KR100417330B1 - 저압 배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치 - Google Patents

저압 배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치에 관한 것으로, 전력량계와 주 차단기가 연결된 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 위상 커플러; 위상 커플러에서 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈; 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭동작으로 중계하는 중계기 모듈; 중계기 모듈에서 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 전력선 모뎀에 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈; 전력선 모뎀이 설치된 보조 차단기의 2차측에 접속되어 고주파의 전력선 통신 신호와 저주파의 전력선 신호를 분리하여 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 다수의 보조 분리필터; 및 전력량계와 주 차단기 사이의 전력선에 접속되어 전력량계로부터 입력되는 저주파의 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기로 제공하는 주 분리필터로 이루어진 전력선 게이트웨이를 포함하고, 전력선 게이트웨이는 전력량계로부터의 전력신호에서 전력선 통신신호를 분리하고, 분리된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 전력선 모뎀으로 중계하여 동일한 주파수대로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있도록 이루어진 장치를 제공함으로서 전력선 모뎀의 통신이 다른 곳의 부하 영향을 받지 않아 전력선 통신의 효율을 높일 수 있다.

Description

저압 배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치 { connecting apparatus of power line for Power Line Communication on low power line }
본 발명은 전력선을 이용한 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선 통신을 위해 가입자용 분전반에 설치되는 전력선통신 결합장치를 여러 저압 배전형태에 따라 설치하여 전력선 통신을 수행하고자 한 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력선은 전력을 공급하기 위해 포설되어 있는 시설물로 그 망구성이 복잡하고 선로특성이 열악하여 통신망으로 이용하기에는 부적합 하였으나 통신기술의 급속한 발달로 기존의 많은 문제점들이 해결됨에 따라 새로운 통신망으로 주목받고 있는데, 이와같이 전력선에 통신신호를 중첩하여 전송하는 기술이 전력선 통신(PLC : Power Line Communication)이다.
그러나 종래의 전력선 통신은 원격검침, 배전자동화, 수요관리 등의 전력자동화 시스템 구축을 위해 일반전화선, 케이블 TV망, 광케이블 망, 무선 등 다양한 통신매체를 사용하여 사업을 수행하고 있으나 아직도 모든 수용자에 걸친 최적의 통신망 구성방법이 확립되지 않고 있는 실정이다. 따라서 옥내와 옥외를 연결하여서 저압 배전용 전력선 가입자망을 구현하려면 가정내 부하에 의한 로우 임피던스문제, 신호간섭, 잡음 및 멀티패스 문제, 분기에 의한 신호 감쇠, 차단기에 의한 신호감쇠 등의 문제로 인하여 옥외 또는 옥내의 신호를 효율적으로 옥내 또는 옥외로 전달하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출 된 것으로, 가정내에 커플링 및 전력선통신 게이트웨이를 설치하여 가정내의 부하의 영향을 받지않고 전력선 신호를 효과적으로 전달할 수 있도록 한 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명에 적용되는 저압배전망을 이용한 전력선 가입자망의 구성도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 단상용 전력선통신 결합장치의 일 실시예.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 전력선 통신용 신호분리 필터의 일실시예.
