KR100384069B1 - 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치 - Google Patents

무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치 Download PDF

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Abstract

수용가의 전력선 입력단에 설치된 OMR 적산 전력량계(10)와 누전차단기(20)를 이용하여 무선 원격 제어에 의해 전원 공급을 차단 및 복구시키기 위한 전원 차단 제어장치가 제공된다. 본 발명의 실시예에서, RF 모듈을 가지고 있는 OMR 적산 전력량계(10)에 펄스신호 발생부가 설치되고, 그 RF 모듈을 통해 수신된 전원 차단 명령신호에 반응하여 소정의 펄스신호(PS)를 발생한다. 이 펄스신호는 누전차단기(20)의 테스트 스위치(SW1) 양단에 결합된 스위치 제어부(CTS)로 인가된다. 스위치 제어부는 펄스신호(PS)에 반응하여 테스트 스위치(SW1)를 소정 주기로 온/오프 시킨다. 테스트 스위치가 온 될 때마다 누전차단기(20)의 메인 스위치가 오프상태를 유지하여 부하로 공급되는 전원이 차단된다.

Description

무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치{Control of Household Power On/Off Using OMR Power Meter and Circuit Breaker}
본 발명은 원격 전원 차단 및 복구에 관한 것이며, 특히 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치에 관한 것이다.
현재 가정용 전원의 무선 원격 검침을 위한 전자식 계량기로서 소위 "원격 OMR(Off-site Meter Reading) 적산 전력량계"가 특정 지역에 설치되어 시범 운용되고 있다. 이러한 무선원격검침 적산 전력량계는 소정의 통신방식으로 원격지의 핸디 터미널과 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 RF 모듈을 구비하고 있다.
무선 핸디 터미널에서 검침원은 키 입력부를 통해 수용가 ID를 입력하고 나서 검침 요구 신호를 전송하면, 이에 반응하여 OMR 적산 전력량계는 RF 모듈의 마이크로 프로세서에서 현재까지 적산된 전력 사용량 데이터를 소정 데이터 포맷으로 변환하여 외부로 전송한다. 핸디 터미널에서 수신된 해당 검침 데이터는 마이크로 프로세서에서 판독하여 메모리에 저장되고, 디스플레이를 통해 검침한 데이터를 확인할 수 있다. 또한 메모리에 저장된 각 수용가의 검침 데이터는 나중에 주관사업소로 돌아온 후 PC 인터페이스를 통해 중앙호스트에서 일괄적으로 집계되고, 이에 따라 사용량에 따른 요금 고지서가 각 수용가로 발부된다.
그러나 일반 가정에서 전력 사용료가 미납되는 등의 부득이한 사정이 발생하는 경우, 주관 사업자는 외부적인 공사를 시행하여 전원 공급선을 단선시키는 방식으로 전원을 차단하고 있다. 이러한 경우, 전원 공급 차단을 위한 공사(작업)에 소요되는 비용 및 시간뿐만 아니라, 이를 다시 복구시킬 때 그 만큼의 비용 및 시간이 소요되는 점을 감안하면 종래 인력에 의한 전원 차단 방식은 매우 비효율적인 것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각 수용가에 설치된 OMR 적산 전력량계의 무선 통신 기능을 이용하여 원격으로 전원 차단 및 복구가 가능한 전원 차단 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따는 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단장치는, 수용가의 전력선 입력단에 설치되어 핸드터미널과 송수신이 가능한 RF모듈이 구비된 적산 전력량계와 상기 적산 전력량계와 전기적으로 연결된 누전차단기를 이용하여 무선 원격 제어에 의해 전원 공급을 차단 및 복구시키기 위한 전원 차단 제어장치에 있어서, 상기 적산 전력량계에 구비되고, 상기 RF모듈을 통해 수신된 명령에 따라 소정의 펄스신호를 발생하는 펄스신호 발생부; 상기 누전차단기에 구비되고, 상기 펄스신호 발생부에서 출력된 신호에 의해 상기 누전차단기의 테스트 스위치를 제어하는 스위치 제어회로; 및 상기 스위치 제어회로의 동작에 의해 오프되는 메인 스위치;를 포함하며, 상기 펄스신호 발생부에서 신호가 출력되어 스위치 제어회로가 구동될 경우 상기 메인 스위치가 오프되어 전원공급을 차단하고, 반대로 상기 펄스신호 발생부에서 신호 출력이 없을 경우 상기 메인 스위치를 수동으로 온시키는 것에 의해 전원이 공급되게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 RF 모듈은 무선 송수신부 및 송수신 데이터를 주고받는 마이크로 프로세서를 포함하고, 이 마이크로 프로세서는 상기 전원 차단 명령신호에 반응하여 상기 펄스신호 발생부를 인에이블 시킨다.
