KR100572835B1 - 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템및 그 전송방법 - Google Patents
유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템및 그 전송방법Info
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Abstract
본 발명은 변압기의 전압 및 전류 측정에 따른 부하상태를 원거리에서 감시하는 기술에 관한 것이다.
이같은 본 발명은, 하나의 셀단위로 묶여진 다수의 슬레이브와 하나의 마스터는 RF통신으로 연결하고 마스터와 원격지의 관리서버는 유선 통신망(예; xDSL)으로 연결하는 한편, 변압기의 부하상태를 측정하는 각 슬레이브는 RF통신 경로의 장애가 발생할 경우 마스터와의 최적 전송로를 스스로 구축할 수 있도록 하므로서, 다수의 슬레이브를 통해 측정된 각 변압기의 부하상태를 마스터를 통해 원격지의 관리서버로 끊김없이 실시간 전송시키면서 그 변압기 부하상태의 모니터링을 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템 및 그 전송방법을 제공한다.
변압기, 전류, 전압, 온도, 전송
Description
도 1은 본 발명의 일실시예로 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송의 전체 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시예로 슬레이브부의 상세 블럭도.
도 3은 본 발명의 일실시예로 RF모듈의 상세도.
도 4는 본 발명의 일실시예로 마스터부의 상세 블럭도.
도 5는 본 발명의 일실시예로 마스터부와 슬레이브부의 셀 구축상태도.
도 6은 본 발명의 일실시예로 노이즈에 따른 각 슬레이브부의 주파수 변환상태도.
도 7은 본 발명의 일실시예로 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 방법을 보인 전체 흐름도.
도 8은 본 발명의 일실시예로 전송로 설정을 위한 라우팅 테이블의 구축 흐름도.
도 9는 본 발명의 일실시예로 측정데이터의 변화량에 따른 전송주기 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 ; 전압센서 2 ; 전류센서
3 ; 온도센서 11,21; 제 1,2 제어부
12,22; 제 1,2 RF모듈 23; xDSL모뎀
41,42; 제 1,2 낙뢰서지 방지부
43,44; 제 1,2 멀티플렉서
45; LPF 46,47; 제 1,2 필터부
Sn,S1,S2,S3,S4,S5; 슬레이브부
Mn,M1,M2; 마스터부 100; 관리서버
본 발명은 변압기의 전압 및 전류 측정에 따른 부하상태를 원거리에서 감시하는 기술에 관한 것으로서, 특히 변압기의 부하 측정데이터를 유무선 통신망(예; RF, xDSL)을 통해 안정되게 관리서버로 끊김없이 실시간 전송시킬 수 있도록 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템 및 그 전송방법에 관한 것이다.
주지된 바와같이, 배전 계통의 말단에 연결되어 있는 배전용 변압기(주상 변압기)는 수용가에 전력을 직접적으로 공급하는 전력기기이므로, 이상 발생으로 인해 전력공급이 중단되면 전력공급회사의 신뢰도 및 전력 품질의 저하를 초래하며, 사람들이 통행하는 대로변, 주택가, 공장 등에 위치하므로 소손될 경우 변압기 내부의 뜨거운 절연유 유출로 인명 피해가 발생될 수 있다.
그러므로, 사용중인 배전용 변압기의 부하상태와 수리 및 교체시기를 정확하게 체크할 필요가 있다.
그러나, 종래에는 관리자가 일일이 각 배전용 변압기를 점검하여 최대부하를 추정하고 그 추정된 최대부하에 의해 이용율을 산정하였으며, 이 산정된 이용율에 의해 변압기의 교체와 증설 및 부하 절체 등을 정하였다.
그리고, 배전용 변압기의 최대부하를 추정할 때는 배전용 변압기에 연결되는 수용가를 전등용 수용가 및 동력용 수용가로 분류하고, 분류된 각 전등용 수용가 및 동력용 수용가의 수에 미리 정해진 전등 수용가용 부하상관계수 및 동력 수용가용 부하상관계수를 각각 곱하여 이를 합산하므로서 배전용 변압기의 최대 부하를 추정하였다.
다른 종래 실시예에는 시간 기준법(time based method)에 의해 일괄적으로 배전용 변압기의 사용시간에 따라 간이 수리, 중 수리, 교체시기를 결정하였다.
