해저 케이블 접지 고장 분리를 위한 시스템 및 방법

해저 케이블 접지 고장 분리를 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR SUBSEA CABLE GROUND FAULT ISOLATION}

관련 출원에 대한 교차 참조

본 출원은 2014년 12월 17 일자로 출원된 미국 가출원 제62/092,973호의 이익을 주장하는데, 상기 가출원의 전체 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.

기술 분야

본 발명은 일반적으로 해저 유정(subsea well)과 관련되는 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 전기 해저 전력 라인(electrical subsea power line)에서 접지 고장(ground fault)을 분리하기 위한 접지 고장 분리 회로(ground fault isolation circuit)에 관한 것이다.

배경

탄화수소 생산 유정(hydrocarbon production well)과 관련되는 해저 제어 시스템은 종종 다양한 양의 해저 배전 케이블(subsea power distribution cable)을 포함한다. 이러한 다양한 양의 배전 케이블을 포함하는 회로는 해저 접지 고장을 디버깅함에 있어서 상당한 세분성(granularity)을 가질 수 있다. 현재, DC 전력 위에 멀티플렉서 신호를 추가하는 것에 의해 접지 고장을 검출하는 능력을 갖는 디바이스가 이용 가능하지만, 그러나, 이 기술은 트랜스듀서 기계류(transducer instrumentation)와 간섭할 것이고 또한 물리적으로도 클 것이다.

일반적으로, 해양 표면에 부유하고 있을 수도 있는 주 전원(main power source)은, 해양 표면 아래 수천 미터에 위치될 수도 있는 다수의 제어 포드(control pod)에 연결된다. 이들 연결은 압력 평형 오일 충전(Pressure Balanced Oil Filled; PBOF) 케이블과 같은 전기 해저 전력 라인을 통해 이루어질 수도 있다. 현재, 해저 제어 시스템의 주 전력 버스(main power bus)에서 접지 고장을 검출할 수 있고 단락(short circuit)의 경우 전체 시스템 또는 전체 폭발 방지기(blow out preventer; BOP)를 셧다운할 수 있는 시스템이 존재한다. 그러나, 현존하는 시스템은 접지 고장을 분리하거나 접지 고장이 발생한 특정한 포드를 분리할 수 없다.

해저 시스템에서 접지 고장을 식별하기 위한 시도가 이전에 행해졌었다. 그러나, 현존하는 시스템의 접지 고장을 확인하기 위해서는, 부하에서 전력이 제거되어야 하며 릴레이 모듈이 활성화되어야 한다. 이것은 부하로의 전력의 손실로 귀결되고, 따라서 주 전원에 연결된 모든 부하의 연속적인 실시간 고장 모니터링을 제공하지 않는다.

개요

하나의 예시적인 실시형태에서, 접지 고장 분리 회로는, 기계류 전력(instrumentation power)을 수신하고 기계류 전력을 주 전력 버스로부터 분리하기 위한 DC 대 DC 절연 컨버터(DC to DC isolation converter), DC 대 DC 컨버터에 동작 가능하게 연결되며 접지 고장 검출 회로에 동작 가능하게 연결되는 하나 이상의 부하에서 접지 고장을 검출하도록 구성되는 접지 고장 검출 회로, 제1 포지티브 전압 전력 버스 및 제1 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제1 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결되는 제1 부하, 제1 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제1 릴레이, 및 제1 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제2 릴레이 - 접지 고장 검출 회로는 제1 포지티브 전압 전력 버스 또는 제1 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제1 릴레이 및 제2 릴레이에 동작 가능하게 연결됨 - , 제2 포지티브 전압 전력 버스 및 제2 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제2 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결되는 제2 부하, 제2 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제3 릴레이, 및 제2 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제4 릴레이 - 접지 고장 검출 회로는, 제2 포지티브 전압 전력 버스 또는 제2 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제3 릴레이 및 제4 릴레이에 동작 가능하게 연결됨 - 을 구비한다.

