(57)【要約】アーク故障事象を示す、検出された発光と、アーク故障事象とは関係ない、検出された発光との間を識別するように、適応的に学習するように構成される、コントローラベースの検出システム。特に、検出システムは、アーク故障事象とは関係ない発光事象を誘発するように様々な状態下で動作される電源システムを監視するように構成される。アーク故障事象とは関係ない発光事象について監視された情報を使用して、検出システムは、１以上の検出アルゴリズムを決定する。電源システムの通常動作中に、適応的に決定された１以上の検出アルゴリズムが使用され、電源システムのアーク故障事象が検出される。【選択図】図１
2014525725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非アーク故障事象である第１の発光事象を検出して、検出された第１の発光事象を示す第１の光信号を生成するように構成され、更に第２の発光事象を検出して、検出された第２の発光事象を示す第２の信号を生成するように構成された光センサと、
前記光センサと通信するコントローラであって、
前記第１の光信号を受信及び処理し、アーク検出アルゴリズムを決定し、
前記第２の光信号を受信及び処理し、前記検出アルゴリズムを使用して、前記第２の光信号がアーク故障事象を示すかを決定し、
前記第２の光信号がアーク故障事象を示すという前記コントローラの決定に基づいて、アーク故障信号を生成する
ように構成されたコントローラと、
前記コントローラと通信し、前記コントローラからの前記アーク故障信号の受信に基づいて、前記故障事象を軽減するように構成された保護デバイスと
を備える電源システムのアーク故障保護システム。
【請求項２】
前記検出アルゴリズムは、故障基準値を含む、請求項１に記載のアーク故障保護システム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第１の光信号に基づいて前記故障基準値を決定するように構成される、請求項２に記載のアーク故障保護システム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第２の光信号の特性を決定し、前記決定された特性を前記故障基準値と比較して、前記第２の光信号がアーク故障事象を示すかを決定するように構成される、請求項２に記載のアーク故障保護システム。
【請求項５】
前記特性は、ニューラルネットワークによって決定される、請求項４に記載のアーク故障保護システム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記第１の光信号に基づいて前記ニューラルネットワークを決定するように構成される、請求項５に記載のアーク故障保護システム。
【請求項７】
前記特性は、光度の強さ及び光度の強さの変化率を含む複数の特性を含む、請求項４に記載のアーク故障保護システム。
【請求項８】
前記故障基準値は、前記第１の光信号に基づく第１の光シグニチャを含む、請求項２に記載のアーク故障保護システム。
【請求項９】
前記コントローラは、さらに、
第２の光信号に対する第２の光シグニチャを決定し、
前記第２の光シグニチャを前記第１の光シグニチャと比較し、
該比較に基づいて、前記第２の信号がアーク故障事象を示すかを決定する
ように構成される、請求項８に記載のアーク故障保護システム。
【請求項１０】
前記コントローラは、さらに、前記アーク検出アルゴリズムを検証するように構成される、請求項１に記載のアーク故障保護システム。
【請求項１１】
電源システムを動作し、非アーク故障事象により引き起こされる第１の発光事象を生成するステップと、
前記第１の発光事象を光センサで検出するステップと、
前記検出された第１の発光事象を示す第１の光信号を生成するステップと、
コントローラを使用して、前記第１の光信号を処理し、アーク故障基準値を決定するステップと、
前記電源システムを動作し、第２の発光事象を生成するステップと、
前記第２の発光事象を光センサで検出するステップと、
前記第２の発光事象を示す第２の光信号を生成するステップと、
前記第２の光信号を処理し、前記第２の光信号の特性を決定するステップと、
前記特性を前記アーク故障基準値と比較し、前記第２の光信号がアーク故障事象を示すかを決定するステップと
を含む、前記電源システムのアーク故障事象を適応的に検出する方法。
【請求項１２】
