KR102082105B1 - 컨버터 기반 dc 배전 시스템들에서의 폴트 보호 - Google Patents

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Abstract

DC 버스들에 의해 연결되는 하나 이상의 AC/DC 컨버터들 및/또는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들, 및 하나 이상의 부하들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 시스템 어딘가의 폴트의 검출에 응답하여 수행되는 예시적인 방법은 컨버터들 중 하나 이상의 각각의 출력 전류를 제한하는 것으로 시작하여서, 제한된 컨버터들의 각각은 대응하는 사전 결정된 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 제한된 DC 전류를 출력한다. 하나 이상의 컨버터들의 전류 제한이 일어난 후에, 시스템에 있는 하나 이상의 보호 디바이스들이 활성화되고, 상기 활성화는 사전 결정된 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 제한된 DC 전류들에 적어도 부분적으로 의존한다.

Description

컨버터 기반 DC 배전 시스템들에서의 폴트 보호{FAULT PROTECTION IN CONVERTER-BASED DC DISTRIBUTION SYSTEMS}
본 발명은 직류(DC) 배전 시스템들에 관한 것이고, 특히 이러한 시스템들에서 폴트를 관리하기 위한 기술에 관한 것이다.
전자 스위치들을 위한 파워 핸들링 능력 및 에너지 밀도에서의 최근의 개선은 직류(DC) 배전 시스템들의 개발을 촉진시켰다. 도 1은, DC 배전 네트워크가 적절한 파워 변환 및 전환 인터페이스를 통해 전송 시스템에 연결되는 예시적인 DC 배전 시스템의 개략도이다. 교류(AC) 발전, DC 분배 발전(DG), 에너지 저장(ES), 및 컨버터들 또는 라인들에 의해 각 버스에 연결되는 부하 서브시스템이 있다. DC1, DC2 등으로서 도 1에서 식별되는 다양한 DC 버스들은 분기(branch)들(오버헤드 라인들 또는 케이블들) 또는 컨버터들에 의해 서로 연결된다.
AC/DC 컨버터들(110) 및 DC/DC 컨버터들(120)을 포함하는 다수의 컨버터들이 도 1에 도시된다. 본 개시의 목적을 위하여, 이러한 형태들 중 어느 하나의 컨버터들은 컨버터들이 적어도 DC 전원 인터페이스를 가지는 것을 의미하는 DC 컨버터들로서 본 명세서에서 간단히 지칭될 수 있다. 이러한 컨버터들이 그 특정의 적용에 의존하여 파워 흐름에 대해 일방향성 또는 양방향성일 수 있으며, 몇몇 공지된 디자인들 중 일부일 수 있다는 것을 의미한다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 일군의 기기는 임의의 특정 DC 버스에 연결될 수 있다. 시스템들은 전형적으로, 임의의 특정 그룹의 부하로의 전원 공급이 시스템을 위한 신뢰성 요건에 부합하도록 하나 또는 몇몇 대안적인 DC 버스들로부터 제공될 수 있도록 디자인된다. 시스템은 DC 스위치들(130)과 같은 몇몇 보호 디바이스들을 포함한다. 전형적으로 적어도 하나의 보호 디바이스는 DC 버스들 또는 다운스트림측 분기들 상에서 폴트들을 분리하도록(isolate) 각 DC 버스에 이웃하여 설치된다.
도 1에 도시된 바와 같은 DC 배전 시스템들 및 그 변형들은 DC 배전 네트워크들, DC 산업 시스템들, DC 재생 가능한 에너지 수집 시스템들, DC 선상 전력 시스템(DC shipboard power system)들, DC 데이터 센터들, DC 빌딩 시스템들 등에서 사용될 수 있다. DC 배전 시스템은 하나 이상의 AC 전송 시스템들 및/또는 AC 배전 시스템들에 결합될 수 있다.
미국 및 전세계에서 이용하는 전력은 현재 강화된 모니터링, 배전 자동화 제어 솔루션을 실시하는 것에 의해 시스템 운영을 간략화하고 자동화하도록 그 AC 배전 시스템들을 업그레이드하는 과정에 있다. 소위 Smart Grid에 대한 그 로드맵에서 많은 이용성에 의해 언급된 바와 같은 배전 시스템 동작 관점으로부터 궁극적인 목표는 스마트한 자기 치유 그리드(smart, self-healing grid)들을 달성하는 것이다. 이러한 그리드들은 중단의 경우에 영향 받은 커스터머를 대안적인 전원으로 스위칭하는 것에 의해 가능한 많이 전력을 신속하게 복원하도록 고정 폴트들(permanent faults)의 자동 분리 및 자동 시스템 재구성을 가능하게 하여야 한다.
이러한 목표는 자동 폴트 위치(fault location), 분리 및 부하 복원 계획을 실시하도록 다양한 스마트 센서들, 통합 센서 및 미터 데이터를 의사 결정 프로세스(decision making process) 내로 추가하고 발전된 하이브리드(유/무선) 통신을 사용하는 것에 의해 분배 관리 시스템(DMS) 프레임워크 내에서 달성될 수 있다.
DC 배전 시스템들에 이러한 자동 폴트 분리(fault isolation) 및 복원 기술을 적용하도록 시도할 때 몇몇 문제들이 일어난다. 이러한 시스템들에서 작은 저항 및 인덕턴스의 부족으로 인하여, DC 폴트가 일어날 때, DC 폴트 전류(DC fault current)의 증가율은 아주 빠르며, 피크 폴트 전류는 매우 높다. 통상적으로, DC 폴트 전류는 매우 짧은 시간에 그 피크 전류에 도달할 수 있다. 빠른 증가율은 폴트 분리에 대한 어려움을 생성하며, 높은 DC 폴트 전류는 보호되는 DC 배전 시스템에 있는 기기를 손상시킬 수 있다.
컨버터-기반 DC 배전 시스템에서, 큰 폴트 전류는 기기 또는 디바이스들의 동작 제한으로 인하여 매우 긴 시간 동안 허용될 수 없다. 예를 들어, 전력 전자 스위치(power electronic switch)들을 통하여 흐르도록 허용될 수 있는 최대 전류는 그 안전 동작 영역(Safe Operating Area, SOA)에 의해 제한된다. 도 2는 그 디바이스 데이터시트에서 알 수 있는 바와 같은 전력 전자 스위치의 전형적인 SOA를 도시한다. 1) 전류 경계; 2) 열 경계; 3) 2차 고장 경계(secondary breakdown boundary); 4) 전압 경계로서 도면에서 굵은 선으로 도시된 경계들 내의 어떠한 동작도 안전하고 허용된다. 2차 고장 경계 외에 모든 4개의 경계들은 모드 파워 전자 스위치들을 위해 존재한다.
DC 배전 시스템에서 일어나는 문제들에 특정된 폴트 분리 및 복원을 위한 개선된 기술이 필요하다.
본 발명의 실시예들은 폴트 검출, 폴트 전류 제한, 폴트 위치, 및 폴트 분리 및 재구성의 다양한 결합의 사용을 통하여 컨버터-기반 DC 배전 시스템들의 시스템 보호를 제공한다.
특정 실시예들은, 하나 이상의 부하들(loads), 하나 이상의 DC 버스들, 및 하나 이상의 컨버터들을 포함하며, 상기 하나 이상의 컨버터들이 하나 이상의 AC/DC 컨버터들 및/또는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 몇몇 방법들을 포함한다. 시스템 어딘가의 폴트의 검출에 응답하여 수행되는 예시적인 방법은 컨버터들 중 하나 이상의 각각의 출력 전류를 제한하는 것으로 시작하여서, 제한된 컨버터들의 각각은 대응하는 사전 결정된 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 제한된 DC 전류를 출력한다. 하나 이상의 컨버터들의 전류 제한이 일어난 후에, 시스템에 있는 하나 이상의 보호 디바이스들이 활성화되고, 상기 활성화는 사전 결정된 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 제한된 DC 전류들에 적어도 부분적으로 의존한다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 보호 디바이스들의 활성화는, DC 버스들에서 전류의 측정치에 기초하여 검출된 폴트의 위치를 식별하는 단계, 상기 검출된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 상기 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는 다단계 공정이다. 위치의 식별은 사전 결정된 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 제한된 DC 전류들에 적어도 부분적으로 의존한다.
다른 실시예들에서, 하나 이상의 보호 디바이스들의 활성화는 하나 이상의 보호 디바이스들의 자동 개방을 포함하며, 각 보호 디바이스의 개방은 각각의 시간 기간동안 적어도 하나의 각각의 임계치를 초과하는 각각의 디바이스 전류에 기초하며, 임계치들은 사전 결정된 전류 레벨들에 기초한다.