그러나, 상기와 같은 종래의 최대 부하 추정법은 관리가 일일이 배전용 변압기를 점검해야 하므로서 관리가 불편하고 인건비의 지출이 막대하였으며, 단지 수용자의 수에 일정한 부하상관계수를 곱하였기 때문에 정확한 변압기의 수명을 추정할 없는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 종래의 시간 기준법은 실제 변압기의 상태를 고려하지 않고 사용시간에 따라 일괄적으로 변압기의 수리와 교체를 수행하므로서, 충분히 사용할 수 있는 변압기의 수리 및 교체에 많은 비용이 허비되는 문제점이 있었다.
이에 종래에는 변압기의 부하상태를 원격지에서 모니터링하는 시스템으로서, 2000년 2월 28일자로 출원되어 등록된 실용신안등록 제 194689 호(이하 선행기술1 이라함)과, 2001년 10월 29일자로 출원되어 등록된 실용신안등록 제 264707 호(이하 선행기술2 이라함)과, 2001년 8월 10일자로 출원되어 등록된 실용신안등록 제 258442 호(이하 선행기술3 이라함)는 물론, 다수의 기술이 개발되기에 이르렀다.
즉, 상기 선행기술1,2,3와 같이 변압기의 부하상태를 원격지에서 모니터링하는 시스템은 모두 무선통신(RF; Radio Frequency)을 하거나, 또는 코드분할다중접속(CDMA) 방식을 채택한 PCS모뎀을 이용한 통신방식으로서, 이는 데이터를 수집하여 그 데이터를 관리서버로 무선 전송하는 마스터(Master)와, 변압기에 그 설치가 이루어지면서 상기 마스터에 종속되는 다수의 슬레이브(Slave)를 하나의 셀(cell)로 묶어 관리하도록 하였다.
그러나, 상기 선행기술1,2,3의 경우에는 각 슬레이브와 마스터 통신은 물론, 마스터와 관리서버의 통신이 모두 무선방식인 바, 이로인하여 각 슬레이브로 부터 측정된 변압기의 부하신호가 마스터를 통해 관리서버로 그 전송이 이루어질 때 슬레이브와 마스터간의 통신에 상당한 장애가 발생할 경우 그 데이터 전송이 제대로 이루어지지 못하는 문제점을 갖고 있었다.
즉, 상기 선행기술1,2,3에 있어, 변압기에 각각 설치된 다수의 슬레이브는 마스터와의 통신거리에 따라 그 RF통신이 지정된 전송로에 의해 순차적(예; 슬레이브1→슬레이브2→슬레이브3→마스터)으로 이루어지는 고정된 전송로를 가지고 있는 바, 슬레이브와 슬레이브 사이의 전송로 또는 슬레이브와 마스터 사이의 전송로 주변에 수많은 잡음 및 혼선이 발생하거나 중계국의 고장 등으로 중간의 전송로가 차단될 경우 슬레이브와 슬레이브 또는 슬레이브와 마스터간의 RF통신이 단절되면서 관리서버로의 측정 데이터 전송이 불가능해질 수밖에 없었고, 이는 곧 관리서버가 변압기 부하상태를 제대로 모니터링하지 못하는 폐단이 따를 수밖에 없었던 것이다.