前記第２の光信号の前記特性は、１以上の光度の強さ、光度の強さの変化率、周波数、波長、持続時間、前記光センサの入射光の入射方向又は角度を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記基準値は、１以上の閾値、閾値の範囲または所定の光シグニチャを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の発光事象の源を示す入力を入力デバイスから受信するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の光信号がアーク故障事象を示さないと決定されたとき、前記第１の光信号についての情報をメモリに格納するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
非アーク故障事象である第１の発光事象を検出して、検出された第１の発光事象を示す第１の光信号を生成するように構成され、更に第２の発光事象を検出して、検出された第２の発光事象を示す第２の信号を生成するように構成された光センサと、
前記光センサと通信するコントローラであって、
前記第１の光信号に基づいてアーク検出アルゴリズムを決定する学習モジュールと、
前記学習モジュールにより決定された前記アーク検出アルゴリズムを検証する検証モジュールと、
前記アーク検出アルゴリズムに基づいて前記第２の光信号がアーク故障事象を示すかを決定し、前記第２の信号がアーク故障事象を示すと決定したとき故障信号を生成する検出モジュールと
を備えるコントローラと、
前記コントローラと通信し、前記コントローラからの前記アーク故障信号の受信に基づいて、前記故障事象を軽減するように構成された保護デバイスと
を備える電源システムのアーク故障保護システム。
【請求項１７】
光センサは、さらに、第３の発光事象を検出して、該第３の発光事象を示す第３の光信号を生成するように構成され、前記第３の発光事象は非アーク故障事象であり、前記検証モジュールは、前記検出アルゴリズムを前記第３の光信号に適用し、前記アーク検出アルゴリズムに基づいて、前記第３の信号がアーク故障事象を示すと決定されたことに応答して、エラー信号を生成するように構成される、請求項１６に記載のアーク故障保護システム。
【請求項１８】
前記学習モジュール、前記検証モジュールまたは前記検出モジュールのいずれかを使用可能に構成する入力デバイスをさらに備える、請求項１６に記載のアーク故障保護システム。
【請求項１９】
前記検出アルゴリズムはニューラルネットワークを含む、請求項１６に記載のアーク故障保護システム。
【請求項２０】
前記アーク検出アルゴリズムは、前記第１の光信号に対応する前記第１の光シグニチャと、前記第２の光信号に対応する第２の光シグニチャとの比較を含む、請求項１６に記載のアーク故障保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して電気アーク故障検出に関し、特に、他の光源の存在下においてアーク故障を検出し軽減する、コントローラベースの適応型アーク故障保護システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アーク故障保護システムは、電源システムにおける破壊的なアーク放電を検出及び軽減するように設計されていた。あるシステムは光センサを用いてシステムに存在する光度の強さを検出し、その強さを所定の閾値と比較して、検出された光がアーク故障を示すかを決定する。アーク故障が検出されたとき、アーク保護システムがその検出を示し、保護デバイスを起動してアークを軽減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般に、システムは、アーク故障が破壊的になり過ぎるまでは、アーク故障の存在を検出するために比較的低感度の閾値を提供する。しかし、電源システムの動作中に、光センサは、例えば、スイッチ、ランプ又は周囲の環境等、破壊的なアークに関連しない光源からの光を検出しうる。他の光源からの光を検出すると、保護デバイスが誤って起動しうる（すなわち、迷惑トリッピングとなる）。システムを光に対して比較的高感度にするという必要性があるため、かかる保護デバイスの誤起動は、さらに深刻となる。
【０００４】
製造時にアーク保護システムが異なる光の感度レベルを有するように設計されても、ユーザが誤った感度レベルでシステムを設定する可能性がある。さらに、時間の経過に伴い、例えば、配線、コネクタ、接点又は絶縁材の腐食、摩耗又は経年劣化、接触不良、絶縁材を貫通する爪や留め金による配線損傷、及び繰り返される過負荷、落雷、電力サージに起因する電気的ストレス等により、電源システムの動作状態はしばしば変化する。電源システムの動作状態のかかる変化の結果、元はアーク故障の検出に適していたアーク保護システムは、許容できないほど頻繁に保護デバイスの迷惑トリッピングを受けうる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、電源システムのアーク故障事象を検出し軽減するとともに、さもなければアーク故障として誤検出される「無害」な事象または非アーク故障事象を適応的に無視する、柔軟で適応的な方法を提案する。