하나 이상의 부하들, 하나 이상의 DC 버스들, 및 하나 이상의 컨버터들을 포함하며, 하나 이상의 컨버터들이 하나 이상의 AC/DC 컨버터들 및/또는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 다른 예시적인 방법은 시스템에 있거나 또는 시스템에 부착된 하나 이상의 제어 유닛들에서 실시될 수 있다. 이러한 예시적인 방법은, DC 버스 전류들(DC bus currents)의 측정치를 수신하는 단계; 상기 시스템에서 폴트의 표시(indication)를 수신하는 단계; 상기 DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 상기 표시된 폴트(indicated fault)의 위치를 식별하는 단계; 및 상기 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 상기 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함한다. 다시 한 번, 상기 폴트 위치의 식별은 DC 컨버터들 중 적어도 하나의 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨에 적어도 부분적으로 의존한다.
본 명세서에 설명된 시스템들과 기술들의 다른 실시예들은 직류(DC) 배전 시스템들을 포함하며, 상기 DC 배전 시스템들은 분기들 및 컨버터들에 의해 연결되며 각각의 DC 버스가 하나 이상의 전원들 및 하나 이상의 부하들과 직접적으로 또는 컨버터들을 통해 연관되는 복수의 DC 버스들을 포함하고, 상기 컨버터들 중 적어도 하나는 폴트의 검출에 응답하여 또는 컨트롤러의 제어 하에서, 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 각각의 컨버터 전류를 생성하도록 동작할 수 있는 AC/DC 컨버터 또는 DC/DC 컨버터이다. 이러한 시스템들은 하나 이상의 DC 스위치들을 더 포함하며, 각 DC 스위치는 DC 버스의 적어도 일부 또는 DC 분기, 및 컨트롤러 회로를 분리하도록 동작한다. 컨트롤러 회로는, DC 버스 전류들의 측정치를 수신하고, 시스템에서 폴트의 표시를 수신하고, DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 표시된 폴트의 위치를 식별하고, 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 DC 스위치들 중 하나 이상을 개방하도록 구성된다. 폴트 위치의 컨트롤러의 식별은 상기 DC 컨버터들 중 적어도 하나의 그 대응하는 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 컨버터 전류에 적어도 부분적으로 의존한다.
당업자는 이하의 상세한 설명을 읽고 첨부 도면을 보는 것으로, 추가의 실시예들뿐만 아니라 이러한 실시예들의 몇몇의 부가적인 특징 및 이점을 인식할 것이다.
도면의 구성 요소는 반드시 축척이 아니며, 대신 본 발명의 원리를 설명할 때 강조된다. 또한, 도면에서, 동일한 도면 부호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용되는 예시적인 DC 배전 시스템을 예시하는 개략도.
도 2는 파워 전자 스위치를 위한 전형적인 안전 동작 영역(SOA)을 도시한 도면.
도 3은 DC 시스템 보호 방식의 중앙집중 아키텍처(centralized architecture)를 도시한 도면.
도 4는 DC 시스템 보호 방식의 분산 아키텍처(distributed architecture)를 도시한 도면.
도 5는 DC 시스템에서 폴트 후에 전류 방향에서의 변화를 도시한 도면.
도 6은 DC 시스템에서 시스템 보호를 위한 예시적인 방법을 예시하는 공정 흐름도.
도 7a 및 도 7b는 각각 폴트-전류 제한을 갖거나 또는 폴트-전류 제한이 없는, 전형적인 폴트 전류들 및 폴트 전압들을 예시하는 도면.
도 8은 일정한 폴트-전류 제한 기능(constant fault-current limiting function)을 갖는 컨버터의 예시적인 V-I 특징을 도시한 도면.
도 9는 상이한 컨버터들 사이의 보호 코디네이션(protection coordination)의 예를 도시한 도면.
도 10은 컨버터들과 보호 디바이스들 사이의 보호 코디네이션의 예를 도시한 도면.
도 11은 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 예시적인 방법을 예시하는 공정 흐름도.
도 12는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 다른 예시적인 방법을 예시하는 공정 흐름도.
도 13은 본 발명의 일부 실시예들에 따라서 구성된 예시적인 컨트롤러 회로를 도시한 도면.
다음의 청구항들과 설명에서, "제 1" 및 "제 2" 등과 같은 용어들은 몇몇 유사한 요소들, 영역들, 섹션들 등을 구별하도록 사용되며, 문맥이 명확하게 달리 지시하지 않으면 특정 순서 또는 우선권을 표시하도록 의도되지 않는다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 바와 같은, 용어 "가지는", "함유하는", "구비하는" 및 "포함하는" 등은 개시된 요소들 또는 특징들의 존재를 나타내지만 추가의 요소들 또는 특징들을 배제하지 않는 확장 가능 용어이다. 마찬가지로, 단수 표현의 사용은 인용된 물품의 추가적인 것들을 배제하지 않도록 의도된다. 동일한 용어는 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 요소를 나타낸다.
하나 이상의 DC 컨버터들을 포함하는 DC 분배에서 DC 폴트가 있을 때, 소스 컨버터들의 자기 보호(self-protection)는 컨버터에 있는 파워 전자 스위치들에 대한 손상을 피하도록 컨버터로 또는 컨버터로부터 흐르는 폴트 전류에 대해 조치를 취하고 제한할 수 있다. DC 전력 시스템에서 폴트 전류 크기를 제한하도록 외부 디바이스들 또는 내부 디바이스들을 사용하는 다양한 조치들이 있지만, 컨버터-기반 DC 배전 시스템에서 가장 편리한 폴트 전류 제한(FCL) 디바이스들은 컨버터들 자체이다. 컨버터 제어는 FCL 기능들의 신속한 행동 조치를 보장한다.
종래의 보호 시스템들에서, 보호 선택성은 보호 디바이스들의 코디네이션을 통해 관리된다. 이러한 보호 디바이스들의 동작은 업스트림 및 다운스트림 분기들의 상이한 폴트 전류 크기들과 같은 상이한 위치들에서 폴트 징후(fault signature)들 사이의 차별화에 의해 조정될 수 있다. DC 배전 시스템에서, 폴트 전류가 안전성 요건으로 인하여 제한되면, 이는 보호 디바이스들의 적시 및 선택적인 트립핑(tripping)을 보장하는 기술적인 중대한 도전이 된다. 그러므로, 적시 폴트 분리 및 보호 선택성은 대안적인 방식으로 달성될 필요가 있다.
HVDC 시스템들을 위한 몇몇 다른 보호 책략이 제안되었으며 및/또는 운영되고 있다. 대부분은 DC 회로 차단기에 의존하며, 이는 오늘날의 기술에서 비싸다.
하나의 HVDC 보호 방식이 "Locating and Isolating DC Faults in Multi-Terminal DC 시스템들", IEEE Trans에서 L. Tang 및 B. Ooi에 의해 설명된다. 2007년 7월의 Power Delivery, Vol. 22, No. 3에서, 폴트 전류를 차단하는 AC 회로 차단기, 영향 받은 DC 라인들을 개방하는 무부하 DC 스위치들, 이웃하는 컨버터들 사이의 정보를 교환하기 위한 핸드세이킹 기술(handshaking techniques), 무부하 DC 스위치들을 이용한다. 그러나, 이러한 시스템들에서 AC 회로 차단기들은 폴트 전류를 차단하도록 부호 변화점(zero crossing)까지 기다릴 필요가 있다. 또한, 영 전류(zero current)로 인하여, 폴트 후에 복원을 위해 케이블 충전(cable recharging)이 요구된다.
Carl Barker에 의해, "HVDC as bulk power transfer system," SUPERGEN Wind 5th Training Seminar, March 2011(http://www.supergen-wind.org.uk/presentations.html에서 이용할 수 있는)에서 설명된 다른 접근 방식은 멀티-터미널 HVDC 전송 시스템을 위한 풀-브릿지(full-bridge) AC/DC 컨버터들과 신속한 분리 스위치들을 이용한다. Barker 제시에 따라서, DC 케이블 상의 폴트는 풀 브릿지 컨버터들을 사용하여 AC 소스들로부터 폴트 전류들을 먼저 제한하고, 그런 다음 패스트 스위치들(fast switches)을 사용하여 시스템으로부터 폴트 케이블을 분리하는 것에 의해 약 30-40 밀리초에 분리될 수 있다. 이러한 접근 방식에 따른 완전한 멀티 터미널 HVDC 시스템 복원은 약 300-400 밀리초 걸린다.
유럽 특허 출원 EP 1914162 A1에 예시된 여전히 또 다른 접근 방식에 따라서, 중전압(medium-voltage) DC(MVDC) 보호 방식은 폴드백 전류 제한 컨버터들(foldback current limiting converters), 제로 근접(near zero) 전압 및 전류 DC 스위치들, 및 DC 선상 전력 시스템을 위한 퓨즈와 같은 다른 보호 디바이스들을 이용한다.
상기된 3개의 접근 방식이 다양한 형태의 DC 시스템들에서 일정 정도의 보호를 각각 제공하지만, 메시 네트워크 구조(meshed network structure)를 가질 수 있는 컨버터-기반 DC 배전 시스템들을 위한 상세한 보호 개념 및 알고리즘이 여전히 필요하다.
