KR20230069356A - Multi-channel arc detection device - Google Patents
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Abstract
Description
본 실시예는 아크검출장치에 관한 것이다. This embodiment relates to an arc detection device.
종래에, 일반적으로 각종 전기 기기에 전력을 공급하기 위해 상용전원을 중심으로 한 교류 배전 시스템이 사용되어져 오고 있다. 최근, 직류 부하의 급증, 직류전력을 생산하는 신재생 에너지의 보급 확산이 급격하게 일어나고 있으며, 이에 따라 직류로 생산된 전력을 교류 변환 없이 직류로 사용함으로써 전력 전달 효율을 향상 시킬 뿐 아니라 구성 요소간의 연계를 간단하게 하여 시스템 전체의 효율성을 높일 수 있는 직류배전이 많은 관심을 받고 있다. 이러한 장점을 활용하여 직류 배전 시스템은 인터넷 데이터 센터, 조명, 상용 빌딩 등에 적용을 위해 적극 검토되고 있으며, 최근에는 선체 연비 향상을 위한 선박용 직류 마이크로그리드, 연료 효율성 향상을 위한 군용 직류 마이크로그리드 영역으로의 확장까지 고려되고 있다.Conventionally, an AC power distribution system centered on commercial power has been used to supply power to various electrical devices. Recently, a rapid increase in direct current load and the spread of new and renewable energy that produces direct current power are rapidly occurring. Accordingly, by using direct current generated power as direct current without alternating current conversion, not only power transmission efficiency is improved, but also power transmission efficiency is improved. Direct current distribution, which can increase the efficiency of the entire system by simplifying the connection, is receiving a lot of attention. Taking advantage of these advantages, DC distribution systems are being actively reviewed for application to Internet data centers, lighting, and commercial buildings. Expansion is being considered.
종래의 교류 배전 시스템에 비해 직류 시스템은 아크 사고에 대한 안전성 측면에서 취약하다는 단점을 가진다. 교류 시스템에서 전류는 1초 동안 상용전원의 교류 주파수에 2배수에 해당하는 횟수만큼의 영점 교차가 존재함에 따라 아크사고 발생시에도 자연소호의 가능성이 높아 비교적 사고 발생 가능성이 낮다. 이에 반해, 직류 시스템은 전류에 영점이 존재하지 않기 때문에 아크사고 발생시 자연소호의 가능성이 낮아 교류에서의 아크 사고에 비해 위험성이 훨씬 높다.Compared to the conventional AC distribution system, the DC system has a disadvantage in that it is vulnerable in terms of safety against an arc accident. In an AC system, the current has a relatively low possibility of an accident due to the high possibility of spontaneous extinguishing even in the event of an arc accident, as there are zero crossings as many times as twice the AC frequency of the commercial power supply for 1 second. On the other hand, since the direct current system does not have a zero point in the current, the possibility of spontaneous extinguishment in the event of an arc accident is low, and the risk is much higher than that of an arc accident in an alternating current system.
또한 직류 아크는 자연소호가 힘들어 위험성이 높을 뿐만 아니라, 사고 검출에 있어서도 어려움이 존재한다. 아크 사고는 선로에 있어서 노화, 커넥터 등에 있어서의 전기적 연결의 약해짐 등에 의해 발생할 수 있는데 이러한 직류 직렬 아크의 경우, 사고 전류가 정상범위 내에 있게 되기 때문에 종래에 설치되는 과전류 차단기나 누전 차단기로 검출이 어렵다. 따라서 직류 시스템의 신뢰성 및 안전성을 확보하기 위해서는 별도의 아크 검출기나 아크 검출기능을 내장한 차단장치가 필요하다.In addition, direct current arcs are not only highly dangerous due to the difficulty in spontaneous extinguishing, but also have difficulties in detecting accidents. Arc accidents can occur due to aging in lines, weakening of electrical connections in connectors, etc. In the case of such direct current series arcs, since the fault current is within the normal range, detection by conventional overcurrent breakers or earth leakage breakers is not possible. difficult. Therefore, in order to secure the reliability and safety of the DC system, a separate arc detector or a circuit breaker with an arc detection function is required.