도 4는 본 발명에 따른 중계기 모듈의 세부적인 동작을 설명하기 위한 도면.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명에 따른 전력선 결합장치의 3상 설치구조를 보여주는 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 고압배전망 150 : 변압기
200 : 저압배전망 250 : 전력선 라우터
300 : 기간통신망 400 : 가구
500 : 전력량계 600 : 전력선통신 게이트웨이
700 : 주 차단기 800 : 보조 차단기
850 : 전력선 모뎀
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 저압 배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치는, 가구내에 전력량계, 주 차단기, 주 차단기에서 분기된 전력선에 병렬로 접속된 보조 차단기 및 전력선 모뎀을 두어 전력선을 통해 전력선 통신을 수행하는 저전압 배전망에 있어서, 상기 전력량계와 주 차단기가 연결된 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 위상 커플러; 상기 위상 커플러에서 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈; 상기 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭동작으로 중계하는 중계기 모듈; 상기 중계기 모듈에서 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 전력선 모뎀에 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈; 상기 전력선 모뎀이 설치된 보조 차단기의 2차측에 접속되어 고주파의 전력선 통신 신호와 저주파의 전력선 신호를 분리하여 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 다수의 보조 분리필터; 및 상기 전력량계와 주 차단기 사이의 전력선에 접속되어 전력량계로부터 입력되는 저주파의 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기로 제공하는 주 분리필터로 이루어진 전력선 게이트웨이를 포함하고, 상기 전력선 게이트웨이는 상기 전력량계로부터의 전력신호에서 전력선 통신신호를 분리하고, 분리된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 전력선 모뎀으로 중계하여 동일한 주파수대로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 저압 배전망을 이용한 전력선 가입자망의 구성도이다.
도 1를 참조하면, 하나의 주상변압기(150)에 묶여있는 가구(400)들은 저압배전망(200)을 통해 연결되고, 각 가구(400)들은 하나의 전력선 라우터(250)를 사용하여서 외부 통신망과 연결된다. 또한 각 가구(400)에는 전력선 가입자망이 전력량계(500), 전력선통신 게이트웨이(600), 주 차단기(700), 보조 차단기(800) 및 전력선 모뎀(850)을 포함한다.
상기 전력량계(500)는 저압 배전망(200)에서 제공되는 전력을 이용하여 가정내의 부하(방의 전등, 가전제품 등)에서 사용되는 에너지량을 검출하고, 통신신호가 포함된 전력선 신호를 신호분리 필터에 의해 분리하여 전력선통신 게이트웨이(600)로 제공한다. 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 전력선 신호에 포함된 고주파의 전력선 통신신호를 신호분리 필터에 의해 분리하고, 분리된 고주파의 전력선 통신신호를 변복조에 의한 중계로 전력선모뎀(850)에 제공한다.
여기서 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 외부(또는 내부)에서 온 신호를 받아서 복조를 한 후 신호를 상이한 기저대역의 주파수로 변환하여서 내부(또는 외부)로 신호를 전송한다. 또한, 상기 전력선통신 게이트웨이(600)는 외부(또는 내부)에서 온 신호를 받아서 복조를 한 후 동일한 주파수로 변화하고 분리필터에 의해 전력선 통신 신호와 전력선 신호와의 충돌을 막아준다.
상기 주 차단기(700)는 전력선통신 게이트(600)를 통해 옥내로 인입되는 전기를 차단하기 위한 것이고, 보조 차단기(800)는 대용량의 전기 부하 또는 방과 같은 공간적 개념에 대해서 각각 설치되는 것으로, 이 보조 차단기(800)는 2차측에 접속된 부하에서 전기적인 사고 시 이를 차단한다. 따라서 하나의 부하에서 전기 사고가 발생하더라도 다른 보조 차단기에 접속된 다른 부하들은 정상적으로 전기 공급이 이루어진다.
따라서, 보조 차단기(800)가 각 부하마다 설치될 경우 그 2차측에 신호 분리필터를 이용하여 내부신호와 외부신호를 분리할 수 있으며, 전력선통신 게이트웨이(600)를 통하여 신호를 복원 전달함으로서 신호의 손실을 줄일 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 단상의 전력선통신 게이트웨이의 일 실시예이다.
도 2a는 참조하면, 그 구성은 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640) 및 보조 분리필터(650)로 이루어진다.