다음에 상세하게 설명되는 기술, 장치 및 시스템들은 폴트 검출, 폴트 전류 제한, 폴트 위치, 및 폴트 분리 및 재구성의 다양한 조합의 사용을 통하여 컨버터-기반 DC 배전 시스템들의 시스템 보호를 제공한다. 이러한 기술들은 저전압 DC(LVDC) 및 중전압 DC(MVDC) 배전 시스템들을 포함하는 DC 배전 시스템들을 위한 보호를 위해 사용될 수 있다. 다양한 실시예들에 따라서, 다음에 상세히 설명되는 바와 같이, DC 보호는 다음 중 하나 이상에 의해 달성될 수 있다: 1) 컨버터들에 의한 폴트 검출 및 FCL; 2) 신속한 폴트 위치 및 최소로 영향받은 영역(minimum affected area)의 식별; 및 3) DC 스위치들에 의한 신속한 폴트 분리 및 시스템 재구성. 알 수 있는 바와 같이, 이러한 기술들은 몇몇 문제들을 극복하도록 사용될 수 있으며, FCL이 DC 시스템들에서 요구될 때 상실된 보호 선택성; 크거나 넓게 영향받은 영역으로 인한 감소된 시스템 신뢰성; 및 비싼 DC 회로 차단기들에 기초한 비싼 DC 보호 시스템들을 포함하는 문제들 중 일부는 DC 배전 시스템들에 특정된다.
본 명세서에서 설명된 DC 보호 시스템들의 몇몇 실시예들은 3개의 특징들을 포함한다:
1) 하나 이상의 소스 컨버터 유닛들의 각각에서 FCL 기능. 폴트 전류들은 일부 실시예들에서 소스 컨버터들 내로 통합된 FCL 기능들에 의해 제한될 수 있다. 이러한 소스 컨버터들은 AC 소스들에 연결된 AC/DC 정류기들 또는 DC 소스들에 연결된 DC/DC 컨버터들을 포함할 수 있다.
2) DC 배전 시스템에서 적절한 위치에 있는 DC 스위치들. DC 스위치들은 저부하 전류에서 신속한 개방/폐쇄 동작을 제공하고, 갈바닉 폴트 분리(galvanic fault isolation)를 제공한다.
3) 중앙집중 및/또는 분산 제어 시스템. 일부 실시예들에서, 컨버터 제어, 제어 유닛들, 및 DC 스위치들 사이의 통신이 있다. DC 전류들, 전류 변화율(current derivatives) 및 전압들은 각 DC 분기 및 컨버터에서 측정된다. 이러한 전기 신호, 컨버터 제어 상태 및 DC 스위치들의 "개방/폐쇄" 상태는 수집되고 관련된 제어 유닛(들)로 전송된다.
상기된 바와 같이, 보호 방식은 몇몇 상이한 아키텍처들 중 일부에 기초할 수 있다. 일부 실시예들에서, 예를 들어, 하나의 DC 버스에 위치될 수 있는 하나의 중앙집중 유닛이 있다. 다른 실시예들에서, 몇몇 상이한 DC 버스들의 각각에 위치된 다수의 분배 유닛들(distributed units)이 있다. DC 버스 제어 유닛들은 기존의 시스템의 구성요소들에 통합될 수 있거나, 또는 부가 기능들의 형태를 취할 수 있거나, 또는 전체적으로 신규의 제어 유닛들일 수 있다.
도 3은 예시적인 시스템 보호 방식의 중앙집중 아키텍처를 도시한다. 이것은 예를 들어 폴트 보호 기능들을 갖는 제어 유닛(310)이 기존의 중앙집중 전력 및 에너지 관리 시스템(Power and Energy Management System, PEMS)에 부가물로서 실시되는 소형 DC 선상 전력 시스템에 적용 가능할 수 있다. 중앙집중 아키텍처에서, 정보는 중앙 제어 유닛(310)과, 하나 이상의 DC 컨버터들(110, 120) 및 하나 이상의 스위치들(130)을 포함하는 개시된 보호 시스템의 필수 요소들 사이에서 교환된다.
도 4는 다른 한편으로 분산 아키텍처를 갖는 시스템의 예를 도시한다. 분산 아키텍처에서, 정보는 시스템의 DC 버스들의 하나 이상의 각각에 위치된 분산 제어 유닛들(410)과, 하나 이상의 DC 컨버터들(110, 120) 및 하나 이상의 스위치들(130)을 포함하는, DC 버스에 연결된 요소들 사이에서 교환된다. 분산 제어 유닛들(410)의 각각은 이웃하는 DC 버스들에 있는 이웃하는 제어 유닛들(410) 중 하나 이상에 연결된다. 크고 더욱 포괄적인 메시 DC 배전 네트워크를 위하여, 각 DC 버스는 기존의 서브스테이션일 수 있다. 이러한 시스템에 있는 제어 유닛(401)은 기존의 서브스테이션 제어 유닛에 대한 부가물로서 실시될 수 있다. 일부 환경에서, 예를 들어, 서브시시스템 내에서 이웃하는 DC 버스들 사이의 정보 교환이 폴트된 영역(faulted area)과 최소로 영향받은 영역을 결정하는데 충분하지 않으면, 분산 제어 유닛들(410) 중 하나는 마스터 제어 유닛으로서 작용할 수 있다.
도 6에 도시된 공정 흐름도는 시스템이 분산 또는 중앙집중 제어 아키텍처를 사용하든 아니든 현재 개시된 기술에 따라서 동작하는 시스템에서 수행되는 동작들을 예시한다.
먼저, 블록 610에 도시된 바와 같이, 폴트가 검출된다. 현재 개시된 기술에 따라서 배열된 컨버터-기반 DC 전력 시스템에서, 전류들, 전류 변화율들, 및 전압들은 각 컨버터에 의해 측정되고 모니터된다. DC 폴트가 일어날 때, 고전류, 고전류 변화율, 및/또는 저전압의 존재는 DC 폴트의 존재를 나타낸다.
폴트의 검출 시에, 폴트가 즉시 검출되는 소스 컨버터의 제어는 소스로부터 사전 결정된 레벨로의 폴트 전류 기여(fault current contribution)를 제한하는 컨버터의 FCL 기능을 부여한다. 이러한 것은 블록 620에 도시된다. 그러므로, 보호된 DC 배전 시스템에서 폴트 전류들은 공칭 전류 레벨들보다 작지만 0보다 높은 레벨들로 제어된다. 제한된 폴트 전류들은 DC 네트워크에서 임의의 아크 섬락(arcing flash)을 유발하지 않도록 충분히 낮지만, DC 전류 센서들에서 어떠한 어려움도 유발하지 않도록 충분히 높다.
컨버터들의 특정 형태에 의존하여, 상이한 FCL 기술들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 사이리스터(thyristor)-기반 전류 소스 컨버터들에서, 사이리스터의 발사 각도들(firing angles)은 폴트 전류를 제한하도록 증가될 수 있다. 전압 소스 컨버터들들을 위하여, 사이리스터들은 폴트 전류를 감소시키도록 폴트 경로들에 삽입될 수 있다. 풀 브릿지 케스케이드 멀티레벨 컨버터들(full bridge cascaded multilevel converters)과 같은 전압 소스 컨버터들의 일부 형태에 대하여, 컨버터 토폴로지(converter topology) 자체는 직접적인 제어가 폴트 전류를 감소시키는 것을 허용한다.
폴트가 검출되고 보호된 DC 배전 시스템에서의 폴트 전류가 제한된 후에, 제어 유닛(310) 또는 제어 유닛들(410)에 있는 폴트 식별 알고리즘은 기기, DC 버스, 분기, 또는 일군의 기기의 부분일 수 있는 폴트된 영역을 식별하도록 실행된다. 이러한 것은 블록(630)에 도시된다. 전압들, 전류들, 및/또는 전류 변화율들에 관한 과거 및 현재 측정 데이터는 폴트 식별 알고리즘 내로 입력된다. 현재의 측정 데이터가 대응하는 사전 결정된 레벨들로 제한된 하나 이상의 컨버터들 폴트 전류들에 의해 직접 영향을 받는 측정치들을 포함한다는 것을 유의하여야 한다.
일부 폴트된 영역들은 단지 로컬 측정치들을 사용하여 신속하게 식별될 수 있다. 이러한 경우에, 폴트 식별은 아마도 이웃하는 제어 유닛들과 통신없이 분산 제어 아키텍처(distributed control architecture)를 사용하는 시스템에서 개별 분산 제어 유닛들에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 차동 보호 알고리즘(differential protection algorithm)은 특정 버스 내로 및 밖으로 흐르는 모든 로컬 전류들의 넌제로 합계(nonzero summation)의 검출에 기초하여 어떠한 DC 버스 폴트의 위치를 신속하게 찾도록 사용될 수 있다. 다른 예로서, 고전류 변화율은 측정 지점에 매우 근접한 라인 폴트를 식별하도록 사용될 수 있다.
