2를 참조하여 이하에서 기술된다. 방법(300c)은, DC 전력 시스템에서, 아킹 대 부하 잡음을 나타내는 어떤 최소 레벨의 정규화된 평균 변동이 있도록 해주는 방식을 제공한다. 단계(330)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, 5개의 변수, 즉 APC, APDF, APDM, APD(average pulse duration), 및 APCF(average pulse count fluctuation)의 값을 계산한다. 예를 들어, 프로세서(212)는 가장 최근의 시간 구간에 대한 PC와 가장 최근의 시간 구간보다 1개 또는 2개의 시간 구간 앞서 일어나는 시간 구간에 대한 PC의 차의 절대값을 취함으로써, 또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해, APCF를 계산할 수 있다. 단계(332)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는지, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는지, APCF/APC의 비가 제3 지정된 문턱값 C3를 초과하는지, APDF/APD의 비가 제4 지정된 문턱값 C4를 초과하는지, APC가 제5 지정된 문턱값 C5를 초과하는지, 그리고 APD가 제6 지정된 문턱값 C6를 초과하는지를 판정한다. 각각의 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하고, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하며, APCF/APC의 비가 제3 지정된 문턱값 C3를 초과하고, APDF/APD의 비가 제4 지정된 문턱값 C4를 초과하며, APC가 제5 지정된 문턱값 C5를 초과하고, APD가 제6 지정된 문턱값 C6를 초과하는 것으로 판정되는 경우, 그 시간 구간은 실제의 아킹 이벤트가 일어났을지도 모르는 구간인 것으로 생각된다. 따라서, 단계(334)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 "1"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생시킨다. 그렇지 않은 경우, 단계(336)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 "0"의 출력 또는 임의의 다른 적당한 출력을 발생시킨다. 단계(338)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 복수의 시간 구간들에 걸쳐 발생된 출력들(1 및/또는 0)의 평균을 구한다. 단계(340)에 나타낸 바와 같이, 프로세서(212)는 이어서 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는지를 판정하고, 각각의 출력들의 평균이 지정된 임계 출력 값 C0를 초과하는 경우, 실제의 아킹이 일어난 것으로 가정하고, 프로세서(212)는, 단계(342)에 나타낸 바와 같이, 아크 장애 표시(218)를 발생시킨다. 그렇지 않은 경우, 방법(300c)은 단계(330)로 루프백한다.
DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 개시된 시스템 및 방법은, 이하의 예시적인 예들 및 도 1, 도 2, 도 3a, 도 3b, 도 4a 내지 도 4d, 도 5a 내지 도 5c, 및 도 6a 내지 도 6c를 참조하여, 이하에서 더 기술된다. 제1 예에서, DC 전력 시스템에서 직렬 아킹이 PDF(pulse duration fluctuation) 및 PDM(pulse duration modulation) 둘 다에 대한 원인일 수 있다는 것을 보여주고 있다. 도 4a는 인버터 부하일 수 있는 부하(106)의 기동 동안 비교기(208)에 의해 라인(214) 상에 발생되는 예시적인 펄스 스트림(400)을 나타낸 것이다. 이 제1 예에서, 이러한 인버터 부하는 약 60 Hz인 주파수를 가질 수 있는 AC 그리드에 연계되어 있을 수 있다. 도 4a에 도시된 바와 같이, 펄스 스트림(400)은 일련의 펄스 버스트(pulse burst)(401, 402, 403, 404) - 이는 일반적으로 인버터 부하의 기동 동안 생성되는 부하 스위칭 잡음을 나타냄 - 를 포함하고 있다. 각각의 펄스 버스트(401, 402, 403, 404)는 1/(2*60 Hz), 또는 약 8,333 마이크로초의 미리 결정된 시간 구간 내에서 일어난다. 도 4b는 펄스 버스트들(401, 402, 403, 404) 중 하나에 포함되어 있을 수 있는 일련의 예시적인 펄스(410)를 나타낸 것이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 펄스(410)의 주기 및 지속기간 둘 다는 일반적으로 균일하다.