다른 예시적인 실시형태는 전기 해저 도체 라인(electrical subsea conductor line)에서 접지 고장을 분리하기 위한 접지 고장 분리 시스템이다. 시스템은 주 전력 허브(main power hub), 전기 해저 도체 라인을 통해 주 전력 허브에 동작 가능하게 연결되는 복수의 해저 전자 장치 모듈(subsea electronics module; SEM) 컨트롤러, 및 접지 고장 분리 회로를 포함한다. 회로는 기계류 전력을 수신하고 기계류 전력을 주 전력 버스로부터 분리하기 위한 DC 대 DC 절연 컨버터, DC 대 DC 컨버터에 동작 가능하게 연결되며 접지 고장 검출 회로에 동작 가능하게 연결되는 하나 이상의 부하에서 접지 고장을 검출하도록 구성되는 접지 고장 검출 회로, 제1 포지티브 전압 전력 버스 및 제1 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제1 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결되는 제1 부하, 제1 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제1 릴레이, 및 제1 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제2 릴레이 - 접지 고장 검출 회로는 제1 포지티브 전압 전력 버스 또는 제1 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제1 릴레이 및 제2 릴레이에 동작 가능하게 � �결됨 - , 제2 포지티브 전압 전력 버스 및 제2 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제2 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결되는 제2 부하, 제2 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제3 릴레이, 및 제2 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결되는 제4 릴레이 - 접지 고장 검출 회로는, 제2 포지티브 전압 전력 버스 또는 제2 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제3 릴레이 및 제4 릴레이에 동작 가능하게 연결됨 - 을 구비한다.

다른 예시적인 실시형태는 접지 고장 분리 시스템을 사용하여 전기 해저 도체 라인에서 접지 고장을 분리하기 위한 방법이다. 방법은 기계류 전력을 수신하고 기계류 전력을 주 전력 버스와 분리하기 위해 주 전력 버스에 DC 대 DC 절연 컨버터를 동작 가능하게 연결하는 것, 접지 고장 검출 회로를 DC 대 DC 컨버터에 동작 가능하게 연결하는 것 - 접지 고장 검출 회로는 접지 고장 검출 회로에 동작 가능하게 연결되는 하나 이상의 부하에서 접지 고장을 검출하도록 구성됨 - , 제1 포지티브 전압 전력 버스 및 제1 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제1 전력 버스를 통해 제1 부하를 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결하는 것, 제1 릴레이를 제1 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결하는 것, 제2 릴레이를 제1 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결하는 것, 제1 포지티브 전압 전력 버스 또는 제1 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제1 릴레이 및 제2 릴레이에 접지 고장 검출 회로를 동작 가능하게 연결하는 것, 제2 포지티브 전압 전력 버스 및 제2 네거티브 전압 전력 버스를 포함하는 제2 전력 버스를 통해 제2 부하를 접지 고장 검출 회로 및 디지털 컨트롤러에 동작 가능하게 연결하는 것, 제3 릴레이를 제2 포지티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결하는 것, 제4 릴레이를 제2 네거티브 전압 전력 버스에 동작 가능하게 연결하는 것, 및 제2 포지티브 전압 전력 버스 또는 제2 네거티브 전압 전력 버스 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제3 릴레이 및 제4 릴레이에 접지 고장 검출 회로를 동작 가능하게 연결하는 것을 포함한다.

본 발명의 특징, 이점 및 목적뿐만 아니라, 명백해질 수도 있는 다른 것들이 달성되고 보다 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 상기에서 간략하게 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 본 명세서의 일부를 형성하는 첨부된 도면에서 예시되는 본 발명의 실시형태를 참조하는 것에 의해 얻어질 수도 있다. 그러나, 도면은 본 발명의 단지 예시적인 실시형태를 도시하며 따라서 본 발명이 다른 동등한 효과의 실시형태를 인정할 수도 있기 때문에 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 유의해야 한다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 접지 고장 분리 회로의 개략도이다.
도 2는 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 접지 고장 분리 회로의 개략도이다.
도 3은 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 도 1의 접지 고장 검출 회로의 개략도이다.