端的に言えば、本開示は、「誤検出」のトリップを回避し、より正確には、実際のアーク故障事象と、実際にはアーク故障事象ではないが、アーク故障事象の特定の特性（例えば、突然の閃光の発生等）を共通に有する事象とを識別する。本開示の態様では、コントローラベースの検出システムは、アーク故障事象を示す検出された発光と、アーク故障事象とは関係ない検出された発光とを識別するために適応的に学習するように構成される。特に、検出システムは、電源システムがアーク故障事象とは関係ない発光事象を誘発するように様々な状態下で動作されているとき、電源システムを監視するように構成される。アーク故障事象とは関係ない発光事象について監視された情報を使用して、検出システムは、１以上の検出アルゴリズムを決定する。電源システムの通常動作中に、適応的に決定された１以上の検出アルゴリズムが使用され、電源システムのアーク故障事象が検出される。検出システムは、既知の発光事象をさらに誘発するために電源システムを動作することによって、適応的に決定されたアルゴリズムを検証し、検出されたアルゴリズムがアーク故障事象を検出したかを検証するように構成される。
【０００６】
従って、本開示は、電源システムにおける他の発光源に起因した、アーク故障保護デバイスの迷惑トリッピングに関連する問題に対処するシステム及び方法を提供する。加えて、本開示は、主に電源システムの状態（例えば、経年劣化）及び構成（例えば、負荷の追加／削除、新規制御装置等）の変化に基づいて、適応的に調整されるシステムを提供する。さらに、本開示により提供される、適応的に調整可能なシステム及び方法は、投資及び選択の問題を軽減する。
【０００７】
本開示における前述の及び追加の態様及び実装例は、以下に簡単な説明を付した図面を参照して、様々な実施形態及び／または態様の詳細な記載を考慮することにより、当業者にとって明らかとなるであろう。
【０００８】
本開示における前述の利点及び他の利点は、以下の詳細な説明及び図面を参照することにより明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の一態様に係る電源システムの機能図である。
【図２】図１に示す光センサ、アーク検出システム及び保護デバイスの機能図である。
【図３】本開示の一態様に係る電源システムにおいてアーク故障事象を適応的に検出する例示的なフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示は、様々な変形例及び代替形態が可能であるが、特定の実施形態が一例として図面に示されており、本明細書においては、かかる特定の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に限定されることを意図するものではないことを理解されたい。むしろ、本発明は、本開示の要旨及び範囲内における全ての変形例、均等物及び代替例を含むものである。
【００１１】
アーク故障事象は概して、少なくとも２つの通電導体間または少なくとも１つの通電導体と中性線もしくは接地との間でイオン化した気体（例えば空気）を通して流れる意図しない非有用な電流である。例えば、アーク故障事象は、２つの導電導体が互いに接近しすぎるとき、または電圧が導電導体の絶縁レベルを超えるときに、導電導体間で発生する。かかるアーク故障事象は、（潜在的に20,000℃にまで達する）高熱、光、圧力波及び音／衝撃波を発生し、電源システムの電気部品を危険にさらす。本開示に係る本システム及び方法は、電源システム内のアーク故障事象が光を発し（すなわち発光し）、これを光センサにより検出できるという事実に基づく。
【００１２】
しかしながら、アーク故障事象は、電源システム内における唯一の発光源ではない。例えば、電源システムは、ランプ、ＬＥＤまたは環境に露出された開口部のような他の光源を有する。加えて、例えば、導電導体を流れる電流を遮断することによりアークを発生するスイッチ、断路器、回路遮断器等を有する電源システムも存在する。こういった種類のアークは、通常、電源システムの通常の動作過程に含まれ、安全に処理される。かかる発光事象（本明細書では「非アーク故障発光事象」と称する）は、通常、電源システムの通常動作中に発生する意図的な、有用な、または無害な事象である。本開示のシステム及び方法は、アーク故障事象からの非アーク故障発光事象の区別を適応的に学習し、保護デバイスの迷惑トリップを禁止しつつ、アーク故障事象の破壊的な影響から電源システムを保護する。