일반적인 배전 시스템에서, 많은 폴트된 영역들은 시스템의 넓은 측정 범위를 사용하는 것에 의해 짧은 시간에 식별될 수 있다. 예를 들어, 폴트 추적 알고리즘(fault tracing algorithms)은 공지된 시스템 토폴로지 및 측정된 전류 흐름 방향 및/또는 상이한 위치에서 전류 흐름 방향에서 변경에 기초하여 짧은 시간에 폴트된 분기(faulted branch)를 찾도록 사용될 수 있다. 다시, 폴트 후에 측정된 전류 흐름 방향이 각각의 사전 결정된 레벨들로 제한된 컨버터 폴트 전류들로 적어도 부분적으로 만들어진 전류의 측정치들을 포함할 것이다. 이러한 접근 방식은 예시적인 시스템에서 폴트 전후에 전류 흐름을 도시하는 도 5에 도시된다. 폴트 후에, DC 컨버터들로부터의 제한된 폴트 전류들을 포함하는 모든 소스로부터의 모든 전류들은 폴트 위치를 향하여 흐른다. 그러므로 모든 소스들로부터 흐르는 다른 모든 전류 중에서 공통의 분기는 폴트 위치를 나타낸다. 폴트 추적 알고리즘과 같은 시스템-와이드 또는 네트워크-와이드 폴트 식별 알고리즘(system-wide or network- wide fault identification algorithm)은 하나 이상의 로컬 폴트 식별 알고리즘에 대한 백업으로서 기여할 수 있다는 것을 유념한다. 그러므로, 시스템은 동시에 동작하는 다수의 폴트 알고리즘들(multiple fault identification algorithms)을 이용할 수 있다.
폴트된 영역이 식별되면, 폴트 영향을 최소화하도록 신속한 폴트 분리 및 신속한 시스템 재구성 알고리즘이 실행된다. 이러한 것은 도 6의 블록 640에 도시된다. 폴트 분리 알고리즘(fault isolation algorithms)은 높은 시스템 안전성 및 안전 요건을 보장하도록 실행된다. 예를 들어, 폴트가 DC 버스에서 식별될 때, DC 버스에 연결된 모든 타이 라인(tie line) 및 분기 DC 스위치들은 DC 전력 시스템의 나머지로부터 폴트된 DC 버스를 분리하도록 개방된다. 폴트가 DC 분기 또는 라인에서 식별될 때, 폴트 위치의 인접한 업스트림의 DC 스위치들 또는 폴트된 라인의 양쪽 단부 상의 DC 스위치들은 시스템의 나머지로부터 폴트된 분기를 분리하도록 개방된다. 실행된 신속한 폴트 분리 및 재구성으로, 최소 폴트 영향 받은 영역은 시스템 신뢰성 요건 또는 최소 경제적 손실과 같은 다른 요건으로 인하여 파생될 수 있다. 보호된 DC 배전 시스템의 자기 치유는 적어도 부분적으로 재구성 고려 사항에 의해 또한 달성될 수 있다. 예를 들어, 폴트된 영역에 있는 일부 기기는 연속적인 전력 공급을 보장하도록 대안적인 경로들에 의해 시스템의 정상적인 부분(healthy part)에 재연결될 수 있다.
폴트 분리 및 재구성에 필요한 조치가 결정된 후에, 제어 명령들은 블록 650에 도시된 바와 같이 시스템의 나머지로부터 최소 폴트 영향 받은 영역을 분리하도록 연관 DC 스위치들로 전송된다. DC 배전 시스템의 나머지 부분에 있는 소스 컨버터들은 그 FCL 기능들을 비활성화할 수 있으며; 이러한 것은 특정 전압 복원이 일부 시스템들에서 검출된 후까지 허용되지 않을 수 있다. 최소로 영향받은 영역은 지금 시스템의 나머지로부터 분리된다. 시스템의 나머지 부분에서의 전압들은 점차적으로 복원되고, 시스템의 나머지 부분은 정상 동작으로 복귀한다.
시스템 또는 구성요소 폴트 내성 능력(fault tolerant capability)에 의존하여, 개시된 보호의 각 단계에서 소비된 시간은 달라야 한다. 예를 들어, 시스템이 많은 순환 부하(rotational loads)를 가지면, 구성요소 및 시스템 폴트 내성은 높고, 허용되는 폴트 내성 시간은 수백 밀리초일 수 있다. 이러한 것은 개시된 보호 방법에 의해 달성하는 것이 어렵다. 시스템이 높은 신뢰성 요건을 가지면, 허용된 폴트 내성 시간은 수십 밀리초일 수 있으며, 이는 저부하 DC 스위치들에 대해 가장 어려운 것이다. 이러한 것은 신속한 파워 전자 기반 기술을 아마 요구할 것이다.
이전의 설명에서, 고정 폴트가 보호된 DC 배전 시스템에서 일어난 것이 가정되었다. 폴트가 일시적 폴트(temporary fault)이면, 다른 한편으로, 시스템 전압들은 소스 컨버터들로부터의 잔류 폴트 전류들에 의해 그 공칭 레벨로 점차적으로 복원하며, 폴트 존재를 나타내도록 사용된 저전압들은 사라진다. 이러한 경우에, 개시된 DC 폴트 보호 및 위치 방법의 실행은 그런 다음 중단될 것이다. 컨버터 제어와 DC 스위치들이 이미 조치를 취하였으면, 이러한 조치는 역전될 것이다. 보호된 시스템은 정상 동작으로 복귀한다.
도 7a 및 도 7b는 폴트 보호없이 그리고 개시된 보호 방법으로 시스템 전류 및 대응 전압의 예를 각각 도시한다. 저레벨로 제한된 DC 컨버터로부터의 폴트 전류에 의해, 보호 시스템에 대한 DC 폴트의 손상은 제한된다. 그러므로, 제한된 전류는 연결된 유틸리티 전송 시스템의 안정한 동작 및 다양한 형태의 부하의 요구된 내성을 포함하는 보호된 DC 배전 시스템의 폴트 내성에 악영향없이 최소로 폴트 영향받은 영역 및 시스템 재구성을 결정하도록 제어 유닛(들)에 적절한 시간을 제공한다. 제한된 폴트 전류에 의해, 보호 디바이스들의 기술적 요건이 많이 감소된다. DC 스위치들의 신속한 "개방/폐쇄"가 저렴한 비용으로 달성될 수 있다. 그러므로, 개시된 보호 기술은 신속한 폴트 검출, 신속한 폴트 식별 및 신속한 폴트 분리 및 재구성 조치에 의해 신속한 폴트 제거 및 신속한 시스템 복원으로 또한 특징될 수 있다.
상기의 상세한 예들이 주어지면, DC 배전 시스템을 위한 보호 시스템이 다음의 동작 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다:
1) 예를 들면, a. 고전류 변화율 또는 고전류;
b. 저전압; 및
c. 상기의 임의의 조합, 또는 다른 폴트 징후들에 따라, 제어 유닛들에서 컨버터들 및 보호 기능들에 의한 폴트 검출;
2) 폴트들이 검출되는 각 소스 컨버터에서의 폴트-전류 제한(FCL);
3) 폴트된 영역을 식별하는 폴트 식별;
4) 폴트 영향을 최소화하도록 폴트 분리 및 재구성;
5) 폴트를 분리하고 보호된 시스템을 재구성하도록 DC 스위치들의 신속한 "개방/페쇄" 및 소스 컨버터들의 FCL을 비활성화하는 보호 조치.
마찬가지로, 이러한 보호 시스템은 다음의 구성요소들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다:
1) a. 과거 및 현재의 전압들, 전류들, 전류 변화율, 다른 폴트 징후들, 컨버터 제어 및 DC 스위치들을 수집 및 저장하고;
b. 차동 보호 및 추적 알고리즘에 따라서 폴트 위치를 결정하고;
c. 폴트 위치 및 시스템 신뢰성에 따라서 최소로 폴트 영향받은 영역을 결정하고;
d. 폴트를 분리하고 보호 시스템을 재구성하도록 컨버터들 및 DC 스위치들에 명령을 발행하는 하나 이상의 제어 유닛들;
2) a. 소스들로부터 폴트 전류 기여를 신속하게 제한하고;
b. 중앙 및/또는 로컬 제어 유닛과 통신하도록 구성된 소스 컨버터들;
3) a. 저부하 전류에서 신속하게 개방되고 폐쇄될 수 있고;
b. 중앙 및/또는 로컬 제어 유닛(들)과의 통신으로 제어되는 소스 컨버터들.
이러한 제어 유닛들이 중앙집중 제어 유닛 및 시스템 와이드 컨버터들 및 DC 스위치들을 구비한 중앙 제어 유닛 사이의 통신 시스템을 특징으로 하는 중앙집중 아키텍처에 따라서 실행될 수 있다는 것이 예측될 것이다. 대안적으로, 제어 유닛들은 DC 버스들에서 분산 제어 유닛들, 및 컨버터들 및 DC 버스에 연결된 DC 스위치들과 DC 버스들에 있는 제어 유닛들을 그리고 또한 이웃하는 제어 유닛들 사이를 링크하는 통신 시스템을 포함하는 분산 아키텍처에 따라서 실행될 수 있다.