이러한 배경에서, 본 실시예의 목적은, 직류 배선에서의 아크사고를 검출하는 기술을 제공하는 것이다.Against this background, an object of this embodiment is to provide a technique for detecting an arc accident in DC wiring.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 실시예는, 제1태양광패널과 인버터를 연결시키는 제1라인의 전류를 측정하는 제1전류센서; 제2태양광패널과 상기 인버터를 연결시키고 상기 제1라인과 다른 경로상에 배치되는 제2라인의 전류를 측정하는 제2전류센서; 제1밴드패스대역으로 상기 제1전류센서의 측정신호를 필터링하는 제1밴드패스필터; 상기 제1밴드패스대역과 다른 제2밴드패스대역으로 상기 제2전류센서의 측정신호를 필터링하는 제2밴드패스필터; 및 상기 제1밴드패스필터의 출력신호 및 상기 제2밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하여 상기 제1라인 및 상기 제2라인의 아크사고유무를 판단하는 프로세서를 포함하는 다채널 아크검출장치를 제공한다. In order to achieve the above object, one embodiment, a first current sensor for measuring the current of the first line connecting the first solar panel and the inverter; a second current sensor connecting a second solar panel and the inverter and measuring a current of a second line disposed on a path different from that of the first line; a first band pass filter filtering the measurement signal of the first current sensor into a first band pass band; a second band pass filter filtering the measurement signal of the second current sensor into a second band pass band different from the first band pass band; and a processor for frequency-analyzing the output signal of the first band pass filter and the output signal of the second band pass filter to determine whether there is an arc accident in the first line and the second line. to provide.
상기 프로세서는, 상기 제1라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제1밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제1기준값과 비교하고, 상기 제2라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제2밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제2기준값과 비교하여 아크사고유무를 판단하되, 상기 제1기준값과 상기 제2기준값은 서로 다를 수 있다.The processor compares an average of component values of the first band pass band in the frequency analysis data for the first line with a first reference value, and compares an average of component values of the second band pass band in the frequency analysis data for the second line. The average of the component values is compared with the second reference value to determine whether there is an arc accident, but the first reference value and the second reference value may be different from each other.
상기 프로세서는, 아크가 없는 상황에서 획득되는 상기 제1라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제1라인의 공진주파수를 파악하고 상기 공진주파수가 포함되지 않는 대역으로 상기 제1밴드패스대역을 변경할 수 있다.The processor may determine the resonant frequency of the first line from the frequency analysis data for the first line obtained in the absence of an arc and change the first band pass band to a band that does not include the resonant frequency. .
다른 실시예는, 태양광패널 혹은 인버터와 연결되는 라인의 아크를 검출하는 장치에 있어서, 서로 다른 공진주파수의 특성을 가지고 각각 상기 라인의 전류를 측정하는 복수의 전류센서; 각각의 상기 전류센서와 연결되고, 각각의 상기 전류센서의 공진주파수 특성에 대응되는 밴드패스대역을 가지는 복수의 밴드패스필터; 및 각각의 밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하여 상기 라인의 아크사고유무를 판단하는 프로세서를 포함하는 다채널 아크검출장치를 제공한다. Another embodiment is an apparatus for detecting an arc of a line connected to a solar panel or an inverter, comprising: a plurality of current sensors having different resonant frequency characteristics and measuring the current of the line, respectively; a plurality of band pass filters connected to each of the current sensors and having a band pass band corresponding to a resonant frequency characteristic of each of the current sensors; and a processor for frequency-analyzing the output signal of each band pass filter to determine whether or not there is an arc accident in the line.
상기 프로세서는, 각 밴드패스필터의 출력신호에 대한 주파수분석데이터에서 제1시간대에서의 주파수성분값과 제2시간대에서의 주파수성분값의 차이가 가장 큰 밴드패스필터의 출력신호를 이용하여 상기 라인의 아크사고유무를 판단할 수 있다.The processor uses the output signal of the band pass filter having the largest difference between the frequency component value in the first time zone and the frequency component value in the second time zone in the frequency analysis data for the output signal of each band pass filter, It is possible to determine the presence or absence of an arc accident.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 배선의 전류정보를 이용하여 아크사고의 발생 유무를 판단하고 아크사고가 화재 사고로 이어지기 전에 신속하게 검출하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 확보 할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not an arc accident has occurred using the current information of the wiring, and to quickly detect the arc accident before it leads to a fire accident, thereby securing the reliability and safety of the system. .
도 1은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.
도 2는 일 실시예의 제1예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.
도 3은 일 실시예의 제1예시에서 프로세서가 밴드패스대역을 탐색하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예의 제1예시에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.
도 5는 일 실시예의 제2예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.
도 6은 일 실시예의 제2예시에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.
도 7은 일 실시예의 제3예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a power system according to an embodiment.
2 is a configuration diagram of an arc detection device according to a first example of an embodiment.
3 is a diagram illustrating a process in which a processor searches for a bandpass band in a first example of an embodiment.
4 is a flowchart of an arc detection method according to a first example of an embodiment.
5 is a configuration diagram of an arc detection device according to a second example of an embodiment.
6 is a flowchart of an arc detection method according to a second example of an embodiment.
7 is a configuration diagram of an arc detection device according to a third example of an embodiment.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing the components of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element is directly connected or connectable to the other element, but there is another element between the elements. It will be understood that elements may be “connected”, “coupled” or “connected”.
