KR100447427B1 - 전자식 전력량계 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것이다. 본 발명은 전원 측과 부하 측 사이에 직렬로 연결되는 전류센서와; 전원 측과 병렬 연결되는 전압센서와; 상기 전류센서와 전압센서로부터 입력되는 전류신호와 전압신호에 의해서 전력량 등을 연산하고 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴에 연결되어 전력량 등을 디지털 숫자로 표시하는 LCD표시부와; 상기 전류센서와 부하사이에 연결되고 상기 마이컴에 연결되어 부하에 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단과; 상기 마이컴에 연결되어 전원측에서 원격으로 전력량 등과 전원공급을 스위칭 할 수 있게 하는 통신선택단자를 포함하는 통상의 전자식 전력량계에 있어서, 상기 마이컴에 직렬로 연결하여 검침원이 직접방문하여 전력량을 검침할 때 오차를 보정하거나 마이컴에 저장된 데이터를 얻을 수 있도록 하는 광통신포트가 더 포함되고, 상기 통신선택단자에는 원격검침을 할 수 있도록 전화모뎀, CDMA모뎀, RF모뎀 또는 통신모뎀이 직렬로 연결된다.
본 발명에 의하면, 미터 칩을 사용하지 않으므로 전력량계를 소형화할 수 있어서 매우 경제적이다. 또한, 전력공급을 원격에서 차단할 수 있는 장점이 있다.

Description

전자식 전력량계{Electronic type Watthour Meter}
본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것이다. 더욱 상세하게 설명하면 종래기술의 단점을 개선한 가정용 단상 전자식 전력량에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전자식 전력량계의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1은 대한민국 등록실용신안공보 제 0260977호(공고일 : 2002.1.17)"전자식 전력량계"에 관한 것으로 CT(변류기), PT(계기용변압기)와 전력량계를 조합하여 부설시 오결선 및 미결선이 발생하더라도 이를 바로 검출할 수 있고, 부설된 이후 자연적 또는 인위적으로 발생한 결상을 검출하여 결상된 시간을 저장하고 필요시 데이터를 표시하여 문제를 해결하도록, 전자식 전력량계의 구성품 중의 하나인 자료 표시부에 오결선 및 미결선, 결상(전압, 전류) 여부를 표시하는 기능과 정보저장기능을 구비한 전자식 전력량계를 제안하고 있다.
도시된 바와 같이 이 고안은 크게 전원 회로부(110), 전력/주파수 변환부(120), 디지털회로부(130) 및 자료표시부(140)의 4개 블록으로 이루어져 있다. 먼저 전원측(1S,2S,3S)과 일반부하(1L,2L,3L) 사이에 전원 회로부(10)가 연결되어 있다. 상기 전원 회로부(10)는 전원트랜스(11), 전원회로(12), 정전보상부(13) 등으로 이루어져 있으며, 상기 전원트랜스(11)는 1차측이 전원측(1S,2S,3S)에 연결되고, 그 출력은 전원회로(12)에 직렬로 연결되어 있다. 또한 전원회로(12)의 출력은 각 회로부의 동작 전원으로 공급된다. 정전보상부(13)는 정전시에 계량기의 각종 데이터 및 전자시계를 유지하기 위해 공급되는 보조 동작 전원 회로이다. 계속해서, 상기 전원측(1S,2S,3S)과 일반부하(1L,2L,3L) 사이에 전력/주파수 변환부(20)가 연결되어 있다. 상기 전력/주파수 변환부(20)는 계기용 변압기(21), 변류기(22), 승산기(23) 및 주파수 변환기(24)로 이루어져 있다. 상기 계기용 변압기(21)는 전원측(1S,2S,3S)과 병렬로 연결되어 입력을 받고, 상기 일반용 변류기(22)는 전원측(1S,2S,3S)과 직렬로 연결되어 입력을 받는다. 상기 계기용 변압기(21) 및 변류기(22)로부터 출력되는 각각의 전압, 전류신호는 승산기(23)에 입력되며, 상기 승산기(23)는 전류 및 전압을 승산하여 주파수 변환기(24)에 출력한다. 또한 상기 주파수 변환기(24)는 전력에 비례하는 주파수를 디지털회로부(30)에 출력한다. 상기 디지털회로부(30)는 CPU(31), RTC(32), Crystal(33), EEPROM(34), RAM/ROM(35), 밧데리 감시부(36), 조작스위치(37) 등으로 이루어져 있다. 상기 전력/주파수 변환부(20)의 주파수 변환기(24)로부터 출력되는 주파수는 상기 CPU(31)에 인가된다. 