아울러, 종래의 변압기 부하상태 모니터링에 있어 특정위치에 존재하는 슬레이브 장애가 발생할 경우, 원격지의 관리서버에서는 장애가 발생된 슬레이브를 제대로 확인하지 못하였으며, 이를 확인하기 위해서는 전문자가 직접 현장에 투입될수밖에 없었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명은, 하나의 셀단위로 묶여진 다수의 슬레이브와 하나의 마스터는 RF통신으로 연결하고 마스터와 원격지의 관리서버는 유선 통신망(예; xDSL)으로 연결하는 한편, 변압기의 부하상태를 측정하는 각 슬레이브는 RF통신 경로의 장애가 발생할 경우 마스터와의 최적 전송로를 스스로 구축할 수 있도록 하므로서, 다수의 슬레이브를 통해 측정된 각 변압기의 부하상태를 마스터를 통해 원격지의 관리서버로 끊김없이 실시간 전송시키면서 그 변압기 부하상태의 모니터링을 보다 효율적으로 운영할 수 있도록 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템 및 그 전송방법을 제공하려는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 슬레이브나 마스터내의 제어부에는 이상신호 송출부를 두므로서, 통신장애로 인해 변압기에 설치된 슬레이브 또는 마스터로 부터 변압기에 대한 전압 및 전류와 온도의 측정신호가 출력되지 않을 때 그 슬레이브 또는 마스터내의 제어부가 이상신호를 주변의 슬레이브나 마스터로 일정횟수(예; 2회 정도) 반복 송출하여 전압 및 전류와 온도 측정이 이루어지지 않은 변압기의 위치를 원격지의 관리서버에서 보다 용이하게 파악할 수 있도록 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템 및 그 전송방법을 제공하려는 것이다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예로 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송의 전체 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예로 슬레이브부의 상세 블럭도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예로 RF모듈의 상세도 이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로 마스터부의 상세 블럭도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예로 마스터부와 슬레이브부의 셀 구축상태도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예로 노이즈에 따른 각 슬레이브부의 주파수 변환상태도 이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와같이, 변압기로 부터 전압 및 전류와 온도의 변화량을 측정하는 다수의 슬레이브부(Sn)와, 상기 슬레이브부(Sn)로 부터 측정된 데이터를 수집한 후 이를 원격지의 관리서버(100)로 전송하는 하나의 마스터부(Mn)를 셀(cell)로 묶어 관리하는 통상적인 변압기의 부하 관리 시스템에 있어서,
상기 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)에는 각각 변압기의 전압 및 전류와 온도를 측정하는 전압센서(1), 전류센서(2), 온도센서(3)를 구성하되,
상기 슬레이브부(Sn)는 다른 슬레이브부 또는 마스터부(Mn)와 RF통신의 전송로를 가지면서 자기정보 추가를 통해 주파수 간섭 및 잡음으로 부터 RF통신의 전송로 장애시 측정데이터의 최적 전송로(최단거리)를 스스로 탐색하는 라우팅테이블을 생성하도록 A/D컨버터 내장형의 제 1 제어부(11)와 제 1 RF모듈(12)을 탑재 구성하고,
상기 마스터부(Mn)는 다른 마스터부 또는 슬레이브부(Sn)와 RF통신의 전송로를 가지면서 상기 슬레이브부(Sn)로 부터 생성된 라이팅테이블의 정보를 획득하기 위해 주기적(예; 10분마다)으로 비콘신호를 발생하도록 A/D컨버터 내장형의 제 2 제어부(21) 및 제 2 RF모듈(22)은 물론, 관리서버(100)와 유선통신(xDSL)의 전송로를 더 가지도록 xDLS모뎀(23)을 탑재 구성함을 특징으로 한다.
다른 일면에 따라, 상기 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)에는,
전압센서(1) 및 전류센서(2)에 의해 측정된 변압기의 전압 및 전류의 과도 파형(surge)을 방지하는 제 1 및 제 2 낙뢰서지 방지부(41)(42)와,
상기 제 1 및 제 2 낙뢰서지 방지부(41)(42)로 부터 과도 파형이 방지된 아날로그의 전압 및 전류 측정데이터를 멀티플렉싱(multi-plex)하는 제 1,2 멀티플렉서(multiplexer)(43)(44)를 각각 동일하게 더 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 제어부(11)(12)에는,
변압기의 선로 고장이나 변압기 고장으로 전압/전류/온도 센서에 의한 전압 및 전류와 온도 측정신호가 검출되지 않을 때 고장이 발생된 변압기 및 전송로의 위치를 원격지의 관리서버(100)가 식별하도록 자신의 고유ID를 포함하는 이상신호를 일정횟수 반복 송출하는 이상신호 송출부(11a)(21a)와,
상기 이상신호 송출부(11a)(21a)로 부터 이상신호가 일정횟수 반복 송출된 후 변압기 및 전송로가 복구될때까지 내부의 전원공급수단(예; 배터리)의 전원공급(대기모드)을 단속하는 전원단속부(11b)(21b)를 더 포함하여 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 제 1,2 RF모듈(12)(22)에는,
안테나의 불요복사를 방지하는 로우패스필터(LPF)(45)와, 안테나를 통해 수신되는 주파수를 중간주파수(IF)로 변환한 후 이를 필터링하는 10.7㎒대역의 제 1 필터(46) 및, 455㎑대역의 제 2 필터(47)를 각각 동일하게 연결 구성함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 비콘신호에는, 마스터부(Mn)의 아이디(ID), 전송중계횟수, 중계ID를 포함함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 라우팅테이블에는, 인접되는 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)의 ID는 물론, 각 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)의 중계 횟수 정보를 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제 1,2 제어부(11)(21)의 RF통신에 필요한 프로토콜(protocol)은, 에러검출 및 수정과 재전송을 통해 측정데이터의 송수신이 끊김없이 이루어지도록 RF통신의 주파수를 탐색한 후 각 주파수별 통신 가능 여부를 판단하는 링크 레이어(Link Layer)와, 라우팅에 관한 정보를 유지하면서 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)의 ID 관리를 통해 비콘신호를 발생시키는 네트워크 레이어(Network Layer)로 구분하도록 하였다.