도 1은 일 실시예에 따른 전력시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a power system according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 전력시스템(100)은 아크검출장치(110), 복수의 태양광패널(121~124), 복수의 라인(131~134), 접속반(140) 및 인버터(150) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
복수의 태양광패널(121~124)은 서로 다른 지점에 배치될 수 있다. 그리고, 배치되는 지점에 따라 주변 환경이 다를 수 있다. 예를 들어, 제1태양광패널(121)은 접속반(140)으로부터 가장 먼 거리에 배치될 수 있고, 주변 온도가 다른 태양광패널에 비해 낮을 수 있다. 제4태양광패널(124)은 접속반(140)으로부터 가장 가까운 거리에 배치될 수 있고, 주변 온도가 다른 태양광패널에 비해 높을 수 있다.A plurality of
이러한 주변 환경의 차이에 따라 외부 노이즈의 각각의 태양광패널(121~124)에 대한 영향에 차이가 있을 수 있다. 예를 들어, 제1태양광패널(121)은 외부 노이즈의 영향이 적을 수 있고, 제4태양광패널(124)은 외부 노이즈의 영향이 클 수 있다.Depending on the difference in the surrounding environment, there may be a difference in the influence of external noise on each of the
복수의 라인(131~134)도 주변 환경의 차이에 따라 외부 노이즈의 영향에서 차이가 있을 수 있다. 복수의 라인(131~134)은 각각 태양광패널(121~124)과 접속반을 연결시키는데, 이때, 각 라인(131~134)이 처하는 부변 환경에 따라 외부 노이즈의 영향에서 차이가 있을 수 있다.The plurality of
일 예로서, 제1태양광패널(121)과 접속반(140)을 연결시키는 제1라인(131)은, 제4태양광패널(124)과 접속반(140)을 연결시키는 제4라인(134)에 비해 외부 노이즈의 영향이 적을 수 있다.As an example, the
다른 예로서, 각 라인(131~134)에 영향을 미치는 노이즈의 주파수대역에도 차이가 있을 수 있다. 제1라인(131)에 영향을 미치는 노이즈의 주파수대역과 제2라인(132), 제3라인(133), 제4라인(134)에 영향을 미치는 노이즈의 주파수대역에 차이가 있을 수 있다.As another example, there may be a difference in the frequency band of noise affecting each
이러한 차이는 각 라인(131~134)이 배치되는 경로상의 차이에서 비롯될 수 있는데, 예를 들어, 제4라인(134)은 전기기기-변압기 등-와 상대적으로 근접하게 배치되면서 전기기기에서 발생하는 고주파노이즈에 더 큰 영향을 받을 수 있고, 제1라인(131)은 전기기기와 상대적으로 멀리 배치되고, 또한, 그 경로가 상대적으로 길게 형성되면서 고주파노이즈의 영향을 덜 받을 수 있다.This difference may originate from a difference in the path in which each of the
각 라인(131~134)은 길이나 경로에 따라 임피던스도 서로 다르기 때문에 감쇄시키거나 증폭시키는 노이즈주파수대역에서도 차이가 있을 수 있다.Since each
아크검출장치(110)는 아크사고유무를 판단할 수 있는 복수의 채널을 가지고 있으면서 각각의 채널을 이용하여 각 라인(131~134)의 아크사고유무를 개별적으로 판단할 수 있다. 이러한 측면에서 아크검출장치(110)를 다채널 아크검출장치라고 호칭할 수 있다.The
아크검출장치(110)는 각 채널의 밴드패스대역을 다르게 설정할 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치(110)는 제1라인(131)의 아크사고유무를 판단하는 제1채널과, 제2라인(132)의 아크사고유무를 판단하는 제2채널의 밴드패스대역을 서로 다르게 설정할 수 있다.The
여기서, 밴드패스대역은 각 라인(131~134)에 영향을 미치는 외부 노이즈의 특성에 따라 결정될 수 있다. 아크검출장치(110)는 외부 노이즈의 영향이 덜한 주파수대역을 각 라인(131~134)의 밴드패스대역으로 설정할 수 있다.Here, the band pass band may be determined according to the characteristics of external noise affecting each
아크검출장치(110)는 접속반(140)과 인버터(150) 사이에 배치되는 인버터라인(160)의 아크사고유무도 판단할 수 있다.The
아크검출장치(110)는 하나의 인버터라인(160)에 대해 복수의 채널을 이용하여 아크사고유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 아크검출장치(110)는 제1밴드패스대역을 가지는 제1채널과 제2밴드패스대역을 가지는 제2채널을 함께 이용하여 하나의 인버터라인(160)의 아크사고유무를 판단할 수 있다.The
이와 같이 다채널 아크검출장치(110)는 다채널을 이용하여 복수의 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 여기서, 다채널 아크검출장치(110)는 각 라인(131~134)의 특성에 맞도록 각 채널의 밴드패스대역을 조절할 수 있는 장점이 있다.In this way, the multi-channel
그리고, 다채널 아크검출장치(110)는 다채널을 이용하여 한 라인(160)의 아크사고유무를 정확하게 판단할 수 있다. 여기서, 다채널 아크검출장치(110)는 서로 다른 밴드패스대역을 가지는 다채널을 이용하여 아크사고유무를 판단함으로써 주변환경과 동작조건에 따라 변하는 외부 노이즈가 존재하는 상황에서도 정확하게 아크사고유무를 판단할 수 있게 된다.In addition, the multi-channel
다채널 아크검출장치(110)는 일부의 채널을 이용하여 태양광패널과 연결되는 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있고, 다른 일부의 채널을 이용하여 인버터라인(160)의 아크사고유무를 판단할 수 있다.The multi-channel
이하에서는 설명의 편의를 위하여 태양광패널과 연결되는 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단하는 예시와, 인버터라인(160)의 아크사고유무를 판단하는 예시를 분리시켜 설명하나 두 예시는 배타적인 것이 아니기 때문에 서로 조합되어 사용될 수 있다.Hereinafter, for convenience of description, an example of determining the presence or absence of an arc accident of the
도 2는 일 실시예의 제1예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.2 is a configuration diagram of an arc detection device according to a first example of an embodiment.