개시된 보호 시스템들과 기술들은 LVDC 및 MVDC 배전 시스템들을 포함하는 DC 배전 시스템들을 위한 보호를 위해 사용될 수 있다. 이러한 기술들은 영향받은 영역을 최소화하고 시스템 재구성에 의한 자기 치유를 제공하는 것에 의해, FCL이 DC 시스템들에서 요구될 때 상실된 보호 선택성을 피하며 개선된 시스템 신뢰성을 제공한다. 이러한 기술들은 또한 비싼 DC 회로 차단기들에 의지하는 것들보다 가장 비용 효율적이다. 폴트 전류 제한 및 신속한 DC 보호는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에서 컨버터 폴트 전류들의 존재에 기초하여, 기기 및 DC 네트워크 상의 높은 폴트 전류에 의한 악영향을 감소시키는 한편, 신속하고 정확한 폴트 위치를 제공한다. 기술들은 상이한 시스템 구성에 적합한 보호를 제공한다(시스템 구성이 변경될 때 각 DC 스위치에 적합한 세팅에 대한 필요성이 없다).
신속한 시스템 분리 및 재구성 조치들은 낮지만 넌제로 값으로 폴트 전류를 제한하는 것에 의해 가능하게 되고, 이러한 것은 과잉의 DC 케이블 충전을 요구함이 없이 신속한 DC 스위치 "개방"을 가능하게 한다. 원가 절감은 기존의 컨버터 제어, 기존의 중앙 제어 유닛 및 저부하 DC 스위치들을 이용하는 것에 의해 촉진된다.
개시된 기술이 다수의 DC 폴트 위치들을 어드레스하도록 확장될 수 있다는 것이 예측될 것이다. 다수의 폴트된 영역들은 식별될 수 있으며, 다수의 영향받은 영역들은 상이한 서브시스템들 내에서 폴트 영향을 최소화하도록 결정될 수 있다. 개시된 기술들은 적시의 폴트 분리 및 보호 코디네이션이 컨버터들에 의한 폴트 전류 제한으로 인하여 상실되는 경우에 AC/DC 하이브리드 애플리케이션으로 확장될 수 있다. 방사형 토폴로지들(radial type topologies)을 갖는 DC 배전 시스템들을 위하여, 폴트 위치는 용이하게 식별될 수 있으며, 그러므로 통신 요건은 많이 감소될 것이다.
상기된 보호 시스템들에서, 중앙집중 또는 분산된 제어 시스템이 폴트 식별 공정을 수행하고 폴트 식별 결과에 기초하여 보호 디바이스(예를 들어, 스위치)들이 활성화하는지를 결정하는 것이 가정된다. 그 양태가 이전의 접근 방식과 조합될 수 있는 다른 접근 방식은 검출된 폴트에 응답하여 시스템에 있는 하나 이상의 보호 디바이스들의 자동 트립핑(automatic tripping)을 제공하는 것이다. 이러한 보호 디바이스들은 코디네이션될 수 있어서, 최소수의 보호 디바이스들이 주어진 폴트를 위해 활성회되고, 그러므로 영향 받은 영역을 최소화한다. 이러한 코디네이션은 DC 컨버터들에 의하여 공급된 컨버터 폴트 전류들를 염두에 두고 계획될 수 있다.
이러한 접근 방식으로, DC 보호와 연관된 기기/디바이스들은 폴트-전류 제한(FCL) 능력 및 저전류 DC 회로 차단기들(DCCBs), 퓨즈 등과 같은 저 폴트-전류 보호 디바이스들을 갖는 컨버터들을 포함한다. 컨버터들은 폴트 분리 능력 및 갈바닉 분리를 위한 무부하 DC 스위치들을 가져야 한다. 보호 코디네이션은 동일한 위치 및/또는 상이한 위치들에서 보호 디바이스들과 컨버터들 사이에 제공된다. 일부의 경우에, 별개의 보호 디바이스들이 수반되지 않을 수 있으며, 대신에 코디네이션이 다수의 컨버터들 사이에 있게 된다.
상기된 바와 같이, 컨버터의 FCL 동작은 폴트가 있을 때 활성화된다. 컨버터들과 보호 디바이스들을 조정하기 위하여, 폴트 전류들은 사전 결정된 저레벨(그러나 넌제로) 정전류(constant currents)로 제어되어야 한다. 도 8은 일정한 FCL 기능(constant FCL function)을 갖는 컨버터의 예시적인 V-I 특징을 도시한다. V0 및 IO는 각각 공칭 전압 및 전류이다. Imax는 컨버터를 통과하도록 허용된 최대 전류이다. 이러한 컨버터에서, 폴트 전류는 모두 최대 허용 전류보다 작은 2개의 상이한 일정 레벨(IS 및 IL)들 중 어느 하나로 제어될 수 있다. 조정되는 업스트림 및 다운스트림 보호 디바이스들에 의존하여, 정전류는 그 공칭 전류보다 높거나 낮을 수 있다. IS는 짧은 시간 지연을 갖는 정전류 레벨이며, IL은 긴 시간 지연을 가지는 낮은 정전류 레벨이다. 폴트가 일어난 후에, 컨버터는 폴트를 검출하고, 폴트 전류가 먼저 제 1, 비교적 짧은 시간 기간 동안 높은 레벨(IL)로 제한되고, 그런 다음 보다 긴 시간 기간 동안 낮은 레벨(IS)로 제한되는 도 8에 도시된 바와 같이 그 FCL 동작을 시작한다.
퓨즈, DCCBs과 같은 보호 디바이스를 위하여 폴트를 트립하도록 3개의 레벨들의 세팅이 있을 수 있다. 3개의 레벨들은 순간적으로, 짧은 시간 지연 후에, 및 긴 시간 지연 후에 디바이스를 트립(즉, 개방)하는 전류 레벨들에 대응한다. 전통적인 Time-Current Curves(TCCs)은 3개의 상이한 전류 레벨들에서 트립핑 시간들(tripping times)을 결정하도록 사용된다.
상기된 바와 같이, 실행된 FCL을 갖는 컨버터들을 위하여, 짧은 시간 지연 및 긴 시간 지연에 대응하는 FCL을 위한 컨버터 제어에서 2개의 레벨들의 세팅들만이 있을 수 있다. 컨버터들의 지연들은 다운스트림 및 업스트림 보호 디바이스들 사이의 보호 코디네이션을 가능하게 하도록 선택되어야 한다. 선택성을 보장하도록, 시간 지연은 다운스트림 보호 디바이스들의 각각의 짧은/긴 시간 지연들보다 길고, 업스트림 보호 디바이스들의 시간 지연보다 짧아야 한다.
상기된 바와 같이, 분산 발전 시스템들(distributed generation systems)은 상이한 위치들에서 DC 배전 시스템에 연결될 수 있다. 폴트가 있을 때, 분산 발전기들로부터의 전류 기여는 업스트림 및 다운스트림 분기들에서 상이한 전류 크기의 차별 규칙(discrimination rule)을 위반할 수 있다. 그러므로, 다이오드와 같은 블록 회로들은 폴트 동안 역전류 흐름(reverse current flow)을 방지하도록 분산된 리소스들이 실행된다. 이러한 블록 회로도들은 폴트가 검출된 후 즉시 활성화된다.
도 9는 예시적인 구성에서 업스트림 및 다운스트림 컨버터들 사이의 코디네이션을 도시한다. 직선의 수직선은 정전류 세팅들과 대응하는 시간 지연 세팅들을 나타낸다. 이 예에서, 다운스트림 컨버터 시스템(Conv2)은 낮은 정전류 세팅들(Ic2S 및 Ic2L), 보다 짧은 짧은/긴 시간 지연들(t2 및 t4)을 가지는 한편, 업스트림 컨버터 시스템(Conv1)은 높은 정전류 세팅들(Ic1s 및 Ic1L), 및 보다 긴 짧은/긴 시간 지연들(t3 및 t5)을 가진다. 이러한 세팅들은 Conv1 및 Conv2의 컨버터 제어들 내로 내장된다.
다운스트림 및 업스트림 컨버터들의 상이한 전류 세팅들은 다운스트림 및 업스트림 버스들에 연결된 다른 소스들/부하들에 기인한다. 버스들에 연결된 다른 소스들/부하들이 없으면, 다운스트림 및 업스트림 컨버터들의 세팅들은 동일하다. 이러한 경우에 보호 선택성은 다운스트림 및 업스트림 컨버터들의 상이한 시간 지연을 조정하는 것에 의해 달성될 수 있다. 이러한 조정 방식은 상이한 폴트 전류 레벨들에서 응답 시간을 결정하도록 전통적인 Time-Current Curves(TCCs)을 사용하지 않는 신규의 보호 디바이스들에 또한 적용될 수 있다.
도 10은 2개의 컨버터들(Conv1 및 Conv2)과 2개의 보호 디바이스들(Prot1 및 Prot2)을 포함하는 분기 상의 순간적 및 짧은 시간 지연 코디네이션(time delay coordination)을 도시한다. 2개의 보호 디바이스들은 역 Time-Current Curves(TCCs)으로 실시된다. 컨버터과 보호 디바이스들의 위치들은 도면에 또한 나타난다. Prot2, Conv2, Prot1 및 Conv1은 다운스트림으로부터 업스트림으로 순차적으로 위치된다.