상세한 설명

이하, 실시형태가 도시되는 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 방법 및 시스템이 더욱 상세하게 설명될 것이다. 본 개시의 방법 및 시스템은 많은 상이한 형태를 가질 수도 있으며 본원에서 설명되는 예시화된 실시형태로 한정되는 것으로 해석되어서는 안되며; 오히려, 이들 실시형태는 본 개시가 철저하고 완전하도록, 그리고 기술 분야의 숙련된 자에게 본 개시의 범위를 완전히 전달하도록 제공된다. 전체에 걸쳐, 동일한 도면 부호는 동일한 엘리먼트를 가리킨다.

해양 탄화수소 생산 산업에서 고도의 전기적 여분(redundancy)이 요구된다. 본 개시의 실시형태는, 몇몇 현재의 시스템과 비교하여, 접지 고장 검출 및 분리의 추가적인 레벨을 제공한다. 본 개시에서 설명되는 실시형태는, 전기적 문제를 디버깅하는 동안 가동 중단 시간(downtime)을 감소시킬 수 있는데, 그 이유는 전기적 문제를 찾기 위해 어디에서 문제 해결을 시작할 지에 대한 특정한 피드백이 제공될 수 있기 때문이다. 따라서, 본 개시의 실시형태에 의해 제공되는 접지 고장 검출 및 분리의 추가적인 레벨은 해저 시스템의 생산성을 증가시킬 수 있다. 본원에서 설명되는 시스템 및 방법은 종래의 해저 시스템에 대해 최소한의 전자 장치(electronics)를 추가를 요구하며, 상당한 추가 기기를 필요로 하지 않는다.

도 1은 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 접지 고장 분리 회로(100)의 개략도를 예시한다. 회로(100)는 라인(2, 4)을 통해 주 전력 버스(도시되지 않음)로부터 기계류 전력을 수신하고 기계류 전력을 주 전력 버스로부터 분리된 VDC 라인(6, 8)으로 분리하기 위한 DC 대 DC 절연 컨버터(10)를 포함할 수도 있다. 비록 이들 도면에는 +/- 24 VDC가 예시되어 있지만, 이들 값은 단지 예시적인 것이며 어떤 방식으로든 제한하는 것은 아니다는 것을 유의해야 한다. 회로(100)는 또한 DC 대 DC 절연 컨버터(10)에 동작 가능하게 연결될 수도 있는 접지 고장 검출 회로(12)를 포함할 수도 있다. 접지 고장 검출 회로(12)는 DC 대 DC 절연 컨버터(10)로부터 분리된 VDC를 수신하고, 수신되는 분리된 VDC를, 자신에게 연결될 수도 있는 하나 이상의 부하(14, 28, 38)에 분배한다. 접지 고장 검출 회로(12)는 접지 고장 검출 회로(12)에 동작 가능하게 연결된 하나 이상의 부하(14, 28, 38)에서 접지 고장(24)을 검출하도록 구성될 수도 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 부하는, 센서, 트랜스듀서, 솔레노이드 또는 다른 부하를 포함할 수도 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 접지 고장은 2mA 내지 10mA 이상의 전류 누출을 포함할 수도 있다. 하나의 실시형태에서, 접지 고장 검출 회로(12)는 섀시 접지(chassis ground; 50)에 접지될 수도 있다.