도 2를 참조하면, 아크검출장치(110)는 복수의 전류센서(211~214), 복수의 밴드패스필터(221~224), 복수의 ADC(Analog-Digital-Converter, 231~234) 및 프로세서(240) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the
복수의 전류센서(211~214)는 각각 라인(131~134)으로 흐르는 전류에 대한 측정신호를 생성할 수 있다.The plurality of
그리고, 복수의 밴드패스필터(221~224)는 각 전류센서(211~214)의 측정신호를 필터링할 수 있다.In addition, the plurality of band pass filters 221 to 224 may filter the measured signals of the respective
각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1밴드패스필터(221)는 제1밴드패스대역을 가지고, 제2밴드패스필터(222)는 제2밴드패스대역을 가지고, 제3밴드패스필터(223)는 제3밴드패스대역을 가지고, 제4밴드패스필터(224)는 제4밴드패스대역을 가질 수 있다.Band pass bands of the respective band pass filters 221 to 224 may be different from each other. For example, the first
그리고, 복수의 ADC(231~234)는 각 밴드패스필터(221~224)의 출력신호를 디지털데이터로 변환할 수 있다.Also, the plurality of
그리고, 프로세서(240)는 각 ADC(231~234)에서 출력되는 디지털데이터를 주파수분석하여 각 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 주파수분석은 예를 들어, FFT(Fast Fourier Transform)분석일 수 있다.In addition, the
프로세서(240)는 각 라인(131~134)에 대한 주파수분석데이터에서 특정 대역의 주파수성분값을 이용하여 해당 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 여기서, 특정 대역은 각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역과 일치하거나 밴드패스대역 내의 일부 대역에 해당될 수 있다.The
프로세서(240)는 각 라인(131~134)에 대한 주파수분석데이터에서 밴드패스대역의 성분값들의 평균을 기준값과 비교하여 아크사고유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(240)는 제1라인(131)에 대한 주파수분석데이터에서 제1밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제1기준값과 비교하고 평균이 제1기준값이상이면 제1라인(131)에 아크사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 프로세서(240)는 제2라인(131)에 대한 주파수분석데이터에서 제2밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제2기준값과 비교하여 평균이 제2기준값이상이면 제2라인(132)에 아크사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The
이러한 예에서, 제1기준값과 제2기준값은 서로 다른 값일 수 있다. 아크는 주파수대역별로 크기가 다를 수 있는데 이를 반영하기 위해 프로세서(240)는 각 밴드패스대역별로 기준값의 크기를 다르게 설정할 수 있다.In this example, the first reference value and the second reference value may be different values. The size of the arc may be different for each frequency band, and to reflect this, the
프로세서(240)는 적응적으로 각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역을 변경할 수 있다.The
예를 들어, 프로세서(240)는 아크가 없는 상황에서 획득되는 각 라인(131~134)의 주파수분석데이터에서 각 라인(131~134)의 공진주파수를 파악하고 이러한 공진주파수가 포함되지 않는 대역으로 밴드패스대역을 변경할 수 있다.For example, the
도 3은 일 실시예의 제1예시에서 프로세서가 밴드패스대역을 탐색하는 과정을 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a process in which a processor searches for a bandpass band in a first example of an embodiment.
도 3을 참조하면, 프로세서는 주파수분석데이터를 통해 각 주파수별 성분값을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the processor may obtain component values for each frequency through frequency analysis data.