상기 위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이인 전력선(P)에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호만을 필터링하여 후술될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 입력된 전력선 통신신호를 신호 처리 및 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(640)에서 수신된 디지털의 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭 동작에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 전달한다. 상기 보조 분리필터(650)는 전력선 모뎀(900)이 설치된 보조 차단기(810)의 2차 측에 설치된다. 따라서 상기 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신을 할 때다른 보조차단기(820-870)에 연결된 부하의 영향이 제거되어 통신효율이 향상된다.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 차단기(700)로 제공된다. 그러면 이 주차단기(700)와 전력선(P)으로 병렬 연결된 다수의 보조차단기(800)로 전력 신호는 제공된다. 따라서 이 보조 차단기(800)의 2차측에 접속된 부하단은 정상적인 전원을 공급받게 된다.
한편, 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 전력선 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되고, 이 위상 커플러(610)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭(Ethernet switching)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 가구내에 접속된 전력선 모뎀(900)의 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.
그리고 상기 보조 차단기(810)와 전력선 모뎀(900) 사이에는 보조 분리필터(650)가 설치된다. 이 보조 분리필터(650)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서, 보조차단기(810)의 2차측으로 출력되는 고주파의 통신신호가 전력선 모뎀(900)으로인입되는 것을 방지할 수 있다. 그러므로 상기 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선선 모뎀(900)간에 통신을 할 때 다른 곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.
도 2b는 본 발명에 적용되는 단상의 전력선통신 게이트웨이의 다른 일 실시예이다.
도 2b를 참조하면, 그 구성은 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640), 보조 분리필터(650) 및 주 분리필터(660)로 이루어진다.
상기 주 분리필터(660)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이에 설치되어 전력량계(500)로부터의 저주파인 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기(700)로 공급한다. 상기 주 차단기(700)의 후단에는 전력선(P)을 통해 분기된 다수의 보조차단기(800)가 설치되어 전력 신호가 보조차단기(800)의 2차측에 접속된 부하에 각각 공급된다.
위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 분리필터(660)의 사이에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신신호를 필터링하여 후술될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 필터링 된 단상의 전력선 통신신호를 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(620)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 제공한다. 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계기 모듈(630)로부터 제공된전력선 통신 신호를 기저대역의 아날로그 신호로 변환하여 전력선 모뎀(900)으로 제공한다.
여기서, 상기 전력선통신 옥외모듈(620)과 전력선 옥내모듈(640)은 상이한 주파수대로 변복조를 함으로서 전력선통신 게이트웨이 내에서의 통신신호의 충돌을 막을 수 있다. 상기 보조 분리필터(650)는 전력선 모뎀이 설치된 보조차단기(810)의 2차측에 설치되어 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀간의 통신을 할 때 다른 보조 차단기(820-870)에 연결된 부하의 영향을 제거한다.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 분리필터(660)를 통해 필터링되어 주 차단기(700)로 제공된다. 이때, 이 주 차단기(700)로 제공된 전력선 신호는 다수의 보조 차단기(800)에 의해 분기되어 해당 부하(방1, 방2,거실, 전등1..)로 제공된다.
그리고 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되는데, 이때 상기 위상 커플러(610)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀(900)로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.
여기서 전력선 모뎀(900)이 설치된 보조차단기(810)의 2차측에는 보조 분리필터(650)가 설치된다. 이 보조 분리필터(650)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 그리고 상기 주 차단기(700)의 전단에 설치된 주 분리필터(660)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선통신 옥외모듈(620)사이의 통신에서 집 내부의 부하들이 영향을 못 미치도록 하며, 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신에 다른곳의 부하 영향을 없애 통신 효율을 높일 수 있다.
도 2c는 본 발명에 본 발명에 적용되는 단상의 전력선통신 게이트웨이의 또다른 일 실시예이다.
도 2c를 참조하면, 그 구성은 주 분리필터(660), 위상 커플러(610), 전력선통신 옥외모듈(620), 중계기 모듈(630), 전력선통신 옥내모듈(640) 및 다수의 보조 분리필터(660)로 이루어진다.