【００１３】
図１を参照すると、例示的な電源システム１０（例えば、スイッチギアキャビネット）の機能ブロック図が示されている。電源システム１０は、概して、電源１２、三相ブスバ（またはブスバ集合体）１４、及び電気負荷１６を有する。電源１２（例えば、発電機）は、ブスバ１４を介して、電力を電気負荷１６（例えば、モータ）に供給する。電源システム１０は、１以上の光センサ１８をさらに備え、光センサ１８は、光を検出して、検出した光を示す電気信号を生成するように構成される。例えば、光センサ１８は、フォトダイオード、フォトレジスタ、フォトトランジスタ、光起電セル、フォトマルチプライヤ、光電管、電荷結合デバイス、ＬＥＤまたは光ファイバセンサを有しうる。商業的に入手可能な光センサ１８の非限定的な一例は、現在カリフォルニア州  ９５１３４  サンノゼ  ノースファーストストリート  ３８７０に本社を置くオスラムオプトセミコンダクターズＧｍｂＨにより製造されるＯＳＲＡＭ  ＳＦＨ２０３  ＰＦＡであり、この光センサは、検出した光を示す信号を生成するために、例えば抵抗でバイアスすることができる。
【００１４】
光センサ１８は、適応型アーク検出システム２０に通信可能に接続され、適応型アーク検出システム２０は、電源システム１０内にアーク故障事象が存在することを検出するように構成される。また、適応型アーク検出システム２０は、アーク故障事象を検出したとき、故障信号を生成するようにも構成されており、詳細については後述する。適応型アーク検出システム２０は、保護デバイス２２と通信可能に接続されている。保護デバイス２２は、アーク故障信号を適応型アーク検出システム２０から受信して、アーク故障事象を軽減するように構成される。例えば、保護デバイス２２は、電源１２とブスバ１４との間に、回路遮断器、ヒューズ及び／またはクローバの１以上を備えることができる。
【００１５】
三相ブスバ１４が図１に示されているが、当業者であれば、本開示の態様は、単相または他の多相ブスバにも等しく適用可能であることが理解されるであろう。また、図１に示す電源システム１０は２つの光センサを備えるが、電源システム１０は、より多くのまたはより少ない光センサ１８を備えることができる。さらに、電源システムは、制御、保護または電力供給のために構成された様々な電気的デバイスを有する他の電気サブシステムを具体化するまたは包含することができる。
【００１６】
アーク故障事象は、電源システム１０の如何なる場所においても発生しうるが、アーク故障事象は、ブスバ１４間またはブスバ１４と接地との間でしばしば発生する。ブスバ１４において発生したアーク故障事象の例が、図１に参照符号２４によって示されている。ブスバ１４付近で発生した非アーク故障発光事象の例及びブスバ１４から離間して発生した非アーク故障発光事象の例が、図１に参照符号２６によって示されている。非アーク故障発光事象２６は、例えば、スイッチ、ランプ、スイッチギア、配電盤、回路遮断器、モータ制御センタ（ＭＣＣ）バケットと関連する低電圧空気断路器、環境からの光に露出した開口部等によって生じる。光センサ１８は、アーク故障事象２４及び／または非アーク故障発光事象２６が発生することが想定される電源システム１０内に配置されるのが有効であることが想起されよう。これらの非アーク故障発光事象２６は、さもなければアーク故障発光事象と誤検出され得る強度及び／または持続時間を有する発光及び／または発熱のシグニチャを発生する。
【００１７】
ここで図２を参照すると、光センサ１８、適応型アーク故障検出システム２０及び保護デバイス２２のブロック図が示されている。適応型アーク故障検出システム２０は、メモリ２８と、コントローラ３２に通信可能に接続されたユーザ入力デバイス３０とを備える。概して、コントローラ３２は、ハードウェア及びソフトウェアの要素の組合せにより実装されうる。ハードウェアの態様は、動作可能に接続されたハードウェアコンポーネントの組合せを含み、マイクロプロセッサ、論理回路、通信／ネットワークポート、ディジタルフィルタ、メモリ又は論理回路を含む。商業的に入手可能なコントローラ３２の非限定的な一例は、現在テキサス州  ７５２４３  ダラス  ティーアイブルバード  １２５００に本社を置くテキサスインスツルメンツにより製造されるモデル番号ＴＭＳ３２０ＬＣ２４０６Ａのテキサスインスツルメンツコントローラである。
【００１８】