회로(100)는 제1 포지티브 전압 전력 버스(18) 및 제1 네거티브 전압 전력 버스(20)를 포함하는 제1 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로(12) 및 디지털 컨트롤러(16)에 동작 가능하게 연결되는 제1 부하(14)를 포함할 수도 있다. 디지털 컨트롤러(16)는, 예를 들면, 해저 전자 장치 모듈(SEM) 또는 임의의 범용 디지털 컨트롤러를 포함할 수도 있다. 제1 릴레이(22)가 제1 포지티브 전압 전력 버스(18)에 동작 가능하게 연결될 수도 있고, 제2 릴레이(26)가 제1 네거티브 전압 전력 버스(20)에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 접지 고장 검출 회로(12)는, 제1 포지티브 전압 전력 버스(18) 또는 제1 네거티브 전압 전력 버스(20) 상에서 발생할 수도 있는 접지 고장(24)을 검출하기 위해 제1 릴레이(22) 및 제2 릴레이(26)에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 회로(100)는 또한, 제2 포지티브 전압 전력 버스(30) 및 제2 네거티브 전압 전력 버스(32)를 포함하는 제2 전력 버스를 통해 접지 고장 검출 회로(12) 및 디지털 컨트롤러(16)에 동작 가능하게 연결되는 제2 부하(28)를 포함할 수도 있다. 제3 릴레이(34)가 제2 포지티브 전압 전력 버스(30)에 동작 가능하게 연결될 수도 있고, 제4 릴레이(36)가 제2 네거티브 전압 전력 버스(32)에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 접지 고장 검출 회로(12)는 제2 포지티브 전압 전력 버스(30) 또는 제2 네거티브 전압 전력 버스(32) 상의 접지 고장을 검출하기 위해 제3 릴레이(34) 및 제4 릴레이(36)에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 회로(100)는, 전력 버스(40, 42)를 통해 접지 고장 검출 회로(12)에 연결될 수도 있는 추가적인 부하(38)를 포함할 수도 있다. 릴레이(44, 46)는, 전력 버스(40, 42) 상의 접지 고장을 검출하기 위해, 라인(40, 42)에 각각 동작 가능하게 연결될 수도 있다.

제1 전력 버스 및 제2 전력 버스는, 예를 들면, 압력 평형 오일 충전(PBOF) 케이블을 포함할 수도 있다. 제1 릴레이(22), 제2 릴레이(26), 제3 릴레이(34), 제4 릴레이(36) 및 릴레이(44, 46)는 정상 폐쇄형 릴레이(normally closed relay; NCR) 또는 솔리드 스테이트 릴레이(solid state relay; SSR)를 포함할 수도 있다. 정상 폐쇄형 릴레이는, 일반적으로, 닫힌 구성을 기본으로 갖는다. 그러나, 솔리드 스테이트 릴레이는 일반적으로 열린 구성을 기본으로 갖는다. 접지 고장 검출 회로(12)는, 접지 고장이 제1 부하(14) 상에서 검출될 때 제1 부하(14)를 분리하도록, 그리고, 제1 및 제2 릴레이(34, 36)에 에너지를 가하고, 제1 부하의 전력을 차단하고, 제2 부하(28)에 전력을 공급하는 것에 의해, 주 버스로의 추가적인 접지 고장을 완화하도록 구성될 수도 있다.

하나의 예시적인 실시형태에서, 릴레이의 에너지가 차단되고 그들의 접점이 정상 폐쇄형이면, 이것은 전력이 부하에 인가되는 것을 허용한다. 접지 고장이 검출되면, 그 전력 버스 상의 모든 릴레이는 한 번에 하나씩 에너지를 공급 받는다. 릴레이에 에너지를 공급하는 것은, 부하에 대한 전력을 제거한다. 그 다음, 접지 고장을 갖는 부하는, 그것의 릴레이가 에너지를 공급 받으면 식별되는데, 릴레이에 에너지를 공급하는 것은, 부하로부터 전력을 제거하고 접지 고장이 더 이상 검출되지 않게 한다. 따라서, 상기에서 설명되는 예시적인 실시형태는, 부하가 여전히 전력을 공급 받는 동안 연속적인 실시간 모니터링을 제공한다. 본원에서 설명되는 실시형태는, 추가적인 엘리먼트를 필요로 하지 않고도, 이중 극성 결함을 식별할 수 있다. 개시되는 예시적인 실시형태는, 포지티브 전압 전력 버스 및 공통 또는 리턴 버스 둘 다가 각각 릴레이를 구비하며, 이들이 독립적으로 제어될 수 있기 때문에, 포지티브 전압 전력 버스 상의 결함을, 공통 또는 리턴 버스 상의 결함과 구별할 수 있다. 이것은 본질적으로 어떤 버스가 접지 고장의 영향을 받는지를 식별하는 것을 허용한다.