프로세서는 아크가 없다고 판단되는 상황-사용자가 설정해 놓은 시구간-에서 주파수분석데이터를 확인하고 현재 밴드패스대역(310)에서 공진주파수성분(320)이 확인되는지 판단할 수 있다. 각 라인은 안테나와 같은 기능할 수 있는데, 이때, 안테나의 공진주파수에 따라 노이즈를 많이 흡수할 수 있기 때문에 프로세서는 공진주파수성분(320)을 확인하고 해당 공진주파수를 포함하지 않는 밴드패스대역(330)으로 밴드패스필터의 설정을 변경할 수 있다.The processor can check the frequency analysis data in a situation where it is determined that there is no arc - a time period set by the user - and determine whether the
도 4는 일 실시예의 제1예시에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of an arc detection method according to a first example of an embodiment.
도 4를 참조하면, 아크검출장치는 아크가 없는 상황에서 각 라인의 전류를 측정하고 주파수분석하여 각 라인의 주파수별 성분값을 확인할 수 있다(S400).Referring to FIG. 4 , the arc detection device measures the current of each line in the absence of an arc and analyzes the frequency to check component values for each frequency of each line (S400).
그리고, 아크검출장치는 각 라인의 주파수별 성분값을 통해 노이즈가 많은 영역을 확인하고 해당 영역을 회피영역으로 설정할 수 있다. 이러한 과정을 기본 노이즈 확인 과정이라고 할 수 있는데, 아크검출장치는 기본 노이즈 확인 과정에서는 전류센서의 측정신호를 밴드패스필터를 거치지 않고 바로 ADC로 전달할 수 있다.Further, the arc detection device may identify a region with a lot of noise through component values for each frequency of each line and set the corresponding region as an avoidance region. This process can be referred to as a basic noise checking process. In the basic noise checking process, the arc detection device can directly transfer the measurement signal of the current sensor to the ADC without going through a band pass filter.
아크검출장치는 노이즈가 많은 회피영역과 겹치지 않도록 각 채널의 밴드패스대역을 설정할 수 있다(S402).The arc detection device may set the band pass band of each channel so as not to overlap with the avoiding area having a lot of noise (S402).
그리고, 아크검출장치는 각 채널의 전류센서를 이용하여 각 라인의 전류를 측정하고(S404), 전류센서에서 생성되는 측정신호를 밴드패스필터를 이용하여 밴드패스필터링할 수 있다(S406).Then, the arc detection device may measure the current of each line using the current sensor of each channel (S404), and band-pass filter the measurement signal generated by the current sensor using a band-pass filter (S406).
그리고, 아크검출장치는 각 밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하고(S408), 주파수분석데이터를 바탕으로 각 라인의 아크사고유무를 판단할 수 있다(S410).Then, the arc detection device may frequency-analyze the output signal of each band pass filter (S408), and determine whether or not there is an arc accident on each line based on the frequency analysis data (S410).
그리고, 아크검출장치는 아크사고가 발생했다고 판단되는 라인에 대하여 아크알람신호를 출력할 수 있다(S412).Also, the arc detection device may output an arc alarm signal to a line for which it is determined that an arc accident has occurred (S412).
도 5는 일 실시예의 제2예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.5 is a configuration diagram of an arc detection device according to a second example of an embodiment.
도 5를 참조하면, 아크검출장치(510)는 복수의 전류센서(211~214), 복수의 밴드패스필터(221~224), 복수의 ADC(Analog-Digital-Converter, 231~234), 복수의 하이패스필터(521~524), 복수의 비교기(531~534) 및 프로세서(240) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the
복수의 전류센서(211~214)는 각각 라인(131~134)으로 흐르는 전류에 대한 측정신호를 생성할 수 있다.The plurality of
그리고, 복수의 밴드패스필터(221~224)는 각 전류센서(211~214)의 측정신호를 필터링할 수 있다.In addition, the plurality of band pass filters 221 to 224 may filter the measured signals of the respective
각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1밴드패스필터(221)는 제1밴드패스대역을 가지고, 제2밴드패스필터(222)는 제2밴드패스대역을 가지고, 제3밴드패스필터(223)는 제3밴드패스대역을 가지고, 제4밴드패스필터(224)는 제4밴드패스대역을 가질 수 있다.Band pass bands of the respective band pass filters 221 to 224 may be different from each other. For example, the first
그리고, 복수의 ADC(231~234)는 각 밴드패스필터(221~224)의 출력신호를 디지털데이터로 변환할 수 있다.Also, the plurality of
그리고, 프로세서(540)는 각 ADC(231~234)에서 출력되는 디지털데이터를 주파수분석하여 각 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 주파수분석은 예를 들어, FFT(Fast Fourier Transform)분석일 수 있다.In addition, the