コントローラ３２は、信号処理部３４、持続的コンピュータ可読媒体３６及びアーク故障信号生成部３８を備える。信号処理部３４は、光センサ１８から光信号を受信して処理するように構成される。例えば、信号処理部３４は、光信号にフィルタをかけ、フーリエ変換を行うように構成されうる。コントローラ３２は、光信号を使用して、コンピュータ可読媒体３６に格納されたコンピュータ実行可能コードにより特定される演算を行い、アーク故障事象が検出されたかを決定する。コントローラ３２が、アーク故障事象が検出されたと決定したとき、アーク故障信号生成部３８は、故障信号を生成し、保護デバイス２２に送信する。アーク故障信号生成部３８の非限定的な一例は、演算増幅器レベルシフタ及び駆動回路である。
【００１９】
図２において、信号処理部３４はコントローラ３２の一部であるとして示されているが、いくつかの実施形態において、信号処理部３４は、コントローラ３２から分離して実装されうることが理解されるであろう。一実施形態において、信号処理部３４は、コントローラ３２上のアナログ−ディジタル変換器のサンプルレートにより偽信号を生じる信号成分を取り除くように設定されたカットオフを有するサレンキー２極能動フィルタとして構成された演算増幅器を含む信号調整及びフィルタ回路とすることができる。例えば、５５０ｋＨｚのサンプルレートで、フィルタの極は５０ｋＨｚにおいて−３ｄＢとなるように設定することができる。信号処理部３４は、信号をコントローラ３２のアナログ−ディジタル変換器の入力範囲に拡大縮小することもできる。
【００２０】
コンピュータ可読媒体３６上に格納されたコンピュータ実行可能コードにより特定される演算は、コンピュータ可読媒体３６上に格納された学習モジュール４０、検証モジュール４２及び検出モジュール４４等のいくつかの機能モジュールを含むことができる。ユーザ入力デバイス３０は、コントローラ３２に通信可能に接続され、異なるモジュールの機能の選択を助ける。モジュールに対するコンピュータ実行可能コードは、図２のコントローラ３２のコンピュータ可読媒体３６上に格納されているが、当業者は、モジュールに対するコードが、他のデバイス、例えばメモリ２８に格納されうることが理解されるであろう。また、図２には３つの別々のモジュールが示されるが、当業者は、任意の２つ以上のモジュールの機能が単一のモジュールに統合可能であり、または任意の単一のモジュールの機能がいくつかのサブモジュールに分割可能であることが理解されるであろう。次に、各モジュールについて説明する。
【００２１】
検出モジュール４４は、電源システム１０の通常動作中のアーク故障事象を検出し、アーク故障が検出されたときには、故障信号を生成する役割を担う。検出モジュール４４は、メモリ２８に格納された１以上の検出アルゴリズムを使用してアーク故障事象を検出する。例えば、本開示のいくつかの態様において、検出モジュール４４は、光センサ１８（又は信号処理部３４）から受信した光信号を処理し、メモリ２８に格納された１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク及び／または他の数学的モデルを使用して光信号の１以上の特性を決定することができる。光信号の１以上の特性は、光度の強さ、光度の強さの変化率、周波数、波長、持続時間、光センサ１８への入射光の入射方向又は角度、及び／またはアルゴリズム、ニューラルネットワークまたは数学的モデルによって導出される任意の他の値の１つ又は組合せとすることができるが、これらに限られない。当業者であれば理解できるように、光信号の１以上の特性は、光信号のシグニチャと捉えることができる。
【００２２】
次に、検出モジュール４４は、光信号の１以上の特性を、メモリ２８に格納された１以上の故障基準値と比較する。１以上の故障基準値は、例えば、１以上の閾値、閾値の範囲、または所定の光シグニチャを含むことができる。１以上の特性と１以上の故障基準値との比較に基づき、検出モジュール４４は、アーク故障事象が適応型アーク故障検出システム２０により検出されたかを決定できる。本開示のいくつかの態様において、検出モジュール４４は、後の解析のために、検出された非アーク故障発光事象及びアーク事象に関する時間及びデータをメモリ２８に格納するように構成することもできることが理解されるであろう。
【００２３】
学習モジュール４０は、検出モジュール４４で使用される１以上の検出アルゴリズム（例えば、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、数学的モデル及び／または１以上の故障基準値）を適応的に決定する役割を担う。学習モジュール４０がユーザ入力デバイス３０により使用可能にされた場合、電源システム１０は、非アーク故障発光事象を誘発または生成するように動作される。例えば、モータ制御センタバケットの断路スイッチは、様々な動作状態下（例えば、無負荷、軽負荷、重負荷等）で開閉され、またＬＥＤ灯は、様々な非アーク故障発光事象を誘発するように活性化及び非活性化される。そのため、電源システム１０のかかる動作中に光センサ１８（または信号処理部３４）から受信される光信号は、非アーク故障発光事象を示すと認識される。その結果、学習モジュール４０は、検出された非アーク故障発光事象についての情報を取得でき、取得された情報は、検出モジュール４４により使用される１以上の検出アルゴリズムを決定（または調整）するために使用される。好適には、ユーザは、電源システムに対する広範囲の動作状態を呈するように電源システム１０を十分に動作させて、電源システム１０の通常動作中に起こりうる様々な非アーク故障発光事象について、できるだけ多くの情報を取得することができる。