예시적인 실시형태는 전기 해저 도체 라인에서 접지 고장을 분리하기 위한 접지 고장 분리 시스템이다. 시스템은 주 전력 허브, 전기 해저 도체 라인을 통해 주 전력 허브에 동작 가능하게 연결되는 복수의 디지털 컨트롤러, 및 상기에서 설명되는 실시형태 중 하나에서 설명되는 바와 같은 접지 고장 분리 회로를 포함한다. DC 전력 시스템은, 부동 섀시 시스템을 포함할 수도 있는 해저 폭발 방지기(BOP) 스택을 포함할 수도 있다. 즉, DC 전력 버스의 포지티브 또는 네거티브 단자는 섀시 접지를 기준으로 하지 않는다. 각각의 포드는 SEM A 및 SEM B로 나타내어지는 두 개 이상의 해저 전자 장치 모듈(SEM)을 포함할 수도 있다. SEM A 및 SEM B는 전력 및 통신 허브, 또는 단순히 주 전력 허브로부터 완전히 분리된 전력 공급 버스(power supply bus)에 의해 전력을 공급 받을 수도 있다. 각각의 SEM은 다른 SEM으로부터 완전히 분리될 수도 있으며 센서와 솔레노이드의 자체 병렬 세트를 구비할 수도 있다. SEM 내부에서의 접지 결함의 경우, 그 접지 결함은, 접지 결함을 분리하는 것 또는 영향을 받는 SEM 전력 버스의 전력을 차단하는 것 중 어느 하나에 의해 완화될 수 있다. 나머지 SEM은 여전히 전력을 공급 받을 수 있고 손실에 의한 영향을 받지 않을 것이다. 나머지 SEM은 모든 관련된 SEM 기능을 수행할 수 있으며 영향을 받은 포드는 중복 포드와 함께 활성 상태를 유지할 수 있다. 결과적으로 단일의 접지 고장이 정상적인 BOP 동작을 중지시키지 않을 것이다.

하나의 예시적인 실시형태에서, SEM 제어 전력, 솔레노이드 밸브 전력, 및 트랜스듀서 기계류를 위한 표준 전압은, 예를 들면, 24 VDC일 수도 있다. 전력 시스템은 각각의 서브 시스템에 대해 별도의 전력 버스로 분할될 수도 있다. 각각의 주 전력 버스는, 전력 및 통신 허브, 예를 들면, 주 전력 허브에 위치되는 자기 자신의 별개의 접지 고장 검출 회로를 구비할 수도 있다. 주 전력 버스의 접지 고장은 주 전력 허브에서 검출될 수도 있고, 예를 들면, 전용 광섬유 링크를 통해 수면 제어부(surface control)로 보고될 수 있다. 주 전력 허브 및 SEM 전자 장치는 별도의 하나의 대기 하우징(atmosphere housing)에 안에 있을 수도 있으며 압력 균형 오일 충전 케이블, 즉 PBOF 케이블의 세트에 의해 연결될 수도 있다.

하나의 예시적인 실시형태에서, 디지털 컨트롤러(16)는 2 개의 모듈, SEM A 및 SEM B를 포함할 수도 있다. SEM A에는 4 개 이상의 접지 고장 검출 보드(12)가 설치될 수도 있고 SEM B에는 4 개의 접지 고장 검출 보드(12)가 설치될 수도 있다. 이들 보드는 SEM 하우징 외부의 임의의 디바이스에 분리된 24 VDC를 공급할 수도 있다. 각각의 보드는 별도의 접지 고장 검출 회로를 구비할 수도 있고 그 회로는 두 SEM에 접지 고장 알람을 전송할 수도 있다. 게다가, 각각의 보드는 두 SEM에 전류 및 전압 측정치를 제공할 수도 있다. 접지 고장의 경우에, SEM 중 어느 하나는 영향을 받은 디바이스의 전력을 차단할 수 있다. 분리된 전력은 또한, 단락 회로 보호가 보드 상의 DC 대 DC 절연 컨버터 안으로 내장되게 할 수도 있다.