또한, 상기 마이크로 프로세서는 무선 송수신부를 통해 수신된 전원 복구 명령에 반응하여 상기 펄스신호 발생부를 디스에이블 시킨다.
바람직하게, 상기 펄스신호 발생부에서 출력되는 펄스신호는 펄스 주기 1초, 듀티 사이클 2초가 되도록 설정된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 누전차단기의 스위치 제어부는 테스트 스위치 접점 양단에 공통 접속되는 릴레이 스위치 회로로 이루어지고, 이 릴레이의 자화 코일이 상기 신호 라인을 통해 펄스신호 발생부의 출력단에 연결되도록 구성된다.
또한, 바람직하게, 상기 마이크로 프로세서의 입력단에 인입 전력선의 전류상태를 감지하기 위한 전류 트랜스의 출력단이 연결되고, 전류 트랜스에 의해 검출된 전류 트랜스의 출력이 영(null)을 나타낼 때 전원 차단 완료를 나타내는 메시지를 생성하여 상기 무선송수신부로 전송한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치의 개략도.
도 2는 도 1의 전원 차단 제어장치의 구성을 나타내는 회로도.
도 3은 도 2의 마이크로 프로세서에서 수행하는 전원 차단 및 전원 복구 명령 처리동작을 나타내는 플로우 차트.
도 4는 전원 차단 명령 수행후 원격 터미널로 확인 메시지를 송출하는 동작을 나타내는 플로우 차트.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 가정용 전원 차단 제어장치는 수용가의 전력선 입력단에 설치된 OMR 적산 전력량계(10)와 누전차단기(20)를 이용하여 무선 원격 제어에 의해 전원 공급을 차단 및 복구시키기 위한 것이다.
도 1에서, 220V/60Hz의 가정용 교류 입력 전력선(P1, P2)이 OMR 적산 전력량계(10)와 누전 차단기(20)의 전력선 입력단자에 연결되고, 누전 차단기(20)의 전력선 출력단자에 가정용 부하로 전원을 공급하기 위한 출력 전력선(P3, P4)이 연결된다.
OMR 적산 전력량계(10)는 내부에 무선 데이터 송수신이 가능한 RF 모듈(12)과 안테나(17)를 포함하고, 외부로 적산된 전력 사용량을 숫자로 나타내는 디스플레이부(18)가 설치되어 있다. 또한 OMR 적산 전력량계(10)는 후술하는 바와 같이 상기 RF 모듈(12)을 통해 원격 제어신호를 수신하여 제어신호를 발생하는 펄스신호 발생부를 더 포함한다.
누전 차단기(20)는 내부에 전력선의 누설전류를 감지하는 감지회로 및 전원 차단용 릴레이 스위치를 포함하고, 외부에 푸시 버튼 타입의 테스트 스위치(22)와 메인 스위치(24)가 설치되어 있다. 누전 차단기(20)는 도 2를 참고로 후술되겠지만상기 OMR 적산 전력량계(10)에서 발생된 제어신호에 반응하여 상기 테스트 스위치(22) 및 메인 스위치(24)의 스위칭을 제어하기 위한 스위치 제어회로를 더 포함한다.
상기한 OMR 적산 전력량계(10)의 펄스신호 발생부와 누전 차단기(20)의 스위치 제어회로는 별도의 제어선(15)을 통해 서로 연결된다.
도 2를 참조하면, 도 1에 나타낸 전원 차단 제어장치의 회로 구성이 상세히 나타나 있다.
OMR 적산 전력량계(10)는 전원부(11), RF 모듈(12), 디스플레이부(18)를 포함하며, RF 모듈(12)은 무선 송수신부(13), 안테나(17) 및 마이크로 프로세서(14)를 포함한다. 또한, 상기 마이크로 프로세서(14)는 펄스신호 발생부(14a)를 포함한다.
전원부(11)는 전력선(P1,P2)으로부터 입력된 교류전원을 정류 및 조절하여 상기 마이크로 프로세서(14)와 무선 송수신부(13)에 필요한 직류 전원전압 V1, V2를 공급한다.