【００２４】
本開示のいくつかの態様において、学習モジュール４０は、１以上の故障基準値を決定できる。例えば、故障基準値は、閾値の最低値とすることができ、検出モジュール４４は、受信した光信号の光度の強さが、閾値の最低値を超えるとき、（アーク故障事象を示す）故障信号を生成するように構成することができる。非アーク故障発光事象が誘発され、学習モジュール４０が、対応する光信号を処理した後（または処理したとき）、学習モジュール４０は、非アーク故障発光事象が、メモリ２８に格納された閾値を超える光度の強さを有する光信号となるように決定できる。学習モジュール４０は、メモリ２８内に、より大きな値を格納することによって、閾値を調整（すなわち決定）できる。その結果、その後電源システム１０が、使用可能にされた検出モジュール４４とともに動作されても、検出モジュールは、その後に起こる発光事象が、使用可能な学習モジュールによって以前検出された非アーク故障発光事象の結果生じた光度の強さと同等またはそれより小さい光度の強さを有すると決定されたときに、故障信号を生成しない。この例が示すように、学習モジュール４０が閾値を調整していない場合、検出モジュール４４は、電源システム１０の通常動作中の非アーク故障発光事象に応答して、誤って故障信号を生成し、保護デバイス２２をトリップしうる。
【００２５】
他の一例として、１以上の故障基準値は、非アーク故障発光事象に対応して学習モジュール４０により決定された１以上の光シグニチャとすることができる。従って、電源システム１０が、使用可能にされた検出モジュール４４とともに動作されるとき、検出モジュール４４は、検出された発光事象について決定された光シグニチャを、メモリ２８に故障基準値として格納された所定の光シグニチャと比較できる。検出された発光事象に対して検出モジュール４４によって決定された光シグニチャが所定の光シグニチャの１つと類似するか、同一であるか、またはほぼ同一であるとき、検出モジュール４４は、検出された発光事象が非アーク故障発光事象であると決定できる。すなわち、適応型アーク検出システム２０は、非アーク故障発光事象に対応するまたはほぼ対応すると認識された所定の光シグニチャを選択的に無視するように教えられる。
【００２６】
本開示の他の態様において、学習モジュール４０は、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または数学的モデルを決定できる。例えば、学習モジュール４０が光センサ１８からの光信号を処理するときまたは処理した後、学習モジュール４０は、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルにおける定数、係数、プログラム及び／またはデータ構造を決定できる。このような実施形態において、例えば、アーク故障アルゴリズムがニューラルネットワークを含む場合、学習モジュール４０は、ニューラルネットワークの調整にバックプロパゲーションを使用することができる。
【００２７】
本開示の態様において、学習モジュール４０は、１以上の故障基準値のみを決定できること、学習モジュール４０は、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルのみを決定できること、または、学習モジュール４０は、１以上の故障基準値と、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルとの双方を決定できることが理解されるであろう。学習モジュール４０が１以上の故障基準値のみを決定する場合、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルは、例えば製造時に決定されうる。同様に、学習モジュール４０が、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルのみを決定する場合、１以上の故障基準値は、例えば製造時に決定されうる。
【００２８】