도 2는 본 개시의 하나 이상의 예시적인 실시형태에 따른 접지 고장 분리 회로(200)의 개략도를 예시한다. 회로(200)는 도 1과 관련하여 설명되는 DC 대 DC 절연 컨버터(10)와 유사한, DC 대 DC 절연 컨버터(210)를 포함할 수도 있다. 회로(200)는 또한, 도 1의 접지 고장 검출 (12)과 유사한 접지 고장 검출 회로(212) 및 도 1의 릴레이(22, 26)와 유사한 릴레이(222, 226)를 포함할 수도 있다. 추가적으로, 회로(200)는 라인(232)을 통해 디지털 컨트롤러에 연결되는 네거티브 전압 전력 버스(228) 상의 전류를 측정하기 위한 션트 저항기(256)를 포함할 수도 있다. 추가적으로, DC 대 DC 절연 컨버터가 고장난 경우에 메인 버스를 분리하기 위해, 회로 차단기(260)가 다이오드(266, 258)를 통해 DC 대 DC 절연 컨버터(210)에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 커패시터(262, 264)는 라인(218, 236) 사이에 동작 가능하게 설치될 수도 있다. 정상 동작 하에서, DC 대 DC 절연 컨버터(210)는 라인(218, 236)을 통해 주 전력 버스로부터 기계류 전력, 예를 들면 24 VDC를 수신할 수도 있고 그것을 라인(224, 228)을 통해 하나 이상의 부하(도시되지 않음)에 분배할 수도 있다. 회로(200)는 또한, 접지 고장 검출 회로(212)에 동작 가능하게 결합될 수도 있는 5V DC 대 DC 컨버터(214)를 포함할 수도 있다. 회로(212)는 섀시 접지(250)에 접지될 수도 있다.

접지 고장 검출 회로(212)는 릴레이(252)를 구동하기 위해 논리 게이트 또는 비반전 버퍼 증폭기(254)를 통해 릴레이(252)에 동작 가능하게 연결될 수도 있으며, 252로부터의 출력은 컨트롤러 디지털 입력(230)으로 전송될 수도 있다. 회로(200)는 또한, 션트 저항(256)으로부터 신호를 수신하고 그것을 컨트롤러 아날로그 입력 전류(232)로서 전송하기 위한 계기 증폭기 회로(instrument amplifier circuit; 220)를 포함할 수도 있다. 컨트롤러 디지털 출력(234)은 도 1에서 예시되는 디지털 컨트롤러(16)와 유사하게, 라인(234)을 통해 디지털 컨트롤러로부터 릴레이들(222, 226)로 전송될 수도 있다. 회로(200)는 또한, 예를 들면 2k 옴 및 4k 옴 저항기를 포함할 수 있는 저항기(238, 240)를 포함할 수도 있고, 부하(도시되지 않음)에 연결된 전력 버스(224, 228) 사이에 동작 가능하게 연결되어 부하 양단의 전압을 모니터링할 수도 있다. 릴레이(222, 226 및 252)는 애플리케이션에 기초하여 NCR일 수도 있거나 또는 SSR일 수도 있다.

하나의 예시적인 실시형태에서, 계기 A 전력 및 계기 B 전력의 포지티브 버스 상에 병렬로 2 개의 솔리드 스테이트 구성 릴레이가 존재할 수도 있다. 각각의 버스 상의 하나의 구성 릴레이는 SEM A 컨트롤러에 연결될 수도 있고 각각의 버스 상의 제2 릴레이는 SEM B 컨트롤러에 연결될 수도 있다. 이것은, 어떤 계기 버스가 PBOF 케이블에 24 VDC 분리 전력을 공급할지를 마스터 SEM이 결정할 수 있다는 것을 의미한다. 두 개의 구성 릴레이 이후, 계기 A 및 계기 B 포지티브 버스 둘 다에 원격의 리셋 가능한 회로 차단기가 존재할 수도 있다. 이들 회로 차단기는 5amp에서 작동할 수도 있고 계기 전력이 재활용될 때까지 계속 작동될 수도 있다. 이들 회로 차단기는 절연 DC/DC 컨버터 고장시 계기 버스를 보호할 것이다. 2 개의 DC/DC 절연 컨버터 이후, 출력은 함께 다이오드 커플링될 수도 있다. 그 다음, 전류는 션트 저항기 양단의 전압을 판독하는 것에 의해 측정되고, 그 다음, 두 SEM에 대한 4 내지 20 mA 전류 루프 신호로 변환된다. 접지 고장 검출 회로가 또한 제공되며 접지 고장 조건이 존재할 때 SEM A와 SEM B 둘 다에 경보를 전송할 수도 있다. 어느 SEM이든 보드를 떠나는 출력 전력을 턴오프할 수 있다. 출력 전력이 제거되면, 접지 고장은 해소될 것이다.