상기 주 분리필터(660)는 전력량계(500)와 주 차단기(700)의 사이에 설치되어 전력량계(500)로부터의 저주파(50-60Hz)인 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기(700)로 공급한다. 주 차단기(700)의 후단에는 전력선을 통해 분기된 다수의 보조차단기(800)가 설치된다. 위상 커플러(610)는 전력량계(500)와 주 분리필터(660)의 사이에 설치되어 전력량계(500)를 통해 입력된 전력신호에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공한다.상기 전력선통신 옥외모듈(620)은 위상 커플러(610)를 통해 입력된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하여 중계기 모듈(630)에 제공한다. 상기 중계기 모듈(630)은 전력선통신 옥외모듈(640)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)에 제공한다. 상기 다수의 보조 분리필터(660)는 전력선 모뎀이 설치된 다수의 보조차단기(800)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 보조 분리필터(650-656)를 각각의 보조 차단기(810-870)의 2차측에 모두 설치하여 각각의 방들을 모두 분리시킨다.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전력량계(500)를 통해 입력된 통신 신호가 포함된 전력신호에서 50-60Hz의 전원은 주 분리필터(660)를 통해 필터링되어 주 차단기(700)를 통해 전력선에 의해 분기된 다수의 보조 차단기(800)로 제공된다. 이때, 이 보조차단기(800)의 2차측에 접속된 부하단은 정상적인 전원을 공급받는다.
한편, 상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 전력신호는 위상 커플러(610)로 제공되고, 이 위상 커플러(610)은 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜, 그 전력선 통신신호를 전력선통신 옥외모듈(620)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(620)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(630)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(630)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(740)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(640)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀(900)으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.
그리고 상기 다수의 보조차단기(810-870)의 2차측에는 각각 보조 분리필터(650-651)가 설치되고, 상기 보조 분리필터(650)의 후단에는 전력선 모뎀(900)이 설치된다. 따라서 보조 분리필터(650-656)는 저역 필터로서 각 보조 차단기(810-870)로부터 제공되는 전기신호에서 50-60Hz의 저주파 신호는 통과 시키고 고주파의 대역은 차단한다.
따라서, 주 차단기(700)의 전단에 설치된 주 분리필터(660)에 의해 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선통신 옥외모듈(620)사이의 통신에서 집 내부의 부하들이 영향을 못 미치도록 하며, 다수의 보조 분리필터(650-656)에 의해 다른 부하의 영향을 제거하여 전력선통신 옥내모듈(640)과 전력선 모뎀(900)간의 통신 효율을 높일 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 적용되는 신호 분리필터의 구조이다.
본 발명에서 사용되는 주 분리필터 및 보조 분리필터는 저역필터 기능을 갖되, 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파수 신호는 통과시키고 고주파수 대역은 차단하도록 설계한다. 도 3a는 차동 송수신 방식을 위한 2선식 통신용신호 분리필터로서 라인 1과 라인 2가 상호 대칭적인 구조로 설계된다.
도 3b는 라인 2을 중심으로 라인 1 및 라인 2이, 라인3과 라인 2에 신호를 커플링할 때의 신호분리 필터의 구조이다. 즉, 3상신호 분리필터는 양단에 모두 신호를 입력하여 수신단에서 양단에 걸리는 신호의 크기 차로 신호를 수신한다.
도 4는 본 발명에 따른 중계기 모듈의 세부적인 동작을 설명하기 위한 구성도이다.
도 4를 참조하면, 그 구성은 이데넷 스위칭부(632) 및 메모리(634)로 이루어진다. 상기 이더넷 스위칭부(632)는 여러 통신 포트를 포트간 상호 독립적으로 지원하여 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈(620a, 620b,...620n)을 동시에 접속한다. 그리고, 이더넷 스위칭부(632)에는 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈(640a, 640b,...640n)이 접속되고, 이 전력선통신 옥내모듈(640a, 640b,...640n)이 각각의 신호분리 필터에 접속되어 있다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(640a, 640b,...640n)간은 신호의 독립성이 유지된다.