상기 RF 모듈(12)의 무선 송수신부(13)는 잘 알려진 바와 같이 소정의 통신 방식으로 원격지의 무선 핸디 터미널과 통신하기 위한 것으로, 여기서 그 상세 회로와 동작설명을 생략한다.
무선 송수신부(13)는 마이크로 프로세서(14)와 결합되어 송수신 데이터를 주고받는다.
마이크로 프로세서(14)는 도시되지 않은 적산 전력량계의 검출부로부터 입력된 신호를 카운트하여 현재까지의 사용량을 적산하고, 그 적산 값을 메모리에 저장한다.
마이크로 프로세서(14)는 공지되어 있는 바와 같이 수신된 데이터 스트림을 처리하여 미터기 자신의 ID를 확인하고, 그에 후속 하는 명령(Command)에 반응하여 소정의 동작을 수행한다. 예를 들어, 수신된 명령이 "적산값 검출"이면 저장된 적산값을 일정 데이터 포맷으로 변환하여 다시 무선 송수신부(13)로 전송한다.
본 실시예에서, 상기 마이크로 프로세서(14)는 후술하는 바와 같이 "전원 차단" 및 "전원 복구" 명령에도 반응한다.
본 실시예에서, 마이크로 프로세서(14)의 입력단에는 전력선(P1,P2)의 전류상태를 감지하기 위한 전류 트랜스(CT1)의 출력단이 연결되고, 마이크로 프로세서(14)의 출력단에는 펄스신호 발생부(14a)가 연결된다. 또한, 마이크로프로세서(14)의 출력단에는 적산된 사용량을 표시하기 위한 디스플레이(18)가 연결된다.
펄스신호 발생부(14a)는 통상의 펄스 발생회로로 구성되고, 마이크로 프로세서(14)로부터 구동신호 입력에 반응하여 소정의 펄스 신호를 생성한다. 펄스신호 발생부(14a)에서 출력되는 펄스신호(PS)는 바람직하게 펄스 주기 1초, 듀티 사이클은 2초가 되도록 설정된다.
상기 펄스신호 발생부(14a)의 출력은 제1 제어선(15a)을 통해 누전차단기(20)의 스위치 제어회로(CTS)로 연결된다. 한편, 누전차단기(20) 내의 입력 전력선 P1, P2에 설치된 전류 트랜스(CT1)의 출력단은 제2 제어선(15b)을 통해 상기 마이크로 프로세서(14)의 입력단으로 연결된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 누전 차단기(20)의 스위치 제어회로(CTS)는 테스트 스위치(22: SW1)의 접점 양단에 공통 접속된 릴레이 스위치(SW2)와, 이 스위치를 구동하는 자화 코일(LS2)을 포함한 릴레이(RY2)의 스위치 회로로 구성되고, 이 릴레이(RY2)의 자화 코일(LS2)이 상기 제1 제어선(15a)을 통해 펄스신호 발생부(14a)의 출력단에 결합되게 한 것이다. 상기 스위치 제어회로(CTS)는 릴레이 스위치(SW2) 대신에 반도체 스위치를 사용하여 구성할 수도 있다.
잘 알려진 것과 같이, 누전 차단기(20)의 테스트 스위치(22: SW1)는 그 양단이 저항 R1을 통해 입력 전력선 P1, P2에 접속되어 있으며, 사용자가 테스트 스위치(SW1)를 수동으로 눌렸을 때 입력 전력선 P1, P2를 일시적으로 단락시켜 누전 차단기(20)의 동작을 시험하기 위한 것이다.
상기 누전 차단기(20)에 테스트 스위치(22: SW1)가 미리 설치되어 있지 않은 경우, 상기 스위치 제어회로(CTS)가 위와 같은 접속관계를 갖는 테스트 스위치(SW1)를 포함하도록 구성할 수 있다.
누전 차단기(20)는 전력선의 누설전류, 회로의 단락 등을 검출하기 위한 통상의 누설전류 검출부(26)를 구비한다. 이 누설전류 검출부(26)의 입력단에는 입력 전력선 P1, P2에 설치된 전류 트랜스(CT2)의 출력단이 연결되어 전력선의 누설전류를 감지한다. 본 발명의 실시예에서, 누설전류 검출부(26)의 출력단에는 릴레이(RY3)의 솔레노이드 코일(LS3)이 연결된다. 이 릴레이(RY3)의 스위치는 상시 온(ON) 상태로서 누전차단기(20)의 메인 스위치(24: SW3)에 해당한다.