本開示のいくつかの態様において、ユーザ入力デバイス３０は、電源システム１０が使用可能にされた学習モジュール４０とともに動作されるときに、ユーザが非アーク故障発光事象源を特定する情報の入力をできるように構成されうる。例えば、学習モジュール４０の使用可能時において、ユーザは、ＬＥＤ灯を活性化させて非アーク故障発光事象を誘発させ、ユーザ入力デバイス３０を介して、発生した光信号はＬＥＤ灯が活性化したことを示すことを表示することができる。好適には、検出モジュール４４が非アーク故障発光事象に関連する時間及びデータを記録する実施形態において、検出モジュール４４は、学習モジュール４０により予め学習されている場合には、非アーク故障発光事象源をさらに記録することができる。
【００２９】
時間の経過により、電源システムのいくつかの部品の性能は、通常の劣化により変化する。例えば、モータ制御センタの空気断路器は、時間の経過により侵食される。加えて、場合によっては、電源システム１０の構成は変化させることができる。例えば、負荷が追加されたり削除されたり、または、新たな制御装置が追加されたり削除されたりする。好適には、本開示は、学習モジュール４０を使用可能とし、上述のようにシステムを動作することによって、状態の変化（例えば、老朽化）及び構成の変化（例えば、負荷の追加／削除、新規制御装置等）に対応するよう適応的に調整されるアーク検出システム２０を提供する。そのため、本開示は、多くの電気部品の寿命を延ばすことができる柔軟なシステムを提供する。
【００３０】
いくつかの態様において、アーク検出システム２０は、電源システム１０の状態が変化したこと、及び学習モジュール４０を使用可能にすべきであるという通知をユーザに示すように構成できることが理解されるであろう。例えば、アーク検出システム２０は、非アーク故障発光事象がユーザ指定の所定の割合で変化したこと（例えば、所定の期間内における全ての非アーク故障発光事象の強さの平均が、所定の割合増加したこと）を決定することにより、状態が変化したということをユーザに通知できる。
【００３１】
検証モジュール４２は、検出アルゴリズム（例えば、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、他の数学的モデル及び／または１以上の故障基準値）が学習モジュール４０によって適切に決定されたことを検証する役割を担う。検証モジュール４２が使用可能になると、電源システム１０は、１以上の非アーク故障発光事象を誘発するように動作される。検証モジュール４２は、非アーク故障発光事象に対応する光信号を受信し、上述の検出モジュールで説明した１以上の検出アルゴリズムを用いて光信号を処理する。例えば、検証モジュールは、光信号の１以上の特性を決定し、メモリ２８に格納された１以上の故障基準値と比較して、アーク故障事象が検出されたか決定できる。検証モジュール４２が、比較に基づいてアーク故障事象が検出されていないと決定したとき、検証モジュール４２は、検証処理が成功したことを示す信号を生成する。しかし、電気システムは非アーク故障発光事象を誘発するように動作されるので、検証モジュール４２は、アーク故障事象が検出されたと決定したとき、学習モジュール４０がいくつかの点で失敗したことを示すエラー信号を生成できる。
【００３２】
本開示のいくつかの態様において、検証モジュール４２は、比較に失敗した任意の光信号に関する情報を、１以上のアルゴリズムの検出及び調整のために、学習モジュール４０に提供することもできる。例えば、検証モジュール４２は、その後の学習モジュール４０による検索及び処理のために、特定の光信号に関する情報をメモリ２８に格納することができる。
【００３３】
次に図３を参照すると、アーク故障事象を適応的に検出する処理１００のフローチャートが示されている。ブロック１１０において、処理１００は初期化される。決定ブロック１１２において、コントローラ３２は、学習モジュール４０がユーザ入力デバイス３０によって使用可能とされたかを決定する。コントローラ３２が、学習モジュール４０がブロック１１２において使用可能とされたと決定した場合、ブロック１１４において、電源システム１０は、非アーク故障発光事象を誘発するように動作される。例えば、モータ制御センタバケットの断路スイッチが起動され、またはＬＥＤ灯が活性化され、非アーク故障発光事象が誘発される。ブロック１１６において、１以上の光センサ１８は、ブロック１１４において誘発された非アーク故障発光事象を検出し、検出された非アーク故障発光事象を示す光信号を生成し、光信号をコントローラ３２に送信する。ブロック１１８において、コントローラ３２は、１以上の光センサ１８から光信号を受信し、光信号を処理して、非アーク故障発光事象についての情報を決定する。
【００３４】