최종적으로 출력 상의 단락 회로가 관찰되면, DC/DC 컨버터는 단순히 턴 오프되어 고장이 해소될 때까지 오프 상태를 유지할 수도 있다. DC/DC 컨버터는 완전히 자체 보호될 수도 있다. 단락의 증상은, 예를 들면, 거의 제로 전류 및 거의 제로 전압으로서 정의될 수도 있다.

이제 도 3을 참조하면, 도 1에서 도시되는 예시적인 접지 고장 검출 회로(12)의 상세도가 예시된다. 본원에서 설명되는 바와 같은 접지 고장은, 포지티브 DC 버스(6) 또는 네거티브 DC 버스(8) 중 어느 하나로부터 주 전력 버스에 의한 2mA 이상의 섀시 접지로의 전류 누출일 수도 있다. 본원에서 설명되는 바와 같은 접지 고장은 반드시 단락 회로가 아니라 단락 회로의 전조(precursor)이다. 포지티브 및 네거티브 전력 버스(6, 8) 둘 다가 접지 고장인 경우, 이것은 단락 회로가 될 수도 있다. 하나의 예시적인 실시형태에서, 접지 고장 회로(12)는 광다이오드(58) 양단의 저항기(66)를 포함할 수도 있고, 전류를 제한하기 위한 높은 값의 두 개의 저항기(54, 56)는 로직 분리 회로(logic isolation circuit)의 LED(60)를 "켜짐" 상태로 만들기에 충분한 전류가 흐르는 것을 여전히 허용한다. 논리 분리 회로는 다이오드(60)에 동작 가능하게 연결되는 디지털 논리 게이트(62), 및 5V DC/DC 컨버터(214)로부터의 +5 VDC에 연결될 수도 있는 풀업 저항기(64)를 포함할 수도 있다. 저항(54, 56)은 전력 공급 전압을 적절한 값으로 분할한다. 결국에는, 4 개의 다이오드(52)를 포함하는 다이오드 브리지(48)를 통해, 이 전압은 섀시 접지(50)에 인가된다. 모든 전력 공급 장치(power supply)는 분리되고 섀시 접지(50)에 연결되지 않는다. 포지티브 버스 또는 리턴 버스 중 어느 하나인 전력 공급 버스가 섀시 접지(50)와 접촉하면, 섀시 접지에 인가된 전압은 제한된 전류를 흐르게 하여 "접지 고장" 상태를 나타내는 LED를 "켜짐" 상태로 만든다.

따라서, 접지 고장 검출 회로(12)는 분리된 전력 상에서 접지 고장을 검출할 수도 있고 디지털 입력을 라인(216)을 통해 해저 전자 장치 모듈로 전송할 수도 있다. 접지 고장이 검출되면, 수면 오퍼레이터는 이 개별 신호에 기초한 경보를 수신할 것이고, 그 다음, 해저 전자 장치 모듈로부터의 개별 출력을 사용하여 해저 접지 고장 분리 회로 릴레이를 켜고, 그에 의해 접지 고장을 제거하는 것에 의해 접지 고장을 제거하는 옵션을 가질 것이다.

개요, 도면의 간단한 설명 및 상세한 설명 및 첨부의 청구범위를 포함하는 본 명세서는 본 개시의 특정한 특징(프로세스 또는 방법 단계를 포함함)을 언급한다. 기술 분야의 숙련된 자는, 본 발명이 본 명세서에서 설명되는 특정한 특징의 모든 가능한 조합 및 사용을 포함한다는 것을 이해한다. 기술 분야의 숙련된 자는, 본 개시가, 본 명세서에서 주어지는 실시형태의 설명으로 또는 그 설명에 의해 제한되지 않는다는 것을 이해한다.