도 4c는 연속적 인버터 부하 잡음의 존재 하에서 직렬 아킹 동안 비교기(208)에 의해 라인(214) 상에 발생되는 예시적인 펄스 스트림(420)을 나타낸 것이다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 펄스 스트림(420)은 일련의 펄스 버스트(411, 412, 413, 414)를 포함하고, 이들 각각은 약 8,333 마이크로초의 미리 결정된 시간 구간 내에서 일어난다. 도 4c에 추가로 도시된 바와 같이, 직렬 아킹은 펄스 버스트(412)와 펄스 버스트(413) 사이에 부가의 펄스 버스트(416)를 유입시켰다. 유의할 점은 직렬 아킹에 의해 야기된 부가의 펄스 버스트(416)가, 부하 스위칭 잡음으로 인해, 주기적인 펄스 버스트(411, 412, 413, 414)와 동기화되어 있지 않다는 것이다. 직렬 아킹이 펄스 버스트(412)와 펄스 버스트(413) 사이에 부가의 펄스 버스트를 유입시켰기 때문에, 이러한 직렬 아킹은 시간 구간마다 펄스 스트림(420) 내에 어떤 PDF를 야기하였다.
도 4d는 펄스 버스트들(411, 412, 413, 414) 중 하나에 포함되어 있을 수 있는 일련의 예시적인 펄스(430)를 나타낸 것이다. 직렬 아킹 동안 발생된 일련의 펄스(430)를 인버터 부하의 기동 동안 발생된 일련의 펄스(410)와 비교함으로써, 직렬 아킹이 또한 일련의 펄스(430) 내에 어떤 PDM을 야기했다는 것을 관찰할 수 있다. 유의할 점은, 각각의 펄스들(430)의 폭이 일반적으로 펄스들(410)의 폭보다 더 좁고, 그에 의해 인버터 부하의 기동 동안 생성된 펄스들(410)이 연속적 인버터 부하 잡음의 존재 하에서 직렬 아킹 동안 생성된 펄스들(430)보다 세기가 더 강할 수 있다는 것을 나타낸다는 것이다. 그럼에도 불구하고, 아킹의 일반적인 랜덤성이 보다 균일한 부하 스위칭 잡음보다 더 큰 PDF 및/또는 PDM을 생성할 수 있다는 것이 관찰될 수 있다.
제2 예에서, 시간 구간마다의 PC(pulse count) 및 시간 구간마다의 PD(pulse duration) 둘 다가 연속적 인버터 잡음의 존재 하에서 직렬 아킹 동안보다 인버터 부하의 기동 동안 더 클 수 있고, 따라서, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 신뢰성있게 구분하기 위해 시간 구간마다의 측정된 PC 및/또는 PD만을 분석하는 것으로는 불충분할 수 있다는 것을 보여주고 있다. 도 5a는 복수의 예시적인 시간 구간(5부터 15까지 번호가 매겨져 있음)에 대해 프로세서(212)에 의해 측정되는 펄스 카운트를 나타낸 것이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 인버터 부하의 기동 동안 시간 구간마다 측정된 PC는 일반적으로 약 20 내지 30 카운트의 범위 내에 있는 반면, 직렬 아킹 동안 시간 구간마다 측정된 PC는, 직렬 아킹 동안 측정된 PC가 20 카운트 내지 30 카운트인 시간 구간 11을 제외하고는, 일반적으로 약 10 내지 20 카운트의 범위 내에 있다. 도 5b는 예시적인 시간 구간(5부터 15까지 번호가 매겨져 있음)에 대해 프로세서(212)에 의해 측정되는 펄스 지속기간을 나타낸 것이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 인버터 부하의 기동 동안 시간 구간마다 측정된 PD는 일반적으로 약 200 내지 300 마이크로초의 범위 내에 있는 반면, 직렬 아킹 동안 시간 구간마다 측정된 PD는, 직렬 아킹 동안 측정된 PD가 100 마이크로초 내지 200 마이크로초인 시간 구간 11을 제외하고는, 일반적으로 약 0 내지 100 마이크로초의 범위 내에 있다.