ブロック１２０において、学習モジュール４０は、非アーク故障発光事象についての情報を使用して、検出モジュール４４により使用される１以上の検出アルゴリズム（例えば、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、数学的モデル、及び／または１以上の故障基準値）の調整（もしあれば）を決定し、かかる調整をメモリ２８に格納する。例えば、学習モジュール４０は、１以上のアルゴリズム、ニューラルネットワーク、及び／または他の数学的モデルにおける定数、係数、プログラム及び／またはデータ構造を決定できる。さらに、例えば、学習モジュール４０は、閾値を増加させ、閾値を減少させ、閾値の範囲を追加し、閾値の範囲を削除し、閾値の範囲を増加させ、閾値の範囲を減少させ、かつ／また非アーク故障発光事象に関連する光シグニチャを格納する。ブロック１２０の後、処理は、ブロック１１０に戻る。
【００３５】
コントローラ３２が、ブロック１１２において、学習モジュール４０が使用可能でないと決定した場合、処理は、ブロック１２２に進む。決定ブロック１２２において、コントローラ３２は、検証モジュール４２が、ユーザ入力デバイス３０によって使用可能とされたかを決定する。コントローラ３２が、検証モジュール４２がブロック１２２において使用可能とされたと決定した場合、電源システム１０は、ブロック１２４において、非アーク発光事象を誘発するように動作される。ブロック１２６において、１以上の光センサ１８は、ブロック１２４において誘発された非アーク故障発光事象を検出し、対応する光信号を生成し、光信号をコントローラ３２に送信する。決定ブロック１２８において、コントローラ３２は、光信号を受信して処理し、光信号が非アーク故障発光事象を示すとアーク検出システム２０が決定できるかを検証する。例えば、コントローラ３２は、光信号の１以上の特性を決定し、１以上の特性を、メモリ２８に格納された１以上の故障基準値と比較できる。コントローラ３２が、ブロック１２８においてアーク故障事象が検出されたと決定した場合、ブロック１３０において、エラー信号が生成され、検証が失敗したことが示される。ブロック１３０においてエラー信号が生成された後、処理はブロック１１０に戻る。コントローラ３２が、決定ブロック１２８においてアーク故障事象が検出されなかったと決定した場合、ブロック１３２において、検証が成功したことを示す信号が生成される。ブロック１３２において信号が生成された後、処理はブロック１１０に戻る。
【００３６】
コントローラ３２が、ブロック１２２において検証モジュール４２が使用可能とされていないことを決定した場合、処理は、ブロック１３４に進む。ブロック１３４において、１以上の光センサは、発光事象を検出し、対応する光信号を生成し、光信号をコントローラ３２に送信する。決定ブロック１３６において、コントローラ３２は、アーク故障事象が電源システム１０において検出されたかを決定する。例えば、コントローラ３２は、１以上の特性を決定して、メモリ２８に格納された１以上の故障基準値と比較できる。コントローラ３２が、アーク故障事象が検出されたと決定したとき、ブロック１３８において、故障信号が生成される。故障信号が生成された後、処理はブロック１１０に戻る。コントローラ３２が、決定ブロック１３６においてアーク故障事象が検出されていないと決定したとき、プロセスは、ブロック１１０に戻る。
【００３７】
当業者は、アーク故障事象を適応的に検出する処理１００のいくつかのステップは、上記に示した順序と異なる順序で実行されうることを理解できるであろう。例えば、ブロック１１２における学習モジュール４０が使用可能とされたかを決定するステップと、ブロック１２２における検証モジュール４２が使用可能とされたかを決定するステップとは、任意の順序で実行されうる。さらに、いくつかの態様において、追加ステップが追加されうることが理解されるであろう。例えば、ブロック１１８とブロック１２０との間に、学習モジュール４０がまだ使用可能とされているかを決定する追加ステップを追加し、学習モジュールがもう使用可能でないと決定されるまで、ブロック１２０のステップが、実行されるようにすることができる。
【００３８】
本開示における特定の実装例及び適用例について図示及び説明を行ったが、本開示は、本明細書に開示された構造及び構成に厳格に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に規定された発明の要旨及び範囲を逸脱することなく、種々の改良、修正及び変更が上述の説明から明らかであることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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