Prot2 아래에서 이에 근접하여 폴트가 있을 때, 그리고 폴트 전류가 매우 높으면, 신속한 퓨즈(fast fuse)일 수 있는 Prot2는 지점(E)을 지나 지시된 바와 같이 FCL이 적용되기 전에 매우 신속하게 트립할 수 있다. 유사하게, Prot1은 폴트가 Prot1 아래에서 이에 근접하면 지점(F)를 지나서 나타나는 바와 같이 트립할 것이다. 컨버터 FCL이 t1에서 조치를 취한 후에, 상이한 위치들에서 보여지는 전류들은 도 10에서 직선의 수직선에 의해 도시된 바와 같이 상이한 고정값들로 제한된다. Conv1/Conv2의 전류 제한 레벨은 C/A와 D/B 사이에서 선택된다. 지점(D/B)은 Conv1/2의 정전류 제한에 의해 결정되는 짧은 시간 지연 동작에서의 Prot1/2의 하부 시간 제한 및 상부 전류 제한을 나타낸다. 지점(C/A)은 Conv1/2의 짧은 시간 지연에 의해 결정된 Prot1/2의 상부 시간 및 하부 전류 제한을 나타낸다. 그러므로, Prot1/2은 적색 및 오렌지로 직선의 점선에 의해 지시된 바와 같이 [C,D]/[A,B] 사이의 그 TCC에서 짧은 시간 지연으로 트립할 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 유사한 Prot1/2는 [G,H]/[I,J] 사이의 긴 시간 지연으로 또한 동작할 수 있다. 이러한 방식으로, 컨버터들과 보호 디바이스들 사이의 선택적인 코디네이션은 임의의 통신없이 달성된다.
도 8 내지 도 10에 대해 상기에서 상세하게 설명된 예들이 주어지면, 이러한 제 2 일반적인 접근 방식에 따라서 DC 배전 시스템을 위한 보호 시스템이 다음의 동작 특징들 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다는 것이 예측될 것이다:
1) a. 폴트들에서 컨버터들을 제한하는 일정한 폴트 전류(constant fault current); 및
b. 컨버터 제어들과 DC 보호 디바이스들 사이의 코디네이션; 및/또는
c. 상이한 컨버터들의 제어들 사이의 코디네이션을 포함하는 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 DC 보호 코디네이션;
2) DC 전류 센서들의 허용 가능한 범위 내에 있는 저전류 레벨에서의 신속한 폴트 분리를 할 수 있는 보호 디바이스들;
3) a. 일정한 폴트 전류 제한 제어;
b. 폴트 전류 분리 디바이스들;
c. 갈바닉 분리를 위한 DC 무부하 스위치들을 포함하는 DC 컨버터 시스템들.
그러므로, DC 보호는, 1) 비용 효과적인 DC 보호 디바이스들; 2) FCL 및 폴트 분리를 구비한 컨버터 제어; 3) 상이한 형태의 DC 보호 디바이스들 사이의 보호 코디네이션을 사용하여 달성될 수 있다. 이러한 접근 방식은 그 밖에 FCL이 DC 시스템들에서 실시될 때 일어나는 상실된 보호 신뢰성 및 선택성을 극복하고, 상이한 형태의 DC 보호 디바이스들이 실시될 때 보호 코디네이션에서의 어려움을 극복한다. 이러한 접근 방식의 또 다른 이점은 DC 배전 시스템의 구성요소들 사이의 통신에 대한 감소된 의존성이다. 이러한 접근 방식은 또한 감소된 DC 전류 퀸칭 요건들(DC current quenching requirements)과의 기존의 컨버터 제어 양립성 및 DCCBs을 이용하는 것에 의해 원가 절감을 또한 제공한다. 이러한 접근방식은, 예를 들어 메시 DC 배전 시스템에 포함되는 서브시스템들을 위하여 초기에 개괄된 제 1 접근방식(능동적인 식별 및 폴트의 분리를 갖는)에 상호 보완적인 방식으로 또한 실시될 수 있다.
상기된 관점에서, 도 11이 DC 버스들에 의해 연결되는 하나 이상의 DC 컨버터들과 하나 이상의 부하들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 일반화된 방법을 예시하는 공정 흐름도라는 것이 예측될 것이다. 시스템 어디에선가 폴트의 검출에 응답하여 수행되는 예시된 방법은 상기에서 상세하게 설명된 접근방식을 커버하기에 충분하다. 블록 1110에서 도시된 바와 같이, 방법은 제한된 DC 컨버터들의 각각이 대응하는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 컨버터 폴트 전류를 출력하도록 DC 컨버터들의 하나 이상의 각각의 출력 전류를 제한하는 것으로 시작한다. 블록 1120에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 컨버터들의 전류 제한이 일어난 후에, 시스템에 있는 하나 이상의 보호 디바이스들은 활성화되고, 활성화는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 컨버터 폴트 전류들에 적어도 부분적으로 의존한다.
일부 실시예들에서, DC 컨버터들 중 하나 이상의 출력 전류를 제한하는 것은 먼저 제 1 시간 간격 동안 제 1 폴트 전류 레벨로 출력 전류를 제한하고, 이어서 제 2 폴트 전류 레벨로 출력 전류를 제한하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, DC 컨버터들 중 하나의 출력 전류를 제한하는 것은 대응하는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 컨버터 폴트 전류를 생성하도록 DC 컨버터를 직접 제어하는 것에 의해 수행된다.
일부 실시예들에서, 하나 이상의 보호 디바이스들의 활성화는 DC 버스들 상의 전류의 측정치들에 기초하여 검출된 폴트의 위치를 식별하는 단계로서, 상기 식별은 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 컨버터 폴트 전류들에 적어도 부분적으로 의존하는, 상기 식별 단계, 및 검출된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 시스템에서 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함한다. 이러한 접근 방식의 예는 도 8에 도시되었다. DC 스위치들의 응답 시간은 보호된 배전 시스템에서의 그 업스트림 및 다운스트림 위치들에 기초하여 조정될 수 있다.
이러한 실시예들 중 일부에서, 검출된 폴트의 위치는 전류 변화율; 전압들; 및 전류 방향성들 중 하나 이상의 DC 버스들에서의 측정치들에 기초한다. 하나 이상의 DC 스위치들의 개방 단계는 예를 들어 검출된 폴트의 위치로서 제 1 DC 버스를 식별하는 것에 응답하여 제 1 DC 버스에 연결된 모든 타이 라인 및 분기 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계는 검출된 폴트의 위치로서 DC 분기를 식별하는 것에 응답하여 식별된 폴트 위치의 인접한 업스트림의 DC 스위치를 개방하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 DC 스위치들 후에, 시스템의 적어도 일부는 하나 이상의 DC 스위치들의 상기 개방에 의해 영향받은 기기를 연결하기 위한 하나 이상의 대안적인 경로를 활성화하는 것에 의해 재구성된다. 또한, 일부 실시예들에서, 하나 이상의 DC 스위치들이 개방된 후에, 시스템은 폴트가 분리되었다는 것을 결정하고, 상기 결정에 응답하여, 그 대응하는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들로 제한된 DC 컨버터들의 각각에서 출력 전류의 제한을 중단한다. 폴트가 분리되었다는 것을 결정하는 단계는 예를 들어 정상 또는 예상된 범위 내로 시스템에서의 전압 레벨의 복귀를 관측하는 것에 의해 행해질 수 있다.
도 11에 일반적으로 도시된 방법의 일부 실시예들은 중앙집중 또는 분산된 제어 시스템의 수반없이 디바이스들 사이의 조정에 기초하여 보호 디바이스의 자동 개방을 수반할 수 있다. 이러한 실시예들 중 일부에서, 하나 이상의 보호 디바이스들은 자동으로 개방되며, 각 보호 디바이스의 개방은 각각의 시간 기간 동안 적어도 하나의 각각의 임계치를 초과하는 각각의 디바이스 전류에 기초하고, 임계치들은 사전 결정된 폴트 전류 레벨들에 기초한다.
도 11에 예시된 방법의 일부 실시예들은 상기된 바와 같은 중앙집중 또는 분산 아키텍처에서 실행될 수 있는 하나 이상의 제어 유닛들을 사용하여 수행될 수 있다. 도 12는 하나 이상의 이러한 제어 유닛들에 의해 실시되는 바와 같이, DC 버스들에 의해 연결되는 하나 이상의 DC 컨버터들과 하나 이상의 부하들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 예시적인 방법을 예시하는 공정 흐름도이다. 도 12에 도시된 방법, 및 다음에 설명되는 변형예들은 도 11에 도시된 방법의 특별한 경우이며, 상기된 변형예들의 일부와 겹친다.
도 12에 도시된 공정은 블록 1210에서 도시된 바와 같이 DC 버스 전류들의 측정치를 수신하는 것으로 시작한다. 제어 유닛(들)은 예를 들어 다수의 모니터링 지점들의 각각으로부터 주기적으로 이러한 측정치들을 수신할 수 있다. 물론, 이러한 측정치들은 전압 측정치들, 전류 변화율 측정치들 등을 포함하는 다른 측정 데이터와 연관하여 수신될 수 있다.