프로세서(540)는 각 라인(131~134)에 대한 주파수분석데이터에서 특정 대역의 주파수성분값을 이용하여 해당 라인(131~134)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 여기서, 특정 대역은 각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역과 일치하거나 밴드패스대역 내의 일부 대역에 해당될 수 있다.The
프로세서(540)는 각 라인(131~134)에 대한 주파수분석데이터에서 밴드패스대역의 성분값들의 평균을 기준값과 비교하여 아크사고유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(540)는 제1라인(131)에 대한 주파수분석데이터에서 제1밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제1기준값과 비교하고 평균이 제1기준값이상이면 제1라인(131)에 아크사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 그리고, 프로세서(540)는 제2라인(131)에 대한 주파수분석데이터에서 제2밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제2기준값과 비교하여 평균이 제2기준값이상이면 제2라인(132)에 아크사고가 발생한 것으로 판단할 수 있다.The
이러한 예에서, 제1기준값과 제2기준값은 서로 다른 값일 수 있다. 아크는 주파수대역별로 크기가 다를 수 있는데 이를 반영하기 위해 프로세서(540)는 각 밴드패스대역별로 기준값의 크기를 다르게 설정할 수 있다.In this example, the first reference value and the second reference value may be different values. The size of the arc may be different for each frequency band, and to reflect this, the
프로세서(540)는 적응적으로 각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역을 변경할 수 있다.The
예를 들어, 프로세서(540)는 아크가 없는 상황에서 획득되는 각 라인(131~134)의 주파수분석데이터에서 각 라인(131~134)의 공진주파수를 파악하고 이러한 공진주파수가 포함되지 않는 대역으로 밴드패스대역을 변경할 수 있다.For example, the
복수의 하이패스필터(521~524)는 각 전류센서(211~214)의 측정신호를 필터링할 수 있다.The plurality of high-
각 하이패스필터(521~524)는 동일한 하이패스대역을 가질 수 있다. 그리고, 각 하이패스필터(521~524)는 각 전류센서(211~214) 측정신호를 하이패스필터링한 신호를 각 비교기(531~534)로 출력할 수 있다.Each of the high pass filters 521 to 524 may have the same high pass band. Further, each of the high pass filters 521 to 524 may output a signal obtained by high pass filtering the measurement signal of each of the
각 비교기(531~534)는 하이패스필터링된 신호의 세기를 비교값과 비교하고 비교결과를 출력할 수 있다. 비교결과는 예를 들어, 1 또는 0으로서, 하이패스필터링된 신호의 세기가 비교값보다 크면 1이고 그렇지 않으면 0일 수 있다.Each of the
프로세서(540)는 각 비교기(531~534)에서 출력되는 비교결과를 누적 카운팅할 수 있다. 프로세서(540)는 비교결과를 일정 주기마다 누적 카운팅하고 일정 시간의 카운팅값이 카운팅기준값을 초과하는 경우 해당 라인(131~134)에 아크사고가 발생했다고 판단할 수 있다.The
프로세서(540)는 각 라인(131~134)에 대하여 주파수분석결과와 카운팅결과를 혼합하여 아크사고유무를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(540)는 주파수분석결과와 카운팅결과를 논리합하여 각 라인의 아크사고유무를 판단할 수 있고, 주파수분석결과와 카운팅결과를 논리곱하여 각 라인의 아크사고유무를 판단할 수 있다.The
도 6은 일 실시예의 제2예시에 따른 아크검출방법의 흐름도이다.6 is a flowchart of an arc detection method according to a second example of an embodiment.
도 6을 참조하면, 아크검출장치는 각 채널의 전류센서를 이용하여 각 라인의 전류를 측정하고(S600), 전류센서에서 생성되는 측정신호를 밴드패스필터를 이용하여 밴드패스필터링할 수 있다(S602).Referring to FIG. 6, the arc detection device may measure the current of each line using the current sensor of each channel (S600), and band-pass filter the measurement signal generated by the current sensor using a band-pass filter (S600). S602).
그리고, 아크검출장치는 각 밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하고 주파수분석결과를 생성할 수 있다(S604).Then, the arc detection device may frequency-analyze the output signal of each band-pass filter and generate a frequency analysis result (S604).
아크검출장치는 각 채널의 전류센서에서 생성되는 측정신호를 하이패스필터를 이용하여 하이패스필터링할 수 있다(S606).The arc detection device may perform high-pass filtering on the measurement signal generated by the current sensor of each channel using a high-pass filter (S606).
그리고, 아크검출장치는 각 하이패스필터의 출력신호를 비교값과 비교한 후 비교결과를 카운팅하여 카운팅결과를 생성할 수 있다(608). 하이패스필터를 통과한 신호의 대표적인 예는 펄스이기 때문에, 이러한 과정을 펄스 카운팅이라고 부를 수 있다.Then, the arc detection device may generate a counting result by comparing the output signal of each high-pass filter with the comparison value and then counting the comparison result (608). Since a typical example of a signal that has passed through the high pass filter is a pulse, this process may be referred to as pulse counting.