도 5c는 예시적인 시간 구간(5부터 15까지 번호가 매겨져 있음)에 대해 프로세서(212)에 의해 계산되는 PDF(pulse duration fluctuation)를 나타낸 것이다. 제1 예시적인 방법(300a)와 관련하여 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이, 프로세서(212)는, 각각의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서 가장 최근의 시간 구간에 대한 PD와 가장 최근의 시간 구간보다 1개, 2개, 또는 그 이상의 시간 구간 앞서 일어나는 시간 구간에 대한 PD의 차의 절대값을 취함으로써 PDF를 계산할 수 있다. 도 5c에 도시된 바와 같이, 인버터 부하의 기동 동안 계산된 PDF는, 시간 구간 5, 7, 11 및 15(계산된 PDF가, 각각, 20 마이크로초 약간 초과, 약 30 마이크로초, 약 10 마이크로초 약간 초과, 및 10 마이크로초 내지 20 마이크로초임)를 제외하고는, 일반적으로 0 내지 10 마이크로초의 범위 내에 있다. 도 5c에 추가로 도시된 바와 같이, 직렬 아킹 동안 계산된 PDF도 역시, 시간 구간 11, 13, 14 및 15(계산된 PDF가, 각각, 40 마이크로초 약간 초과, 40 마이크로초 내지 50 마이크로초, 약 10 마이크로초 내지 20 마이크로초, 및 약 20 마이크로초임)를 제외하고는, 일반적으로 0 내지 10 마이크로초의 범위 내에 있다. 그에 따라, 도 5c에 예시되어 있는 계산된 PDF에 기초하여, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 신뢰성있게 구분하기 위해 시간 구간마다의 계산된 PDF만을 분석하는 것도 역시 불충분할 수 있다.
제3 예에서, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 신뢰성있게 구분하기 위해, 각각의 시간 구간의 끝에서, 적어도 PDF/PC의 비를 분석하는 것으로 충분할 것임을 보여주고 있다. 도 6a는 5부터 15까지의 번호가 매겨져 있는 각각의 예시적인 시간 구간의 끝에서, 프로세서(212)에 의해 결정되는 PDF/PC의 비를 나타낸 것이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 직렬 아킹 동안 결정된 PDF/PC의 비는 일반적으로 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 PDF/PC의 비보다 상당히 더 크다(예컨대, 시간 구간 6, 및 시간 구간 8 내지 시간 구간 15에 대한 각각의 PDF/PC의 비를 참조할 것). 유의할 점은, [제1 예시적인 방법(300a)의 단계(304)를 참조하여 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이] APDF/APC의 비가 각각의 번호가 매겨진 시간 구간의 끝에서 결정되는 경우, 직렬 아킹 동안 결정된 이러한 APDF/APC의 비가 또한 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 APDF/APC의 비보다 상당히 더 크다는 것이다. 더욱이, 프로세서(212)가 각각의 번호가 매겨진 시간 구간의 끝에서 APDF 및 APC를 처음으로 계산하였고 이어서 각각의 번호가 매겨진 시간 구간에 대해 APDF/APC의 비를 결정한 경우, 직렬 아킹 동안 결정된 이러한 APDF/APC의 비가 마찬가지로 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 APDF/APC의 비보다 상당히 더 크다. 그에 따라, 도 6a에 예시되어 있는 PDF/PC의 비에 기초하여, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분하기 위해, 각각의 시간 구간의 끝에서, 적어도 PDF/PC의 비를 분석하는 것으로 충분할 것으로 결론지을 수 있다.