기술 분야의 숙련된 자는 또한, 특정한 실시형태를 설명하기 위해 사용되는 용어가 본 개시의 범위 또는 폭을 제한하지 않는다는 것을 이해한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위를 해석함에 있어서, 모든 용어는 각각의 용어의 문맥에 부합하는 가능한 가장 넓은 방식으로 해석되어야 한다. 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는, 달리 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태 "한(a)", "한(an)" 및 "상기(the)"는, 문맥 상 그렇지 않다고 명확하게 나타내니 않는 한, 복수의 참조를 포함한다. 동사 "포함한다" 및 그 활용된 형태는, 엘리먼트, 컴포넌트 또는 단계를 비배타적인 방식으로 언급하는 것으로 해석되어야 한다. 언급된 엘리먼트, 컴포넌트 또는 단계는, 명시적으로 언급되지 않은 다른 엘리먼트, 컴포넌트 또는 단계와 함께 존재할 수도 있거나, 활용될 수도 있거나, 또는 결합될 수도 있다. 동사 "동작 가능하게 연결하는" 및 그 활용된 형태는, 전기적, 기계적 또는 유체적인 것을 비롯한, 임의의 타입의 필요로 되는 접합을 완료하여, 둘 이상의 이전에는 결합되지 않은 대상 사이에 연결을 형성하는 것을 의미한다. 제1 디바이스가 제2 디바이스에 동작 가능하게 연결되는 경우, 연결은 직접적으로 발생할 수 있거나 또는 공통 커넥터를 통해 발생할 수 있다. "옵션 사항으로서(optionally)" 및 그 다양한 형태는, 후속하여 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생할 수도 있거나 또는 발생하지 않을 수도 있다는 것을 의미한다. 설명은, 이벤트 또는 상황이 발생하는 경우와 그것이 발생하지 않는 경우를 포함한다.

조건부 언어, 예컨대, 다른 것들 중에서도, "할 수 있다(can)", "할 수 있을 것이다(could)", "할 수도 있을 것이다(might)" 또는 "할 수도 있다(may)"는, 달리 명시하지 않는 한, 또는 사용된 문맥 내에서 달리 이해되지 않는 한, 일반적으로, 소정의 특징, 엘리먼트, 및/또는 동작을 소정의 구현예는 포함할 수 있을 것이지만, 다른 구현예는 포함하지 않는다는 것을 전달하도록 의도된다. 따라서, 그러한 조건부 언어는, 일반적으로, 하나 이상의 구현예에 대해 특징, 엘리먼트 및/또는 동작이 어떠한 방식으로든 필요로 된다는 것 또는 하나 이상의 구현예는, 유저 입력 또는 프롬프트와 함께 또는 유저 입력 또는 프롬프트 없이도, 이들 특징, 엘리먼트 및/또는 동작이 포함되는지의 여부 또는 이들 특징, 엘리먼트 및/또는 동작이 임의의 특정한 구현예에서 수행되어야 하는지의 여부를 결정하기 위한 로직을 반드시 포함한다는 것을 암시하도록 의도된다.

따라서, 본원에서 설명되는 시스템 및 방법은, 상기 목적을 수행하도록 그리고 언급된 목적 및 이점뿐만 아니라, 그 안에 내재된 다른 것들을 달성하도록 잘 적합된다. 시스템 및 방법의 예시적인 실시형태가 개시의 목적을 위해 주어졌지만, 소망하는 결과를 달성하기 위한 프로시져의 세부 사항에서는 많은 변화가 존재한다. 이들 및 다른 유사한 수정예는 기술 분야의 숙련된 자에게 용이하게 제안될 수 있으며, 본원에서 개시되는 시스템 및 방법의 취지 및 첨부된 청구범위의 범위 내에 포함되도록 의도된다.