또한, 상기 전력선통신 옥내모듈(620a, 620b,...620n) 및 전력선통신 옥외모듈(620a, 620b,...620n)은 이더넷 스위칭부(632)와 이더넷 맥(MAC) 방식에 의해 병렬 접속됨으로서 변복조방식 및 같은 주파수 대역의 동일한 전력선 모듈을 연결하는 것이 가능하다.
즉, 본 발명에 적용되는 이더넷 MAC 입출력 방식은 동일한 전송를 공유하는 여러개의 랜(LAN) 단말기가 전송로를 효율성있게 이용하기 위한 제어방식으로, 이더넷은 OSI 7계층 중 1,2계층에 해당하는 랜의 표준 규격이다. 여기서 2계층은 다시 LLC(Link Layer Control)층과 MAC(Madium Access Control)층으로 나눠진다. 여기서 상기 LLC층은 상위계층과 MAC층의 연결과 흐름을 제어하며, 실제 2계층의 거의 모든 기능은 MAC 층이 담당한다. 그러므로 상기 MAC층에서는 상위계층에서 넘어온 패킷을 쪼개 프레임 단위로 나눈 다음 주소관리, 전송, 에러체크, 흐름제어를한다.
도 5a는 본 발명에 따른 3상에 설치되는 전력선통신 게이트웨이의 일 실시예이다.
도 5a를 참조하면, 그 구성은 3상 커플러(615), 전력선통신 옥외모듈(625), 중계기 모듈(635), 전력선통신 옥내모듈(645), 3상 보조 분리필터(660)를 포함한다.
3상 커플러(615)는 전력량계(500)의 2차측에 설치되어, 전력량계(500)를 통해 입력된 3상의 전력신호(R,S,T)에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(625)은 3상 커플러(615)를 통해 입력된 3상의 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 각각 변환하여 중계기 모듈(635)로 제공한다. 상기 중계기 모듈(635)은 전력선통신 옥외모듈(645)에서 수신된 전력선 통신신호를 디지털 형태로 이더넷 스위칭동작으로 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 상기 다수의 3상 보조 분리필터(660)는 다수의 3상 보조차단기(미 도시)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 보조 분리필터(660)를 각각의 3상 보조차단기의 2차측에 설치하여 각각의 부하들을 모두 분리시킨다.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 3상의 전력신호는 3상 커플러(615)로 제공되고, 이 3상 커플러(615)은 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜 전력선통신 옥외모듈(625)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(635)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(635)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(645)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 전력선 모뎀으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.
그리고 상기 다수의 보조차단기의 2차측에는 3상 보조분리필터(660)가 각각 설치된다. 이 3상 보조분리필터(660)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)과 전력선 모뎀간의 통신에 다른곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따른 3상에 설치되는 전력선통신 게이트웨이의 다른 일 실시예이다.
도 5b를 참조하면, 그 구성은 3상 커플러(615), 전력선통신 옥외모듈(625), 중계기 모듈(635), 전력선통신 옥내모듈(645), 3상 보조 분리필터(660) 및 3상 주 분리필터(665)를 포함한다.
3상 커플러(615)는 전력량계(500)의 2차측에 설치되어, 전력량계(500)를 통해 입력된 3상의 전력신호(R,S,T)에서 고주파의 전력선 통신신호를 입력받아 후술 될 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공한다. 상기 전력선통신 옥외모듈(625)은 3상커플러(615)를 통해 입력된 3상의 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 각각 변환하여 중계기 모듈(635)로 제공한다. 상기 중계기 모듈(635)은 전력선통신 옥외모듈(645)에서 수신된 전력선 통신신호를 이더넷 스위칭동작으로 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)은 3상의 전력선 통신 신호를 통해 전력선 모뎀에 인가함으로서 전력선 통신을 수행한다.
한편, 상기 다수의 3상 보조 분리필터(660)는 보조차단기(미 도시)의 2차측에 각각 설치된다. 즉, 상기 3상 보조 분리필터(660)를 보조 차단기의 2차측에 모두 설치하여 전력선 모뎀과 전력선통신 옥내모듈(645)이 전력선 통신을 할 때 부하측의 영향을 제거할 수 있다.