이 제3 예에서, DC 아크와 매우 잡음이 많은 부하(그리드 연계형 인버터 부하 등)를 신뢰성있게 구분하기 위해, 각각의 시간 구간의 끝에서, 적어도 PDF/PDM의 비를 분석하는 것으로도 충분할 것임을 추가로 보여주고 있다. 도 6b는 프로세서(212)에 의해 측정되는, 5부터 15까지의 번호가 매겨져 있는 예시적인 시간 구간에 대한 1/4 시간 구간마다의 PD를 나타낸 것이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 각각의 시간 구간에 대한 PD의 대부분은 각각의 시간 구간의 수분의 1 내에서 일어난다. 예를 들어, 번호가 매겨진 시간 구간들 각각에 대해, 약 250 마이크로초 내지 300 마이크로초의 범위에 있는 PD의 대부분은 각각의 구간의 시작 부근에서 시간 구간의 수분의 1 내에서 일어난다. 도 6b에 예시되어 있는 1/4 시간 구간마다의 측정된 PD에 기초하여, 이 제3 예에서, 그리드 주파수의 약 2배(예컨대, 2x60 Hz 또는 120 Hz)에서 상당한 PDM(pulse duration modulation, 펄스 지속기간 변조)이 있을 수 있다고 결론지을 수 있다.
도 6c는 예시적인 시간 구간(5부터 15까지 번호가 매겨져 있음)에 대해 프로세서(212)에 의해 결정되는 PDF/PDM의 비를 나타낸 것이다. APDM의 계산과 마찬가지로, 제2 예시적인 방법(300b)와 관련하여 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이, PDM은 각각의 번호가 매겨진 시간 구간 동안, 시간 구간의 1/4 구간으로, 4개의 PD 측정치 PD1, PD2, PD3, PD4를 취하고 각각의 시간 구간의 끝에서 다음과 같이 PDM을 계산하는 것에 의해,
PDM= | PD1 + PD2 - PD3 - PD4 | + | PD1 - PD2 - PD3 + PD4 | 식(2)
또는 임의의 다른 적당한 기법에 의해 계산될 수 있다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 직렬 아킹 동안 결정된 PDF/PDM의 비는 일반적으로 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 PDF/PDM의 비보다 상당히 더 크다(예컨대, 시간 구간 6, 및 시간 구간 8 내지 시간 구간 15에 대한 각각의 PDF/PDM의 비를 참조할 것). 유의할 점은, [제2 예시적인 방법(300b)의 단계(318)를 참조하여 본 명세서에 기술되어 있는 바와 같이] APDF/APDM의 비가 각각의 번호가 매겨진 시간 구간의 끝에서 결정되는 경우, 직렬 아킹 동안 결정된 이러한 APDF/APDM의 비가 또한 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 APDF/APDM의 비보다 상당히 더 크다는 것이다. 더욱이, 프로세서(212)가 각각의 번호가 매겨진 시간 구간의 끝에서 APDF 및 APDM를 처음으로 계산하였고 이어서 각각의 번호가 매겨진 시간 구간에 대해 APDF/APDM의 비를 결정한 경우, 직렬 아킹 동안 결정된 이러한 APDF/APDM의 비도 역시 인버터 부하의 기동 동안 결정된 대응하는 APDF/APDM의 비보다 상당히 더 크다는 것이다. 그에 따라, 도 6c에 예시되어 있는 PDF/PDM의 비에 기초하여, DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 향상된 신뢰성으로 구분하기 위해, 각각의 시간 구간의 끝에서, 적어도 PDF/PDM의 비를 분석하는 것으로 충분할 것으로 결론지을 수 있다.
DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 개시된 시스템 및 방법의 상기 예시적인 실시예를 기술하였지만, 다른 대안의 실시예 또는 변형례가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 예컨대, 제3 예시적인 실시예(300c)를 참조하여, 프로세서(212)가, 복수의 미리 결정된 시간 구간의 끝에서, APDF/APC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는지, APDF/APDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는지, APCF/APC의 비가 제3 지정된 문턱값 C3를 초과하는지, APDF/APD의 비가 제4 지정된 문턱값 C4를 초과하는지, APC가 제5 지정된 문턱값 C5를 초과하는지, 및/또는 APD가 제6 지정된 문턱값 C6를 초과하는지를 판정할 수 있는 것으로 본 명세서에 기술되어 있다. 어떤 실시예들에서, DC 전력 시스템에서의 아킹의 검출은, 다른 대안으로서, 각각의 시간 구간의 끝에서, PDF/PC의 비가 제1 지정된 문턱값 C1을 초과하는지, PDF/PDM의 비가 제2 지정된 문턱값 C2를 초과하는지, PCF/PC의 비가 제3 지정된 문턱값 C3를 초과하는지, PDF/PD의 비가 제4 지정된 문턱값 C4를 초과하는지, PC가 제5 지정된 문턱값 C5를 초과하는지, 및/또는 PD가 제6 지정된 문턱값 C6를 초과하는지를 판정하는 것에 기초할 수 있다.
또한, 전류 센서(202)가 DC 전력 시스템의 전류 출력을 모니터링하는 변류기로서 구현될 수 있다는 것도 본 명세서에 기술되어 있다. 어떤 실시예들에서, 전류 센서(202)는 적절한 회로를 갖는 AC-검출 변류기로서도 역할할 수 있는 DC 전류 센서를 사용하여 구현될 수 있다. 유의할 점은, 전력 시스템 잡음에 대한 아크 장애 검출을 향상시키기 위해, DC 전류 센서에 의해 제공되는 DC 전류 데이터가 고주파 AC 전류 정보를 보강할 수 있다는 것이다. 게다가, 일부 실시예에서, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위해, 전류 출력 대신에 DC 전력 시스템의 전압 출력이 모니터링될 수 있다. 이러한 실시예는, 직렬 아킹와 병렬 아킹을 더 잘 구분하기 위해, 전력 시스템 전압 데이터는 물론 전력 시스템 전류 데이터도 이용할 수 있다. 그에 부가하여, 어떤 실시예들에서, 전류 센서(202)는 DC 전력선 양단에 연결되어 있을 수 있는 AC 전압 센서로 대체될 수 있다. 이러한 AC 전압 센서는 DC 전력 시스템과 하나 이상의 AFD 사이의 전기적 절연을 제공하기 위해 커패시터-결합 변류기(capacitor-coupled current transformer)로서 구현될 수 있다.
또한, PV 시스템(100)이 이러한 아킹이 검출된 경우 소호(arc extinguish)시키는 데 이용될 수 있는 DC 분리 스위치(112)를 포함할 수 있다는 것이 본 명세서에 기술되어 있다. 어떤 실시예들에서, 그러한 소호를 위해, PV 시스템은 하나 이상의 PV 패널을 분리시키는 하나 이상의 PV 모듈 내의 고상 스위치, 하나 이상의 PV 스트링을 부하로부터 분리시키는 콤바이너 박스 내의 하나 이상의 접촉기 또는 회로 차단기, 및/또는 부하를 개방/단락시키는 하나 이상의 메커니즘을 포함할 수 있다.
또한, PV 시스템(100)이 콤바이너 박스(104)을 포함할 수 있다는 것이 본 명세서에 기술되어 있다. 어떤 실시예들에서, 이러한 PV 시스템은 콤바이너 박스 없이 구현될 수 있고, 그에 의해 하나 이상의 PV 스트링이 부하에 직접 연결될 수 있게 된다.
그에 부가하여, 유의할 점은, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 예시적인 방법(300a, 300b, 300c)에서 이용되는 비가 복잡한 나눗셈 연산의 사용을 필요로 하지 않고, 예컨대, 지정된 문턱값을 각각의 비의 분모와 곱한 후에, 조건 검사에 의해 수행될 수 있다는 것이다. 또한, 유의할 점은 보다 복잡한 검사가 이들 중 2개 이상의 비를 결합함으로써 정의될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 2개의 비 APDF/APC 및 APDF/APDM이 하나의 비 APDF2/APC/APDM을 형성하기 위해 결합될 수 있다. 마찬가지로, 2개의 비 PDF/PC 및 PDF/PDM이 하나의 비 PDF2/PC/PDM을 형성하기 위해 결합될 수 있다. DC 아크와 부하 스위칭 잡음을 더 잘 구분하기 위해 이들 비의 다른 적당한 결합이 또한 이용될 수 있다.