상기 RTC(32)는 초단위의 데이터를 CPU(31)에 입력하고, 상기 Crystal(33)은 주파수 변환기(24)의 주파수를 분주하기 위한 분주 주기 신호를 상기 CPU(31)에 입력한다. 상기 EEPROM(34)은 상기 CPU(31)에 계량된 데이터를 비휘발성 메모리에 저장하기 위한 수단으로 제공되고, 상기 RAM/ROM(35)은 상기 CPU(31)에서 계량된 자료 및 누적 정보를 저장하거나 읽어오기 위한 수단으로 제공된다. 상기 밧데리 감시부(36)는 밧데리 저전압을 감지하여 상기 CPU(31)에 입력한다. 또한, 상기 CPU(31)는 각종 데이터의 연산 및 내용을 사용자에게 알려주기 위해 소정 신호를 자료표시부(40)에 출력한다. 자료표시부(40)는 CPU(31)가 사용자에게 표시할 내용들을 표시하는 LCD(41)로 이루어져 있다. 상기 LCD(41)의 입력은 상기 CPU(31)에서 표시 내용들을 출력한 데이터이다.
도 1를 비롯한 현재 주로 사용되고 있는 전자식 전력량계는 대부분이 전력/주파수변환부를 DSP(Digital Signal Processing)이나 IC Chip으로 하여 별도의 부품으로 구성하고 있기 때문에 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 문제점이 있었다. 또한, 미터 전용 IC Chip을 위주로 설계하기 때문에 다른 부품이 칩에 종속되므로 변류기(CT :current transformer)나 계기용 변압기(PT)의 사양을 원하는 규격으로 변경할 수 없는 단점이 있다. 그리고, 별도의 미터 칩을 부착해야 하고, 반드시 전력/주파수 변환장치를 포함시켜야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 안출한 발명으로 소형화하고 생산원가를 절감하는 전자식 전력량계를 제공한다.
또 다른 목적은 미터 칩을 사용하지 않는 전자식 전력량계를 제공하는 데에 있다. 또 다른 목적은 전압센서와 전류센서의 사양을 원하는 규격으로 선택할 수 있는 전자식 전력량계를 제공한다.
또 다른 목적은 원격검침이 가능하고 원격에서 부하측에 전원공급을 차단할 수 있는 전자식 전력량계를 제공하는 데에 있다.
도 1은 종래의 전자식 전력량계의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 전자식 전력량계 전기회로를 도시한 블록도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
1S,2S,3S; 전원측 1L,2L,3L; 일반부하
10 : 전원회로부 11 : 전원트랜스
12 : 전원회로 20 : 전력/주파수 변환부
30 : 디지털회로부 31 : CPU
40 : 자료표시부 41 : LCD
50 : 마이컴 51 : 전압센서
52 : 전류센서 55 : LCD표시부
60 : 통신선택단자 70 : 전원
본원 발명의 목적을 구현하기 위한 발명은 전원 측과 부하 측 사이에 직렬로 연결되는 전류센서와; 전원 측과 병렬 연결되는 전압센서와; 상기 전류센서와 전압센서로부터 입력되는 전류신호와 전압신호에 의해서 전력량 등을 연산하고 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴에 연결되어 전력량 등을 디지털 숫자로 표시하는 LCD표시부와; 상기 전류센서와 부하사이에 연결되고 상기 마이컴에 연결되어 부하에 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단과; 상기 마이컴에 연결되어 전원측에서 원격으로 전력량 등과 전원공급을 스위칭 할 수 있게 하는 통신선택단자를 포함하여 이루어지며, 상기 마이컴에서의 전력량의 연산은 전압센서와 전류센서에서 출력되는 전압의 전류의 승산에 의해서 산출하는 통상의 전자식 전력량계에 있어서,상기 마이컴에 직렬로 연결하여 검침원이 직접방문하여 전력량을 검침할 때 오차를 보정하거나 마이컴에 저장된 데이터를 얻을 수 있도록 하는 광통신포트가 더 포함되고, 상기 통신선택단자에는 원격검침을 할 수 있도록 전화모뎀, CDMA모뎀, RF모뎀 또는 통신모뎀이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 전자식 전력량계의 구성을 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 크게 마이컴(50), 전압센서(51), 전류센서(52), LCD표시부(55), 통신선택단자(60), 스위칭수단(57), 전원(70)으로 이루어져 있으며, 이를 순차적으로 설명한다.