여기서 상기와 같은 구성으로 이루어진 전력선통신 게이트웨이의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
상기 전력량계(500)에서 분기된 고주파의 통신신호가 포함된 3상의 전력신호는 3상 커플러(615)로 제공되고, 이 3상 커플러(615)는 저주파수인 50-60Hz의 전원은 차단하고, 고 주파수의 전력선 통신 신호만을 통과시켜, 그 전력선 통신신호를 전력선통신 옥외모듈(625)에 제공한다. 이때, 이 전력선통신 옥외모듈(625)로 제공되는 전력선 통신신호는 디지털 신호로 변환되어 중계기 모듈(635)로 제공된다. 그러면 이 중계기 모듈(635)은 입력된 디지털의 통신신호를 이더넷 스위칭에 의해 전력선통신 옥내모듈(645)로 제공한다. 이에 전력선통신 옥내모듈(645)은 중계된 디지털 통신신호를 아날로그 신호로 변환하여 방에 접속된 전력선 모뎀으로 인가함으로서 전력선에 의한 통신을 수행한다.
그리고 상기 다수의 3상 보조차단기 2차측에서는 3상 보조 분리필터(660)가 각각 설치된다. 이 3상 보조 분리필터(660)는 저역 필터로서 전기를 공급하기 위한 50-60Hz의 저주파 신호는 통과시키고 고주파의 대역은 차단한다. 따라서 전력선통신 옥내모듈(645)과 전력선 모뎀간의 통신에 다른 곳의 부하 영향이 없어 통신 효율을 높일 수 있다.
이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명은 전력선 통신에서 신호의 손실을 줄여서 내부의 플러그까지 전송할 수 있어서 전력선 통신의 커버리지를 높일 수 있다.
또한, 분리필터를 이용하여 집의 내부와 외부의 전력선 통신 시호를 분리시킴으로서 한 가정에서 사용하는 신호가 다른 가정으로 전달되지 않아 각 가정의 보안성을 추구할 수 있다. 그리고 직렬형 신호 분리필터를 이용함으로서 집 내부에서 사용하는 주파수를 집 외부에서도 사용할 수 있으므로 주파수 효율을 높여서 전체 전송속도를 높일 수 있으며, 집 내부에서는 같은 주파수를 사용하여 여러방에 독립된 채널을 제공하여 전송속도를 높일 수 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상과 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 가구내에 전력량계, 주 차단기, 주 차단기에서 분기된 전력선에 병렬로 접속된 보조 차단기 및 전력선 모뎀을 두어 전력선을 통해 전력선 통신을 수행하는 저전압 배전망에 있어서,
    상기 전력량계와 주 차단기가 연결된 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 위상 커플러;
    상기 위상 커플러에서 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈;
    상기 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭동작으로 중계하는 중계기 모듈;
    상기 중계기 모듈에서 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 전력선 모뎀에 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈;
    상기 전력선 모뎀이 설치된 보조 차단기의 2차측에 접속되어 고주파의 전력선 통신 신호와 저주파의 전력선 신호를 분리하여 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 다수의 보조 분리필터; 및
    상기 전력량계와 주 차단기 사이의 전력선에 접속되어 전력량계로부터 입력되는 저주파의 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기로 제공하는 주 분리필터로 이루어진 전력선 게이트웨이를 포함하고,
    상기 전력선 게이트웨이는 상기 전력량계로부터의 전력신호에서 전력선 통신신호를 분리하고, 분리된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 전력선 모뎀으로 중계하여 동일한 주파수대로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전력선통신 옥외모듈과 전력선통신 옥내모듈은 상이한 주파수 대역으로 변 복조되어 전력선 모뎀과 통신하는 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 중계기 모듈은
    이더넷 스위칭부 및 메모리로 이루어지고, 적어도 2개 이상의 전력선통신 옥외모듈 및 전력선통신 옥내모듈과 이더넷 MAC 방식에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 보조 분리필터는