아크검출장치는 주파수분석결과와 카운팅결과를 논리합하거나 논리곱하면서 혼합할 수 있고(S610), 그 결과를 이용하여 각 라인의 아크사고유무를 판단할 수 있다(S612).The arc detection device may mix the frequency analysis result and the counting result by logical sum or logical multiplication (S610), and use the result to determine whether or not there is an arc accident in each line (S612).
도 7은 일 실시예의 제3예시에 따른 아크검출장치의 구성도이다.7 is a configuration diagram of an arc detection device according to a third example of an embodiment.
도 7을 참조하면, 아크검출장치(710)는 복수의 전류센서(211~214), 복수의 밴드패스필터(221~224), MUX(Multiplexer, 720), ADC(730) 및 프로세서(740) 등을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the
복수의 전류센서(211~214)는 하나의 라인(160)의 전류를 공통적으로 측정할 수 있다. 복수의 전류센서(211~214)는 인버터라인(16)으로 흐르는 전류에 대한 측정신호를 생성할 수 있다.The plurality of
복수의 전류센서(211~214)는 서로 다른 공진주파수의 특성을 가지고 각각 인버터라인(160)의 전류를 측정할 수 있다. 그리고, 복수의 전류센서(211~214)는 전류에 대하여 해당 공진주파수와 그 주변대역의 성분을 주로 측정할 수 있다.The plurality of
예를 들어, 제1전류센서(211)는 100KHz의 공진주파수의 특성을 가질 수 있고, 제2전류센서(212)는 500KHz의 공진주파수의 특성을 가질 수 있고, 제3전류센서(213)는 1MHz의 공진주파수의 특성을 가질 수 있고, 제4전류센서(214)는 10MHz의 공진주파수의 특성을 가질 수 있다.For example, the first
복수의 밴드패스필터(221~224)는 각 전류센서(211~214)의 측정신호를 필터링할 수 있다.The plurality of band pass filters 221 to 224 may filter the measured signals of the respective
각 밴드패스필터(221~224)의 밴드패스대역은 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 제1밴드패스필터(221)는 제1밴드패스대역을 가지고, 제2밴드패스필터(222)는 제2밴드패스대역을 가지고, 제3밴드패스필터(223)는 제3밴드패스대역을 가지고, 제4밴드패스필터(224)는 제4밴드패스대역을 가질 수 있다.Band pass bands of the respective band pass filters 221 to 224 may be different from each other. For example, the first
각 밴드패스필터(221~224)는 각각의 전류센서(211~214)의 공진주파수 특성에 대응되는 밴드패스대역을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1밴드패스대역은 100KHz를 포함하는 대역일 수 있고, 제2밴드패스대역은 500KHz를 포함하는 대역일 수 있고, 제3밴드패스대역은 1MHz를 포함하는 대역일 수 있고, 제4밴드패스대역은 10MHz를 포함하는 대역일 수 있다.Each of the band pass filters 221 to 224 may have a band pass band corresponding to a resonance frequency characteristic of each of the
각 밴드패스필터(221~224)의 출력은 MUX(720)에 의해 순차적으로 선택된 후 ADC(730)로 전달될 수 있다. MUX(720)에는 클럭신호가 공급될 수 있는데, MUX(720)는 이러한 클럭신호에 따라 각 밴드패스필터(221~224)의 출력을 순차적으로 선택하여 ADC(730)로 전달할 수 있다.The output of each
그리고, ADC(730)는 순차적으로 입력되는 각 밴드패스필터(221~224)의 출력을 디지털데이터로 변환하여 출력할 수 있다. ADC(730)도 MUX(720)와 동일한 주파수의 클럭신호를 입력받고 클럭신호에 맞추어 ADC변환과 디지털데이터의 출력을 제어할 수 있다.And, the
그리고, 프로세서(740)는 각각의 밴드패스필터(221~224)의 출력신호를 주파수분석하여 인버터라인(160)의 아크사고유무를 판단할 수 있다.In addition, the
예를 들어, 프로세서(740)는 각 밴드패스필터(221~224)의 출력신호에 대한 주파수분석데이터에서 제1시간대에서의 주파수성분값과 제2시간대에서의 주파수성분값의 차이가 가장 큰 밴드패스필터의 출력신호를 이용하여 인버터라인(160)의 아크사고유무를 판단할 수 있다. 여기서, 제1시간대는 아크가 발생하지 않는 것으로 판단되는 시간대이고, 제2시간대는 아크사고유무를 판단하는 시간대일 수 있다.For example, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 배선의 전류정보를 이용하여 아크사고의 발생 유무를 판단하고 아크사고가 화재 사고로 이어지기 전에 신속하게 검출하여 시스템의 신뢰성 및 안전성을 확보 할 수 있게 된다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to determine whether or not an arc accident has occurred using the current information of the wiring, and to quickly detect the arc accident before it leads to a fire accident, thereby securing the reliability and safety of the system. .