한편, 도 7 내지 도 9는 상기 설명된 본 발명의 일실시예인 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템에 의해 구현되는 측정데이터의 전송방법을 보인 흐름도로서 그 진행단계는,
변압기의 전압 및 전류와 온도의 측정데이터를 원격지의 관리서버로 전송하도록 슬레이브부와 마스터부가 각각 라우팅테이블 작성을 통해 최소 중계횟수를 가지는 전송로를 구축하는 단계;
각각의 변압기에 설치된 슬레이브부(또는 마스터부)가 변압기의 전압 및 전류와 온도를 소정횟수 반복 측정한 후 그 측정데이터를 연산 및 저장하는 단계;
상기 연산 및 저장된 측정데이터의 전송이 이루어지도록 라우팅 테이블을 통해 최소 중계횟수를 가지는 슬레이브부(또는 마스터부)를 탐색하는 단계;
상기 탐색된 슬레이브부(또는 마스터부)와의 전송로에 장애가 발생하였는가를 판단하는 단계;
상기 판단결과 전송로의 장애인 경우 재차 라우팅테이블을 검색하여 연결 가능한 우선순위의 슬레이브부(또는 마스터부)를 탐색하는 단계;
상기로 부터 전송로의 장애가 아니거나 연결 가능한 우선순위의 슬레이브부(또는 마스터부)가 탐색될 경우 측정된 데이터를 관리서버로 전송하는 단계; 로 진행함을 특징으로 한다.
다른 일면에 따라, 상기 전송로 구축단계는,
마스터부가 비콘신호를 주기적으로 송신하는 단계;
각 변압기에 설치된 슬레이브부가 수신모드로 전환된 후 마스터부로 부터 송신되는 비콘신호를 수신하는 단계;
상기 마스터부와 인접된 슬레이브부는 수신된 비콘신호내의 중계 ID를 자신의 ID로 세팅하면서 전송중계횟수에 +1을 카운트한 후 그 카운트된 정보를 인접된 슬레이브부는 물론 마스터부로 재전송하는 단계; 및,
상기 첫번째의 중계 ID를 가지는 슬레이브부로 부터 재전송되는 전송중계횟수의 중계 ID를 통해 마스터부나 첫번째 세팅된 슬레이브부와 가장 인접된 순서대로 +1씩 카운트된 전송중계횟수의 중계 ID 설정 및 재전송을 반복하면서 라우팅테이블을 생성하는 단계; 를 포함하여 진행함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 전송로 구축단계에는,
마스터부와 가장 인접된 슬레이브부가 2개 또는 그 이상으로 존재할 경우 수신감도가 우수한 슬레이브부에 전송중계횟수의 우선순위를 지정하는 단계; 를 더 포함하여 진행함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 연산 및 저장단계에는,
변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±10％의 증감 범위내에 존재할 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우 그 측정데이터를 15분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계;
변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±10∼20％의 증감 범위내에 존재할 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +10∼20％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +10∼20％의 상승 범위내에 존재할 경우 그 측정데이터를 5분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계; 및,
변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±20％의 증감 범위를 벗어날 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우 그 측정데이터를 1분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계; 를 포함하여 진행함을 특징으로 한다.
또 다른 일면에 따라, 상기 전송단계에는,
슬레이브부와 마스터부의 RF통신으로 부터 측정데이터의 전송이 이루어질 때 수신모드의 마스터부로 부터 확인신호가 일정시간내에 수신되었는가를 판단하는 단계;
상기 판단결과 확인신호가 수신되면 전송이 성공적으로 이루어졌음을 판단하고, 확인신호가 수신되지 않으면 라우팅 테이블을 검색하여 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부(또는 마스터부)로 측정데이터의 전송을 재시도하는 단계; 및,
상기 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부로도 측정데이터의 전송이 실패할 경우에는 확인신호가 수신될때까지 상기의 단계를 반복 실시하는 단계; 를 더 포함하여 진행함을 특징으로 한다.