먼저 전원측에 공급되는 전력은 가정용 단상교류로 110V, 220 또는 240V이다. 이 전력은 부하(74)에 공급된. 상기 전원(70)은 1차측이 전원측에 연결되고, 그 출력은 AD/DC컨버터에 의하여 정격 5V 직류전압으로 변경되어 전량량계의 각 IC구동용 전압을 공급한다.
상기 전원측과 부하(74) 사이에 전류센서(52)와 스위칭수단(57)이 연결되어 있다. 한편 전원측과 마이컴(50) 사이에 전압센서(51)가 병렬로 연결되며, 마이컴(50)에는 통신선택단자(60)와, EEPROM(53), LCD 표시부(55), 전류센서(52) 및 스위칭수단(57)이 연결된다. EEPRM(53)에는 Real Time Clock(54)이 접속되고, Real Time Clock(54)에 밧데리(72)가 연결된다. 따라서, 정전시에도 시계(Real Time clock)에 전원이 공급된다. 마이컴(50)과 통신선택단자(60)사이에 광통신 포트(56)가 접속된다. 상기 통신선택단자(60)에는 통신모뎀(61)과, 전화모뎀(62)과, CDMA모뎀(63)과, RF모뎀(64)이 각각 연결된다. 또한, 상기 마이컴(50)은 본 발명의 실시예에서 16 bit이고, 16 kB ROM, 512B RAM, 14 bit A/D 컨버터를 채용하며, LCD 표시부(55)는 84 segments LCD 표시판을 사용한다. 상기 LCD표시부(55)는 상기 마이컴(50)에서 연산한 전력량 등을 디지털 숫자로 표시한다.
이러한 구성의 본 발명에 의한 전자식 전력량계의 작동 및 작용을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 전원(70)은 각 IC에 동작 전원으로 직류 5V를 공급하고, 이어서, 전원측으로부터 공급된 전력이 부하(74)에 의해서 얼마나 사용되고 있는 지를 검출하기 위해서 전류센서(52)와 전압센서(51)에 의해서 검출된 전류신호와 전압신호가 마이컴(50)에 입력되면, 마이컴(50)내부에서는 이를 연산하여 전력량(kWh)을 계량한다.
일반적으로 전력(P : Demand) = 전압(V) * 전류(I)이고, 전력량(Wh : Energy) = 전력(P)* 시간(t) 이다. 상기 전력에는 순시전력(Instantaneous Demand), 최대전력(Maximum Demand), 누적전력(Cumulated Demand) 및 계속전력(Continuous Demand)이 있다. 상기 LCD표시부(55)에는 평상시에는 전력량(Wh)이 표시된다. LCD표시부(55)의 버튼을 조작하면 상기 최대전력, 누적전력, 계속전력과 1개월간의 사용전력량(kWh)을 확인할 수 있다.
EEPROM(53)은 정전시에도 전력량등 데이터가 지워지지 않도록 데이터를 저장한다. 또한, 장치의 정상적인 동작 중 항상 잔여 밧데리를 감시하는 밧데리 감시는 잔여 밧데리 전압이 일정 수준 이하로 떨어지는 경우 마이컴(50)에 밧데리 저전압 신호(Battery Low Voltage)를 입력하고, 상기 마이컴(50)은 LCD표시부(55)에 밧데리 저전압 오류 표시 신호를 출력하게 된다.