    차동 송수신 방식에 따른 2선식 저역필터로서 라인 1과 라인 2는 리액턴스와 커패시터에 의해 상호 대칭인 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 중계기 모듈에 접속된 적어도 2개 이상의 전력선통신 옥외모듈 및 전력선통신 옥내모듈은 동일한 쌍으로 이루어지며, 이더넷 스위칭에 의해 상호 독립적으로 동작할 수 있는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 주 분리필터는
    적어도 2개 이상의 통신선전력 옥외모듈과 전력량계간의 전력 통신일 경우 주차단기로부터 인입되는 부하들이 전력 통신에 영향을 못 미치도록 하는 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  10. 가구내에 전력량계, 주 차단기, 주 차단기에서 분기된 전력선에 병렬로 접속된 보조 차단기 및 전력선 모뎀을 두어 전력선을 통해 전력선 통신을 수행하는 저전압 배전망에 있어서,
    상기 전력량계와 주 차단기가 연결된 3상의 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 3상 커플러; 상기 3상 커플러와 결합되어 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈; 상기 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 중계하는 중계기 모듈; 상기 중계기 모듈과 결합되어 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 전력선 모뎀으로 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈; 및 상기 주 차단기에서 분기된 다수의 보조차단기의 2차측에 각각 설치하여 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 다수의 3상 보조 분리필터로 이루어진 전력선 게이트웨이를 포함하고,
    상기 전력선 게이트웨이는 상기 전력량계로부터의 전력신호에서 전력선 통신신호를 분리하고, 분리된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 전력선 모뎀으로 중계하여 동일한 주파수대로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  11. 가구내에 전력량계, 주 차단기, 주 차단기에서 분기된 전력선에 병렬로 접속된 보조 차단기 및 전력선 모뎀을 두어 전력선을 통해 전력선 통신을 수행하는 저전압 배전망에 있어서,
    상기 전력량계와 주 차단기가 연결된 3상의 전력선에서 분기되어 전력량계로부터 전력신호에서 고주파의 전력선 통신 신호를 필터링하는 3상 커플러; 상기 3상 커플러와 결합되어 필터링 된 전력선 통신 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈; 상기 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥외모듈에서 수신된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 중계하는 중계기 모듈; 상기 중계기 모듈과 결합되어 중계된 전력선 통신신호를 아날로그로 변환하여 전력선 모뎀으로 제공하는 적어도 1개 이상의 전력선통신 옥내모듈; 상기 주 차단기에서 분기된 다수의 보조차단기의 2차측에 각각 설치하여 부하들의 통신신호 간섭을 제거하는 적어도 1개 이상의 3상 보조 분리필터; 및 상기 전력량계와 주 차단기 사이의 전력선에 접속되어 전력량계로부터 입력되는 저주파의 전력 신호만을 필터링하여 주 차단기로 제공하는 3상 주 분리필터로 이루어진 전력선통신 게이트웨이를 포함하고,
    상기 전력선 게이트웨이는 상기 전력량계로부터의 전력신호에서 전력선 통신신호를 분리하고, 분리된 전력선 통신 신호를 이더넷 스위칭 동작으로 전력선 모뎀으로 중계하여 동일한 주파수대로 서로 다른 데이터를 전송할 수 있도록 이루어진 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  12. 제 10 또는 제 11항에 있어서, 상기 전력선통신 옥외모듈과 전력선통신 옥내모듈은 상이한 주파수 대역으로 변복조되어 전력선 모뎀과 통신하는 것을 특징으로 하는 저압배전망에서 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
  13. 제 10 또는 제 11항에 있어서, 상기 3상 보조 분리필터는 차동 송수신 방식에 따른 3선식 저역필터로서 라인 2를 기준으로 라인 1과 라인 2가, 라인 3과 라인 2가 리액턴스와 커패시터에 의해 상호 대칭인 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 위한 전력선 결합장치.
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