또한, 유의할 점은, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예가, 각각의 PV 모듈 또는 PV 스트링이 그의 최대 전력점에서 동작하도록 DC-DC 변환을 조절하는 최적화기, 각각의 PV 모듈이 그의 최대 전력점에서 동작하도록 DC-AC 변환을 조절하는 마이크로-인버터는 물론, 하나 이상의 PV 스트링에 연결되어 있는 DC-AC 인버터 등의 PV 부하를 포함할 수 있다는 것이다. 본 명세서에 기술된 실시예는 또한 각각의 PV 모듈에 접속되어 있는 AFD(arc fault detector, 아크 장애 검출기)와 결합될 수 있고, 지락 검출기와 결합되어 사용될 수 있다.
본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예가 많은 다른 형태의 소프트웨어 및/또는 하드웨어로 구현될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 기술된 하나 이상의 실시예는 본 명세서에 기술되어 있는 시스템 및/또는 방법의 일부 또는 전부를 수행하고 및/또는 지원하는 하나 이상의 컴퓨터화된 장치, 하드웨어 프로세서 등의 적당한 구성을 포함할 수 있다. 게다가, 하나 이상의 컴퓨터화된 장치, 프로세서, 디지털 신호 처리기 등은 본 명세서에 기술되어 있는 시스템 및 방법을 구현하도록 프로그램되고 및/또는 구성될 수 있다.
기술 분야의 당업자라면, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 앞서 기술한 시스템 및 방법에 대한 추가의 수정 및 그 변형이 본 명세서에 개시되어 있는 발명 개념을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 잘 알 것이다. 그에 따라, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 범위 및 사상에 의하는 것을 제외하고는 제한되는 것으로 보아서는 안 된다.
<예시적인 실시 예들>
실시 예 1. DC 전력 시스템에서 아킹(arcing)을 검출하는 방법에 있어서,
상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 방법은:
전류 센서, 비교기, 및 프로세서를 포함하는 아크 장애(arc fault) 검출기를 제공하는 단계;
상기 전류 센서를 상기 전류 출력에 연결하는 단계;
상기 전류 센서에 의해, 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하는 단계;
시간에 따른 상기 전류 출력의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 비교기에 의해 하나 이상의 펄스들을 발생시키는 단계 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간(duration)을 가짐 ― ;
미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트(pulse count)를 제공하기 위하여, 상기 프로세서에 의해, 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동(fluctuation)을 측정하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하는 단계;
상기 프로세서에 의해, 상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계; 및
상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, DC 차단(disconnect) 스위치에 의해, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키는 단계
를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 2. 실시 예 1에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 3. 실시 예 1에 있어서,
상기 펄스의 수를 카운트하는 단계는 각각의 미리 결정된 시간 구간들에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 복수의 미리 결정된 시간 구간들 각각에서 펄스의 수를 카운트하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 상기 각각의 미리 결정된 시간 구간들에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 4. 실시 예 3에 있어서,
상기 제1 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 펄스 카운트의 평균에 기초하여 상기 제1 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 5. 실시 예 1에 있어서,
상기 하나 이상의 펄스들을 발생시키는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조(modulation)를 측정하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 6. 실시 예 5에 있어서,
상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제2 비를 계산하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 7. 실시 예 6에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비 및 상기 제2 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 8. 실시 예 7에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 제2 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 9. 실시 예 6에 있어서,
상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하는 단계는 상기 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 10. 실시 예 9에 있어서,
상기 제2 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조의 평균에 기초하여 상기 제2 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 11. 실시 예 6에 있어서,
상기 펄스의 수를 카운트하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에 대해 상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 12. 실시 예 11에 있어서,
상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 펄스 카운트에 대한 상기 펄스 카운트의 변동의 제3 비 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제4 비 중 하나 이상을 계산하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 13. 실시 예 12에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제2 비, 상기 제3 비, 및 상기 제4 비 중 하나 이상과 상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 14. 실시 예 13에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 상기 제2 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 상기 제3 비가 제3 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 제4 비가 제4 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 15. 실시 예 14에 있어서,
상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 펄스 카운트가 제5 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간이 제6 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 더 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 16. 실시 예 15에 있어서,
상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계는 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 상기 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 17. 실시 예 16에 있어서,