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be inherent unless otherwise stated, and therefore do not exclude other components. It should be construed that it may further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (5)
제2태양광패널과 상기 인버터를 연결시키고 상기 제1라인과 다른 경로상에 배치되는 제2라인의 전류를 측정하는 제2전류센서;
제1밴드패스대역으로 상기 제1전류센서의 측정신호를 필터링하는 제1밴드패스필터;
상기 제1밴드패스대역과 다른 제2밴드패스대역으로 상기 제2전류센서의 측정신호를 필터링하는 제2밴드패스필터; 및
상기 제1밴드패스필터의 출력신호 및 상기 제2밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하여 상기 제1라인 및 상기 제2라인의 아크사고유무를 판단하는 프로세서
를 포함하는 다채널 아크검출장치.A first current sensor for measuring the current of the first line connecting the first solar panel and the inverter;
a second current sensor connecting a second solar panel and the inverter and measuring a current of a second line disposed on a path different from that of the first line;
a first band pass filter filtering the measurement signal of the first current sensor into a first band pass band;
a second band pass filter filtering the measurement signal of the second current sensor into a second band pass band different from the first band pass band; and
A processor for determining whether there is an arc accident in the first line and the second line by frequency-analyzing the output signal of the first band pass filter and the output signal of the second band pass filter.
Multi-channel arc detection device comprising a.
상기 프로세서는,
상기 제1라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제1밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제1기준값과 비교하고, 상기 제2라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제2밴드패스대역의 성분값들의 평균을 제2기준값과 비교하여 아크사고유무를 판단하되,
상기 제1기준값과 상기 제2기준값은 서로 다른 다채널 아크검출장치.According to claim 1,
the processor,
An average of component values of the first band pass band in the frequency analysis data for the first line is compared with a first reference value, and an average of component values of the second band pass band in the frequency analysis data for the second line Compare with the second reference value to determine the presence or absence of an arc accident,
The first reference value and the second reference value are different from each other multi-channel arc detection device.
상기 프로세서는,
아크가 없는 상황에서 획득되는 상기 제1라인에 대한 주파수분석데이터에서 상기 제1라인의 공진주파수를 파악하고 상기 공진주파수가 포함되지 않는 대역으로 상기 제1밴드패스대역을 변경하는 다채널 아크검출장치.According to claim 1,
the processor,
Multi-channel arc detection device for determining the resonant frequency of the first line from the frequency analysis data for the first line obtained in the absence of an arc and changing the first band pass band to a band that does not include the resonant frequency .
서로 다른 공진주파수의 특성을 가지고 각각 상기 라인의 전류를 측정하는 복수의 전류센서;
각각의 상기 전류센서와 연결되고, 각각의 상기 전류센서의 공진주파수 특성에 대응되는 밴드패스대역을 가지는 복수의 밴드패스필터; 및
각각의 밴드패스필터의 출력신호를 주파수분석하여 상기 라인의 아크사고유무를 판단하는 프로세서
를 포함하는 다채널 아크검출장치.In the device for detecting the arc of the line connected to the solar panel or inverter,
a plurality of current sensors having different resonant frequency characteristics and measuring currents of the lines, respectively;
a plurality of band pass filters connected to each of the current sensors and having a band pass band corresponding to a resonant frequency characteristic of each of the current sensors; and
A processor that analyzes the frequency of the output signal of each band pass filter to determine the presence or absence of an arc accident in the line
Multi-channel arc detection device comprising a.
상기 프로세서는,
각 밴드패스필터의 출력신호에 대한 주파수분석데이터에서 제1시간대에서의 주파수성분값과 제2시간대에서의 주파수성분값의 차이가 가장 큰 밴드패스필터의 출력신호를 이용하여 상기 라인의 아크사고유무를 판단하는 다채널 아크검출장치.According to claim 4,
the processor,
In the frequency analysis data for the output signal of each band-pass filter, the difference between the frequency component value in the first time zone and the frequency component value in the second time zone is the largest using the output signal of the band-pass filter to determine whether the line has an arc accident. Multi-channel arc detection device for determining.
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KR1020210155315A KR102655623B1 (en) | 2021-11-12 | 2021-11-12 | Multi-channel arc detection device |
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP3161757B2 (en) * | 1991-06-17 | 2001-04-25 | 株式会社日立製作所 | Power system insulation deterioration detection method, insulation deterioration detection device, insulation deterioration detection system, and insulation deterioration determination device |
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2021
- 2021-11-12 KR KR1020210155315A patent/KR102655623B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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KR102655623B1 (en) | 2024-04-09 |
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