블록 1220에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(또는 유닛들)은 시스템에서 폴트의 표시를 수신한다. 응답하여, 표시된 폴트의 위치는 폴트가 일어나기 전후에 취해진 DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 블록 1230에서 도시된 바와 같이 식별된다. 폴트 위치의 식별은 DC 컨버터들 중 적어도 하나의 사전 결정 및 제한된 폴트 전류 레벨에 적어도 부분적으로 의존한다. 끝으로, 블록 1240에서 도시된 바와 같이, 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들은 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 개방된다.
일부 실시예들에서, 외부 제어는 그 대응하는 컨버터 폴트 전류를 생성하도록 제어 유닛(또는 유닛들)에 의해 DC 컨버터들 중 적어도 하나에 제공된다. 일부 실시예들에서, 표시된 폴트의 위치를 식별하는 단계는 전류 변화율, 전압들 및 전류 방향성들 중 하나 이상의 DC 버스들의 측정치에 추가로 기초한다.
일부 실시예들에서, 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계는 표시된 폴트의 위치로서 제 1 DC 버스를 식별하는 것에 응답하여 제 1 DC 버스에 연결된 모든 타이 라인 및 분기 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에서, 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계는 표시된 폴트의 위치로서 DC 분기를 식별하는 것에 응답하여 식별된 폴트 위치의 인접한 업스트림에 있는 DC 스위치를 개방하는 단계를 포함한다.
도 12에 도시된 방법의 일부 실시예들 또는 예에서, 시스템의 적어도 일부는 하나 이상의 스위치들의 개방 후에, DC 스위치들의 개방에 의해 영향 받은 기기를 연결하기 위한 하나 이상의 대안적인 경로를 활성화하는 것에 의해 재구성된다. 일부 실시예들 또는 예들에서, 예시된 방법은 하나 이상의 스위치들의 개방 후에, 폴트가 분리되었다는 것을 결정하고, 결정에 응답하여, 그 대응하는 사전 결정된 폴트 전류 레벨들로 제한된 DC 컨버터들의 각각에서 출력 전류의 제한을 중단하는 것으로 계속된다.
상기된 바와 같이, 도 12에 도시된 방법, 및 그 변형예들은 하나 이상의 제어 유닛들에서 실시될 수 있다. 도 13은 상기된 기술들 중 일부에 따른 DC 보호 시스템의 전부 또는 일부를 실시하도록 사용될 수 있는 컨트롤러 회로(1300)를 위한 예시적인 구성을 도시하는 블록도이다. 도시된 예는 하나 이상의 마이크로프로세서들 또는 마이크로컨트롤러들(1310) 뿐만 아니라 디지털 신호 처리기들(DSPs), 특정 목적의 디지털 로직 등을 포함할 수 있는 다른 디지털 하드웨어(1320)을 포함한다. 마이크로프로세서(들)(1310) 및 디지털 하드웨어(1320) 중 어느 하나 또는 모두는 프로그램 데이터(1334)와 함께 메모리(1330)에 저장된 프로그램 코드(1332)를 실행하도록 구성될 수 있다. 처리 회로의 디자인과 연관된 다양한 상세 및 엔지니어링 트레이드오프(engineering tradeoff)가 널리 공지되고 본 발명의 완전한 이해에 불필요하기 때문에, 추가의 상세는 여기에 도시되지 않는다.
리드 온리 메모리(ROM), 랜덤 억세스 메모리, 캐쉬 메모리, 플래쉬 메모리 디바이스, 광학 저장 디바이스 등과 같은 하나 또는 몇몇 형태의 메모리를 포함할 수 있는 메모리 회로(1330)에 저장된 프로그램 코드(1332)는 몇몇 실시예들에서 도 12와 연관하여 설명된 방법들 중 일부를 포함하는 상기된 방법들의 하나 이상을 수행하기 위한 프로그램 명령들을 포함한다. 프로그램 데이터(1334)는 하나 이상의 DC 컨버터들을 위한 사전 결정된 폴트 전류 레벨들과 연관된 파라미터들 뿐만 아니라 시스템 측정치로부터 결정된 파라미터들과 같은 다양한 사전 결정된 시스템 구성 파라미터들을 포함한다.
본 명세서에 개시된 기술들과 시스템들의 실시예들은, DC 버스들에 의해 연결되는 하나 이상의 DC 컨버터들과 하나 이상의 부하들로서, 상기 DC 컨버터들 중 적어도 하나가 컨트롤러의 제어 하에서, 폴트의 검출에 응답하여 사전 결정 및 제한된 폴트 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 컨버터 폴트 전류를 생성하도록 동작 가능한, 상기 하나 이상의 DC 컨버터들과 하나 이상의 부하들; 각 DC 스위치가 DC 버스 또는 DC 분기의 적어도 일부를 분리하도록 동작하는 하나 이상의 DC 스위치들; 및 도 12에 도시된 바와 같은 방법을 수행하도록 구성된 컨트롤러 회로를 포함하는 직류(DC) 배전 시스템들을 포함한다. 그러므로, 예를 들어, 컨트롤러 회로(1300)는 DC 버스 전류들의 측정치를 수신하고; 시스템에서 폴트의 표시를 수신하고; DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 표시된 폴트의 위치를 식별하고, 상기 식별은 상기 DC 컨버터들 중 적어도 하나의 그 각각의 사전 결정 및 제한된 폴트 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 컨버터 폴트 전류에 적어도 부분적으로 의존하며; 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 DC 스위치들 중 하나 이상을 개방하도록 구성된다.
이러한 DC 배전 시스템들의 일부 실시예들에서, 컨트롤러 회로는 시스템에서 폴트의 표시에 응답하여 대응하는 컨버터 폴트 전류를 생성하도록 DC 컨버터들 중 적어도 하나에 외부 제어를 제공하도록 추가로 구성된다. 컨트롤러 회로는 다양한 실시예들에서 전류 변화율, 전압들, 및 전류 방향성들 중 하나 이상의 DC 버스들의 측정치에 추가로 기초하여 표시된 폴트의 위치를 식별하도록 구성될 수 있다. 도 12에 도시된 방법에 대해 상기된 몇몇 변형예들이 여기에 설명된 시스템에 동등하게 적용 가능하다는 것이 예측될 것이다.
상기된 회로들, 시스템들, 방법들, 및 다른 변형들 및 확장들을 염두에 두고, 당업자는 상기된 설명 및 첨부된 도면들이 본 명세서에서 교시된 시스템들 및 장치들의 비제한적인 예들을 나타내는 것을 알 것이다. 이와 같이, 본 발명은 상기된 설명 및 첨부 도면에 의해 한정되지 않는다. 대신에, 본 발명은 이하의 청구항들 및 그 등가물에 의해서만 한정된다.

Claims (26)

  1. 하나 이상의 부하들, 하나 이상의 DC 버스들, 및 하나 이상의 컨버터들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 방법으로서, 상기 컨버터들은 하나 이상의 AC/DC 컨버터들 또는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들 또는 양쪽 모두를 포함하는, 상기 방법에 있어서,
    상기 시스템에서 폴트의 검출에 응답하여;
    복수의 컨버터들의 각각이 제한된 DC 전류를 출력하도록, 상기 복수의 컨버터들 각각의 출력 전류를 제한하는 단계로서, 상기 제한된 DC 전류는 상기 복수의 컨버터들 중 적어도 하나에 대한 상기 제한된 DC 전류의 전류 레벨 및 지속 기간 중 적어도 하나가 상기 복수의 컨버터들 중 다른 하나의 상기 제한된 DC 전류의 상기 전류 레벨 및/또는 지속 기간과 상이하도록 조정되는, 상기 복수의 컨버터들 각각의 출력 전류를 제한하는 단계; 및
    상기 폴트를 분리하도록 상기 시스템에 있는 하나 이상의 보호 디바이스들을 선택적으로 활성화하는 단계로서, 상기 선택적으로 활성화하는 단계는 전류 방향성 및 전류 레벨 중 적어도 하나에 대해 식별하는 상기 제한된 DC 전류들에 적어도 부분적으로 의존하는, 상기 활성화 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨버터들 중 하나의 출력 전류를 제한하는 단계는 사전 결정된 전류 레벨들에서 또는 그 주위에서 상기 제한된 DC 전류를 생성하도록 상기 컨버터를 직접 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 활성화 단계는:
    상기 DC 버스들 상의 전류의 적어도 측정에 기초하여 상기 검출된 폴트의 위치를 식별하는 단계로서, 상기 사전 결정된 전류 레벨들에 있거나 또는 그 주위에 있는 상기 제한된 DC 전류들에 적어도 부분적으로 의존하는, 상기 식별 단계; 및
    상기 검출된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 상기 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 검출된 폴트의 위치를 식별하는 단계는:
    전류 레벨;
    전류 변화율(current derivative);
    전압; 및
    전류 방향성 중 하나 이상의 DC 버스들 상에서의 측정에 기초하는, 방법.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 시스템에 있는 상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방은 상기 검출된 폴트의 위치로서 제 1 DC 버스를 식별하는 것에 응답하여 상기 제 1 DC 버스에 연결된 모든 타이 라인(tie line) 및 분기 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 시스템에 있는 상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방은 상기 검출된 폴트의 위치로서 DC 분기를 식별하는 것에 응답하여 인접한 업스트림의 DC 스위치 또는 상기 식별된 폴트 위치의 양쪽 측부들 상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방 후에, 상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방에 의해 영향받은 기기를 연결하기 위한 하나 이상의 대안적인 경로들을 활성화하는 것에 의해 상기 시스템의 적어도 일부를 재구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방 후에:
    상기 폴트가 분리되었다는 것을 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 응답하여, 대응하는 사전 결정된 전류 레벨로 제한된 상기 컨버터들의 각각에서 출력 전류의 제한을 중단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 컨버터들 중 하나 이상에 대한 출력 전류를 제한하는 단계는 먼저 제 1 시간 간격 동안 제 1 제한된 전류 레벨로 상기 출력 전류를 제한하고, 이어서 제 2 제한된 전류 레벨로 상기 출력 전류를 제한하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 활성화 단계는 하나 이상의 보호 디바이스들의 자동 개방 단계를 포함하며, 각 보호 디바이스의 개방은 각각의 시간 기간 동안 적어도 하나의 각각의 임계치를 초과하는 각각의 디바이스 전류에 기초하며, 상기 임계치들은 상기 사전 결정된 전류 레벨들에 기초하는, 방법.
