고주파 노이즈의 수신전파감도(RSSI) 신호를 이용한 아크검출 방법에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 전기화재 예방을 위하여 사용되는 아크차단기 또는 아크검출기의 아크검출 방법 중 아크 발생 시 나타나는 고주파 노이즈의 수신전파감도(RSSI)를 이용한 아크검출 방법과 신호처리 방법에 관하여 연구하고자 한다. 우리나라의 경우 1976년부터 전기화재 예방을 위하여 누전차단기의 설치가 의무화 되어 모든 건축물에 사용되고 있다. 그러나 매년 전기화재의 발생 건수는 줄어들고 있는지 않고 있다. 미국에서는 주택 내 전기화재를 줄이기 위하여 2002년부터 아크차단기의 사용을 의무화하여 전기화재 예방에 효과를 보고 있다. IEC에서도 2013년 아크검출장치에 관한 규격을 제정 하였으나 국내에서는 아크검출장치에 관한 규격을 도입하지 못하여 국내 차단기 업체들이 아크차단기 또는 아크검출장치를 개발하는데 있어 어려움을 겪고 있다. 또한 제품을 개발하여도 인증을 받을 수 없어 정확한 성능을 검증하기 어려운 실정이다. 일반적으로 아크를 검출하는 방법으로 변류기와 고조파 신호 및 30K~300KHz의 고주파 신호를 이용하여 아크를 검출하는 방법을 많이 사용한다. 고조파 신호를 이용한 아크검출 방식은 고 전압 및 고 전류의 송배전 선로에서 발생하는 아크검출에는 효과적이나 주택 내 분전반의 저전압 및 저전류의 배선에서 발생하는 직렬아크를 검출하는데 있어서 문제가 있다. 고주파 신호를 이용하여 검출하는 방법은 아크 발생 시 나타나는 고주파 신호의 주파수 대역의 선정 및 검출 방법이 매우 중요하다. 본 연구에서는 아크를 검출하는 방법 중 고주파 노이즈의 수신전파감도 (RSSI)를 이용하여 아크검출 방법 및 알고리즘을 제시하고 MATLAB을 사용하여 아크 전류량 및 위상 변화에 따른 동작 시간의 변화를 모의실험을 실시하여 검증하였다. 또한 이를 바탕으로 시제품을 제작하여 제시한 방안 및 알고리즘의 유효성을 확인하였다.