상기 제3 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 펄스 카운트의 변동의 평균 및 상기 펄스 카운트의 평균에 기초하여 상기 제3 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 18. 실시 예 16에 있어서,
상기 제4 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 평균에 기초하여 상기 제4 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 19. DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 시스템은:
상기 전류 출력에 연결가능한 전류 센서 ― 상기 전류 센서는 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하도록 동작가능함 ― ;
시간에 따른 상기 전류 신호의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 하나 이상의 펄스들을 발생시키도록 동작가능한 비교기 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간을 가짐 ― ;
프로세서 ― 상기 프로세서는:
미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하고;
상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하고;
상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하고;
상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하고;
상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제2 비를 계산하며;
상기 제1 비 및 상기 제2 비에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능함 ― ; 및
상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키도록 동작가능한 DC 차단 스위치
를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
실시 예 20. DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 시스템은:
상기 전류 출력에 연결가능한 전류 센서 ― 상기 전류 센서는 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하도록 동작가능함 ― ;
시간에 따른 상기 전류 신호의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 하나 이상의 펄스들을 발생시키도록 동작가능한 비교기 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간을 가짐 ― ;
프로세서 ― 상기 프로세서는:
미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하고;
상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하며;
상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하고;
상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능함 ― ; 및
상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키도록 동작가능한 DC 차단 스위치
를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
실시 예 21. 실시 예 1에 있어서,
상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키는 단계;
상기 복수의 출력의 평균을 계산하는 단계; 및
상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계
를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
실시 예 22. 실시 예 19에 있어서,
상기 프로세서는 또한:
각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키고;
상기 복수의 출력의 평균을 계산하며;
상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
상기 적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능한 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
실시 예 23. 실시 예 20에 있어서,
상기 프로세서는 또한:
각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키고;
상기 복수의 출력의 평균을 계산하며;
상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
상기 적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능한 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.

Claims (23)

  1. DC 전력 시스템에서 아킹(arcing)을 검출하는 방법에 있어서,
    상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 방법은:
    전류 센서, 비교기, 및 프로세서를 포함하는 아크 장애(arc fault) 검출기를 제공하는 단계;
    상기 전류 센서를 상기 전류 출력에 연결하는 단계;
    상기 전류 센서에 의해, 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하는 단계;
    시간에 따른 상기 전류 출력의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 비교기에 의해 하나 이상의 펄스들을 발생시키는 단계 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간(duration)을 가짐 ― ;
    미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트(pulse count)를 제공하기 위하여, 상기 프로세서에 의해, 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동(fluctuation)을 측정하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하는 단계;
    상기 프로세서에 의해, 상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계; 및
    상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, DC 차단(disconnect) 스위치에 의해, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키는 단계
    를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄스의 수를 카운트하는 단계는 각각의 미리 결정된 시간 구간들에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 복수의 미리 결정된 시간 구간들 각각에서 펄스의 수를 카운트하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 상기 각각의 미리 결정된 시간 구간들에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 펄스 카운트의 평균에 기초하여 상기 제1 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 펄스들을 발생시키는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조(modulation)를 측정하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제2 비를 계산하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비 및 상기 제2 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 제2 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하는 단계는 상기 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조의 평균에 기초하여 상기 제2 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 펄스의 수를 카운트하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 미리 결정된 