전류 트랜스(CT2)로부터 회로의 단락에 의한 누설전류가 검출되었을 때, 누설전류 검출부(26)는 상기 릴레이(RY3)에 대한 구동신호를 출력한다. 릴레이(RY3)의 솔레노이드 코일(LS3)이 작동함에 의해 출력 전력선 P4에 개재된 누전차단기의 메인 스위치(SW3)가 오프(OFF)된다.
누전 차단기에서, 테스트 스위치(SW1)가 오프 상태에 있고, 전력선 회로에 누설전류가 없을 경우, 상기 메인 스위치(SW3)를 수동으로 온 시키면 전력 공급이 재개된다.
본 발명에 따른 전원 차단 제어장치의 동작을 도 3을 참고로 설명하면 다음과 같다. 도 3은 도 2의 마이크로 프로세서에서 수행하는 전원 차단 및 전원 복구 명령의 처리 과정을 나타내는 플로우 차트이다.
단계 S1에서, 마이크로 프로세서(14)는 상기 RF 모듈(12)의 무선 송수신부(13)를 통해 원격지의 무선 핸디 터미널에서 전송한 데이터 스트림으로부터 계량기 ID와 명령 신호를 판독한다.
단계 S2에서, 판독된 계량기 ID가 메모리에 저장된 자신의 ID와 일치하는 경우 단계 S3으로 진행하여 명령 신호를 판독한다. 명령신호가 "전원 차단"인 경우, 단계 S4로 진행하여 마이크로 프로세서(14)의 출력단에서 펄스신호 발생부(14a)에 대한 구동 신호를 출력하여 펄스 발생 동작을 인에이블 시킨다.
펄스신호 발생부(14a)에서 소정의 펄스신호(PS)가 발생되면, 이 펄스신호는 제어선(15a)을 통해 누전차단기(20)의 스위치 제어회로(CTS)에 있는 릴레이(RY2)의 자화코일(LS2)로 인가된다. 1초 주기의 펄스신호(PS) 피크 치에서 릴레이(RY2)가구동됨에 따라 릴레이 스위치(SW2)는 주기적으로 온/오프를 반복한다.
릴레이 스위치(SW2)가 온(ON) 될 때마다 상기 테스트 스위치(SW1)가 온(ON)되는 결과를 가져오고, 이에 따라 누전차단기(20)가 작동하여 메인 스위치(SW3)를 오프 시키게 된다. 따라서, 원격지의 전원차단 명령신호에 의해 가정으로 입력되는 전력선 전원이 차단된다.
여기서, 사용자가 메인 스위치(SW3)를 수동으로 다시 온 시키더라도 상기한 펄스신호(PS)가 계속 공급되고 있는 한, 누전 차단기(20)가 계속 작동하여 가정 내부로 전원공급이 불가능하게 된다.
한편, 단계 S3에서, 판독된 명령신호가 "전원 차단"이 아닐 경우, 마이크로 프로세서(14)는 단계 S5로 진행하여 명령신호가 "전원 복구"인지를 판단한다. 명령신호가 "전원 복구"인 경우, 단계 S6으로 가서 마이크로 프로세서(14)는 펄스신호 발생부(14a)에 대한 구동 신호의 출력을 중단하여 펄스 발생 동작을 디스에이블 시킨다.
이에 의해, 누전 차단기(20)는 정상 상태로 복귀하게 되고, 사용자가 메인 스위치(SW3)를 올려 ON 시키면 수용가 내로 전력 공급이 재개된다.
본 발명의 실시예에 따라, 원격지의 "전원 차단" 명령신호에 의해 가정으로 입력되는 전원이 차단되고 나서 원격지의 핸디 터미널로 확인 메시지를 전송하는 동작을 도 4의 플로우 차트를 참고하여 설명한다.
메인 스위치(SW3)의 오프 상태에서, 입력 전력선 P1, P2에 설치된 전류 트랜스(CT1)의 출력단에는 로우 레벨 신호가 출력되고 따라서 마이크로 프로세서(14)의입력단은 논리 "1" 신호를 검출한다.
단계 S11에서, 마이크로 프로세서(14)가 전류 트랜스(CT1)의 신호를 검출하고, 단계 S12에서 그 검출된 신호가 하이 레벨(논리 "1")인지를 판단한다.