Real Time Clock(54)은 상기 마이컴(50)에 정확한 현재 시간 정보를 제공하며, 마이컴(50)은 현재 시간을 계속적으로 기록한다.
통신선택단자(60)에 연결되는 여러 가지 모뎀들은 원격겸침을 하는 경우에 연결되는 단자들이다. 전원측(전력공급회사)에서 원격으로 어떤 가정의 전력량을 알고 싶을 경우 CDMA모뎀(63)을 통해서 인터넷 등으로 가정에 설치된 전력량계와 접속하고 마이컴(50)에 저장되어 있는 전략량을 원격지에서 파악할 수 있게 된다.
상기 스위칭수단(57)는 그루너사에서 제조한 스위치로 부하(74)와 마이컴(60)과 통신모뎀이 연결되어 작동한다. 예를 들어 어떤 가정에서 전기요금을 납부하지 않을 경우 전력회사는 원격에서 스위칭수단을 off하도록 마이컴(50)에 명령하게 된다. 또는 어떤 지역에 화재가 발생할 경우 그 지역의 전력을 차단할 경우에도 이러한 방식으로 부하(74)에 전력공급을 차단할 수 있다. 본 발명에서는 기존의 전자식 전력량계에서는 대부분이 미터 칩을 사용하지만, 이를 사용하지 않고, 원격에서 검침이 가능하게 통신선택단자와 통신모뎀을 두고 있고, 부하와 전원측간의 전력공급을 원격으로 스위칭할 수 있는 특징이 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 비록 상기의 실시예에 한하여 설명하였지만 여기에만 한정되지 않으며, 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지로 변형된 실시예도 본 발명에 속한다 할 것이다.
이상 살펴 본 바와 같이, 본 발명에 의하면 미터 칩을 사용하지 않으므로 전력량계를 소형화할 수 있어서 매우 경제적이다.
미터 칩을 사용하지 않으므로 전압센서와 전류센서의 사양을 원하는 규격으로 선택할 수 있다. 또한 검침원이 가정을 직접 방문하지 않고도 전력량을 원격에서 확인할 수 있으므로, 인력과 비용을 절감할 수 있고 개인의 프라이버시를 보호하는 효과도 있다.
현장 검침시에도 LCD표시부를 통하여 여러 가지 전력량 데이터를 확인할 수 있고, 광통신포트를 통하여 마이컴에 저장된 정보를 획득할 수 있다. 또한 전기요금을 납부하지 않는 수요자에게 전력공급을 원격에서 차단할 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 전원 측과 부하 측 사이에 직렬로 연결되는 전류센서와; 전원 측과 병렬 연결되는 전압센서와; 상기 전류센서와 전압센서로부터 입력되는 전류신호와 전압신호에 의해서 전력량 등을 연산하고 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴에 연결되어 전력량 등을 디지털 숫자로 표시하는 LCD표시부와; 상기 전류센서와 부하사이에 연결되고 상기 마이컴에 연결되어 부하에 전원공급을 스위칭하는 스위칭수단과; 상기 마이컴에 연결되어 전원측에서 원격으로 전력량 등과 전원공급을 스위칭 할 수 있게 하는 통신선택단자를 포함하여 이루어지며, 상기 마이컴에서의 전력량의 연산은 전압센서와 전류센서에서 출력되는 전압의 전류의 승산에 의해서 산출하는 통상의 전자식 전력량계에 있어서,
    상기 마이컴에 직렬로 연결하여 검침원이 직접방문하여 전력량을 검침할 때 오차를 보정하거나 마이컴에 저장된 데이터를 얻을 수 있도록 하는 광통신포트가 더 포함되고, 상기 통신선택단자에는 원격검침을 할 수 있도록 전화모뎀, CDMA모뎀, RF모뎀 또는 통신모뎀이 직렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 전자식 전력량계.
  4. 삭제
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