시간 구간에 대해 상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 상기 펄스 카운트에 대한 상기 펄스 카운트의 변동의 제3 비 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제4 비 중 하나 이상을 계산하는 단계를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제2 비, 상기 제3 비, 및 상기 제4 비 중 하나 이상과 상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 제1 비가 제1 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 상기 제2 비가 제2 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 상기 제3 비가 제3 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 제4 비가 제4 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 아킹의 존재를 판정하는 단계는, 상기 펄스 카운트가 제5 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간이 제6 지정된 문턱값을 초과하는 것을 판정하는 단계를 더 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계는 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 펄스 카운트의 변동을 측정하는 단계를 포함하고, 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계는 상기 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제3 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 펄스 카운트의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 펄스 카운트의 변동의 평균 및 상기 펄스 카운트의 평균에 기초하여 상기 제3 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 제4 비를 계산하는 단계는, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균을 계산하는 단계, 각각의 미리 결정된 시간 구간 후에 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 평균을 계산하는 단계, 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 평균 및 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 평균에 기초하여 상기 제4 비를 계산하는 단계를 포함하는 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  19. DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 시스템은:
    상기 전류 출력에 연결가능한 전류 센서 ― 상기 전류 센서는 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하도록 동작가능함 ― ;
    시간에 따른 상기 전류 신호의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 하나 이상의 펄스들을 발생시키도록 동작가능한 비교기 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간을 가짐 ― ;
    프로세서 ― 상기 프로세서는:
    미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하고;
    상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하고;
    상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하고;
    상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조를 측정하고;
    상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변조에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제2 비를 계산하며;
    상기 제1 비 및 상기 제2 비에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
    적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능함 ― ; 및
    상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키도록 동작가능한 DC 차단 스위치
    를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
  20. DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템에 있어서,
    상기 DC 전력 시스템은 부하에 연결된 전류 출력을 포함하고, 상기 전류 출력에서 상기 DC 전력 시스템에 전류가 흐르며, 상기 시스템은:
    상기 전류 출력에 연결가능한 전류 센서 ― 상기 전류 센서는 상기 DC 전력 시스템에 흐르는 전류와 관련된 전류 신호를 판정하도록 동작가능함 ― ;
    시간에 따른 상기 전류 신호의 적어도 하나의 변화(di/dt)에 응답하여, 하나 이상의 펄스들을 발생시키도록 동작가능한 비교기 ― 각각의 상기 펄스들은 연관된 지속기간을 가짐 ― ;
    프로세서 ― 상기 프로세서는:
    미리 결정된 시간 구간에 대한 펄스 카운트를 제공하기 위하여 적어도 하나의 상기 미리 결정된 시간 구간에서 펄스의 수를 카운트하고;
    상기 미리 결정된 시간 구간에서 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동을 측정하며;
    상기 펄스 카운트에 대한 상기 각각의 펄스들의 지속기간의 변동의 제1 비를 계산하고;
    상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여, 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
    적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능함 ― ; 및
    상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하고 나서, 상기 DC 전력 시스템에서 아킹을 소멸시키기 위하여 상기 부하로부터의 상기 전류 출력을 차단시키도록 동작가능한 DC 차단 스위치
    를 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 제1 비에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계 이후에, 상기 프로세서에 의해, 각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키는 단계;
    상기 복수의 출력의 평균을 계산하는 단계; 및
    상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하는 단계
    를 더 포함하는, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하는 방법.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한:
    각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키고;
    상기 복수의 출력의 평균을 계산하며;
    상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
    상기 적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능한 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 프로세서는 또한:
    각각 복수의 미리 결정된 시간 구간들에 대해 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 나타내는 복수의 출력을 발생시키고;
    상기 복수의 출력의 평균을 계산하며;
    상기 복수의 출력의 평균에 기초하여 상기 DC 전력 시스템에서의 아킹의 존재를 판정하도록
    상기 적어도 하나의 메모리로부터 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하도록 동작가능한 것인, DC 전력 시스템에서 아킹을 검출하기 위한 시스템.
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