입력단 신호가 하이 레벨인 경우, 단계 S14로 가서 전원차단을 완료하였다는 메시지(예를 들어 "차단 완료")를 생성하고, 이 메시지를 일정 데이터 포맷으로 변환하여 RF 모듈(12)의 무선 송수신부(13)로 전송한다 (단계 S18).
한편, 단계 S12에서 입력단 신호가 하이 레벨이 아닌 경우, 단계 S16으로 가서 전원차단에 실패하였다는 에러 메시지(예를 들어 "차단 실패")를 생성하여 무선 송수신부(13)로 전송한다. 이 때, 정확성을 기하기 위해 상기 에러 메시지 생성 전에 상기 입력단 신호 레벨 체크단계(S12)를 시차를 두고 2회 정도 더 수행하게 할 수 있다.
따라서, 원격지의 무선 핸디 터미널에서 위와 같은 확인 메시지를 수신하여 디스플레이하게 되면, 원격에서 전원차단 명령에 대한 처리 결과를 즉시 알 수 있게 된다.
전원 차단이 완료된 후 전원 복구 명령에 의한 처리 결과 또한 전술한 처리 과정과 유사한 과정을 거쳐 확인될 수 있음은 당업자에게 자명한 것이며, 그 전원 복구 확인 과정에 대한 설명은 여기서 생략한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 각 수용가에 설치된 OMR 적산 전력량계의 무선 통신 기능과 누전 차단기의 전원 차단 기능을 이용하여 원격에서 전원 차단 및 복구가 가능하게 된다. 따라서, 전력 수용가의 전기료 미납 등의 사정으로 주관 사업자가 전력공급을 중단 및 복구할 시 종래에 소요되었던 인적, 물적, 시간적 비용을 제거할 수 있게 되므로 사업자는 물론 일반 수용가 모두에 편의를 제공할 수 있는 시스템의 제공이 가능하다.

Claims (5)

  1. 수용가의 전력선 입력단에 설치되어 핸드터미널과 송수신이 가능한 RF모듈이 구비된 적산 전력량계와 상기 적산 전력량계와 전기적으로 연결된 누전차단기를 이용하여 무선 원격 제어에 의해 전원 공급을 차단 및 복구시키기 위한 전원 차단 제어장치에 있어서,
    상기 적산 전력량계에 구비되고, 상기 RF모듈을 통해 수신된 명령에 따라 소정의 펄스신호를 발생하는 펄스신호 발생부;
    상기 누전차단기에 구비되고, 상기 펄스신호 발생부에서 출력된 신호에 의해 상기 누전차단기의 테스트 스위치를 제어하는 스위치 제어회로; 및
    상기 스위치 제어회로의 동작에 의해 오프되는 메인 스위치;를 포함하며,
    상기 펄스신호 발생부에서 신호가 출력되어 스위치 제어회로가 구동될 경우 상기 메인 스위치가 오프되어 전원공급을 차단하고, 반대로 상기 펄스신호 발생부에서 신호 출력이 없을 경우 상기 메인 스위치를 수동으로 온시키는 것에 의해 전원이 공급되게 하는 것을 특징으로 무선 원격제어를 이용한 가정용 전원 차단 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 RF 모듈은 무선 송수신부 및 송수신 데이터를 주고받는 마이크로 프로세서를 포함하고, 이 마이크로 프로세서는 상기 전원 차단 명령신호에 반응하여 상기 펄스신호 발생부를 인에이블 시키는 것을 특징으로 하는 전원 차단 제어장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서는 상기 무선 송수신부를 통해 수신된 전원 복구 명령에 반응하여 상기 펄스신호 발생부를 디스에이블 시키는 것을 특징으로 하는 전원 차단 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 누전차단기의 스위치 제어회로는 테스트 스위치(SW1)의 접점 양단에 공통 접속된 릴레이 스위치(SW2)와, 이 스위치를 구동하는 자화 코일(LS2)을 포함한 릴레이(RY2)의 스위치 회로로 구성되고, 이 릴레이(RY2)의 자화 코일(LS2)이 상기 신호 라인(15a)을 통해 펄스신호 발생부(14a)의 출력단에 결합되는 것을 특징으로 하는 전원 차단 제어장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 프로세서의 입력단에 전력선의 전류상태를 감지하기 위한 전류 트랜스의 출력단이 연결되고, 검출된 전류 트랜스의 출력이 영(0)을 나타낼 때 전원 차단 완료를 나타내는 메시지를 생성하여 상기 RF 모듈의 무선 송수신부로 전송하는 것을 특징으로 하는 전원 차단 제어장치.
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