  11. 하나 이상의 부하들, 하나 이상의 DC 버스들, 및 복수의 컨버터들을 포함하는 직류(DC) 배전 시스템을 보호하기 위한 방법으로서, 상기 복수의 컨버터들은 하나 이상의 AC/DC 컨버터들 또는 하나 이상의 DC/DC 컨버터들 또는 양쪽 모두를 포함하는, 상기 방법에 있어서:
    DC 버스 전류들의 측정치를 수신하는 단계;
    상기 시스템에서 폴트의 표시를 수신하는 단계;
    상기 복수의 컨버터들 중 적어도 하나에 의해 출력된 상기 제한된 DC 전류의 전류 레벨 및 지속 기간 중 적어도 하나가 상기 복수의 컨버터들 중 다른 하나의 컨버터에 의해 출력된 상기 제한된 DC 전류의 상기 전류 레벨 및/또는 지속 기간과 상이하도록 상기 복수의 컨버터들에 의해 제한된 DC 전류의 출력을 조정하는 단계;
    상기 DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 상기 표시된 폴트의 위치를 식별하는 단계로서, 상기 식별은 상기 컨버터들 중 적어도 하나에 대한 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨에 적어도 부분적으로 의존하는, 상기 식별 단계; 및
    상기 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 상기 시스템에 있는 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    대응하는 사전 결정 및 제한된 DC 전류를 생성하도록 상기 컨버터들 중 적어도 하나에 외부 제어를 제공하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 표시된 폴트의 위치를 식별하는 단계는 또한:
    전류 레벨;
    전류 변화율;
    전압; 및
    전류 방향성 중 하나 이상의 상기 DC 버스들 상의 측정들에 기초하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템에 있는 상기 하나 이상의 DC 스위치들을 개방하는 단계는 상기 표시된 폴트의 위치로서 제 1 DC 버스를 식별하는 것에 응답하여 상기 제 1 DC 버스에 연결된 모든 타이 라인 및 분기 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 시스템에 있는 상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방은 상기 표시된 폴트의 위치로서 DC 분기를 식별하는 것에 응답하여 인접한 업스트림의 DC 스위치 또는 식별된 폴트 위치의 양쪽 측부들 상의 DC 스위치들을 개방하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방 후에, 상기 하나 이상의 DC 스위치들의 개방에 의해 영향받은 기기를 연결하기 위한 하나 이상의 대안적인 경로들을 활성화하는 것에 의해 상기 시스템의 적어도 일부를 재구성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 DC 스위치들의 상기 개방 후에:
    상기 폴트가 분리되었다는 것을 결정하는 단계; 및
    상기 결정에 응답하여, 대응하는 사전 결정된 전류 레벨들로 제한된 상기 컨버터들의 각각에서 출력 전류의 제한을 중단하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 직류(DC) 배전 시스템에 있어서:
    분기들 및 컨버터들에 의해 연결되며, 각각이 하나 이상의 전원들 및 하나 이상의 부하들과 직접적으로 또는 컨버터들을 통해 연관되는 다수의 DC 버스들로서, 상기 컨버터들 중 적어도 하나는 폴트의 검출에 응답하여 또는 컨트롤러의 제어 하에서, 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨에서 또는 그 주위에서 각각의 컨버터 전류를 생성하도록 동작할 수 있는 AC/DC 컨버터 또는 DC/DC 컨버터인, 상기 다수의 DC 버스들;
    하나 이상의 DC 스위치들로서, 각각의 DC 스위치가 DC 버스의 적어도 일부 또는 DC 분기를 단절하도록 동작하는, 상기 하나 이상의 DC 스위치들; 및
    상기 DC 버스 전류들의 측정치를 수신하고,
    상기 시스템에서의 폴트의 표시를 수신하고,
    상기 시스템에서의 상기 폴트의 표시에 응답하여 복수의 컨버터들에 의해 제한된 DC 전류의 출력을 조정하고,
    상기 DC 버스 전류들의 측정치에 기초하여 상기 표시된 폴트의 위치를 식별하고,
    상기 표시된 폴트의 식별된 위치에 기초하여 상기 DC 스위치들 중 하나 이상을 개방하고,
    상기 하나 이상의 DC 스위치들이 개방되어진 후에, 상기 복수의 컨버터들의 전부가 아닌 일부에 의해 상기 제한된 DC 전류의 출력의 비활성화를 조정하도록 구성되는 컨트롤러 회로를 포함하며,
    상기 식별은 상기 DC 컨버터들 중 적어도 하나에 대해 대응하는 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨에 있거나 또는 그 주위에 있는 컨버터 전류에 적어도 부분적으로 의존하는, DC 배전 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제한된 DC 전류는 사전 결정된 전류 레벨 또는 그 주위에 있는, DC 배전 시스템.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는:
    전류 레벨
    전류 변화율;
    전압; 및
    전류 방향성 중 하나 이상의 상기 DC 버스들에서의 측정치들에 추가로 기초하여 상기 표시된 폴트의 위치를 식별하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 표시된 폴트의 위치로서 제 1 DC 버스를 식별하는 것에 응답하여 상기 제 1 DC 버스에 연결된 모든 타이 라인 및 분기 DC 스위치들을 개방하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 상기 표시된 폴트의 위치로서 DC 분기를 식별하는 것에 응답하여 인접한 업스트림의 DC 스위치 또는 식별된 폴트 위치의 양쪽 측부들 상의 DC 스위치들을 개방하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 또한 상기 DC 스위치들 중 상기 하나 이상의 개방 후에, 상기 DC 스위치들 중 하나 이상의 개방에 의해 영향받은 기기를 연결하기 위한 하나 이상의 대안적인 경로들을 활성화하는 것에 의해 상기 시스템의 적어도 일부를 재구성하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
  24. 제 18 항에 있어서,
    상기 컨트롤러 회로는 또한:
    상기 DC 스위치들 중 하나 이상의 개방 후에, 상기 폴트가 분리되었다는 것을 결정하고;
    상기 결정에 응답하여, 대응하는 사전 결정 및 제한된 DC 전류 레벨로 제한된 컨버터들의 각각에서 출력 전류의 제한을 중단하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
  25. 직류(DC) 배전 시스템에 있어서:
    분기들 및 컨버터들에 의해 연결되며, 각각이 하나 이상의 전원들 및 하나 이상의 부하들과 직접적으로 또는 컨버터들을 통해 연관되는 다수의 DC 버스들로서, 상기 컨버터들 중 적어도 하나는 AC/DC 컨버터 또는 DC/DC 컨버터이며, 표시된 폴트에 응답하여 제 1 시간 간격 동안 제 1 전류 레벨로 상기 DC 출력 전류를 제한하고, 이어서 제 2 전류 레벨로 상기 DC 출력 전류를 제한하도록 구성되는, 상기 다수의 DC 버스들; 및
    하나 이상의 보호 디바이스들로서, 각각이 각각의 시간 기간 동안 적어도 하나의 각각의 임계치를 초과하는 디바이스 전류에 응답하여 개방하도록 구성되는, 상기 하나 이상의 보호 디바이스들을 포함하고,
    상기 임계치들의 각각이 상기 제 1 전류 레벨들 및 제 2 전류 레벨들 중 적어도 하나에 기초하는, DC 배전 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 시스템은 제 1 컨버터와 제 1 및 제 2 보호 디바이스들을 포함하며,
    상기 제 2 보호 디바이스는 상기 제 1 컨버터에 대하여 상기 제 1 보호 디바이스로부터 다운스트림에 있으며, 상기 제 1 및 제 2 보호 디바이스들은 상기 제 2 보호 디바이스가 주어진 폴트 전류 레벨에 대하여 상기 제 1 보호 디바이스 전에 개방하도록 구성되는, DC 배전 시스템.
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