이와같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1 내지 도 4에서와 같이 각 변압기에는 전압센서(1), 전류센서(2), 온도센서(3)와 이상신호 송출부(11a) 및 전원단속부(11b)를 포함하는 제 1 제어부(11) 및 제 1 RF모듈(12)은 물론, 제 1,2 낙뢰서지 방지부(41)(42)와 제 1,2 멀티플렉서(43)(44)를 포함하는 슬레이브부(Sn)를 설치하여 둔다.
아울러, 다수를 이루는 변압기 중 어느 하나에는 상기 슬레이브부(Sn)의 구성요소와 동일하게 포함된 전압센서(1), 전류센서(2), 온도센서(3), 이상신호 송출부(21a) 및 전원단속부(21b)를 포함하는 제 2 제어부(21), 제 2 RF모듈(22), 제 1,2 낙뢰서지 방지부(41)(42), 제 1,2 멀티플렉서(43)(44)는 물론, xSDL모뎀(23)이 추가된 마스터부(Mn)를 설치하여 둔다.
여기서, 도 5에서와 같이 하나의 셀 단위내에는 다수의 슬레이브부(Sn)와 하나의 마스터부(Mn)가 배열되는 것으로, 제 1 셀(cell-1)에는 S1,S2,S3,S4,S5의 슬레이브와 M1의 마스터를 묶어두고, 제 2 셀(cell-2)에는 S1',S2',S3',S4',S5'의 슬레이브와 M1'의 마스터를 묶어 둔다고 가정한다.
상기 각 셀(cell-1)(cell-2)내의 슬레이브부(S1,S2,S3,S4,S5) (S1',S2',S3', S4',S5')와 마스터부(M1)(M1')는 변압기의 전압 및 전류와 온도의 측정데이터를 원격지의 관리서버(100)로 전송하도록 각각 라우팅테이블 작성을 통해 최소 중계횟수 를 가지는 전송로를 구축한다.
즉, 제 1 셀(cell-1)을 통해 설명하면, 상기 슬레이브부(S1,S2,S3,S4,S5)와 마스터부(M1)내의 제 1,2 제어부(11)(21)는 RF통신에 필요한 프로토콜로서, 에러검출 및 수정과 재전송을 통해 측정데이터의 송수신이 끊김없이 이루어지도록 RF통신의 주파수를 탐색한 후 각 주파수별 통신 가능 여부를 판단하는 링크 레이어와, 라우팅에 관한 정보를 유지하면서 슬레이브부와 마스터부의 ID 관리를 통해 비콘신호를 발생시키는 네트워크 레이어 기능을 가지고 있는 바,
상기 마스터부(M1)내의 제 2 제어부(21)는 자신의 ID는 물론 전송중계횟수와 중계ID를 포함하는 비콘신호를 제 2 RF모듈(22)을 통해 주기적으로 송신한다.
그러면, 각 변압기에 설치된 슬레이브부(S1,S2,S3,S4,S5)는 수신모드로 전환된 상태에서, 상기 마스터부(M1)로 부터 송신되는 비콘신호를 제 1 RF모듈(12)을 통해 수신하게 된다.
이때, 도 5에서와 같이 마스터부(M1)와 가장 인접된 슬레이브부(S1)는 수신된 비콘신호내의 중계 ID를 자신의 ID로 세팅하면서 전송중계횟수에 +1을 카운트한 후 그 카운트된 정보를 인접된 슬레이브부(S2∼S5)는 물론 마스터부(M1)로 재전송하게 된다.
그리고, 상기 첫번째의 중계 ID를 가지는 슬레이브부(S1)로 부터 재전송되는 전송중계횟수의 중계 ID를 통해 마스터부(M1)나 첫번째 세팅된 슬레이브부(S1)와 가장 인접된 순서대로 각각의 슬레이브부(S2,S3,S4,S5)는 순차적으로 +1씩 카운트된 전송중계횟수의 중계ID 설정과 재전송을 반복하면서 라우팅테이블을 생성하게 되는 것이다.
만약, 상기 마스터부(M1)와 가장 인접된 슬레이브부(S1)(S2)가 2개 또는 그 이상으로 존재할 경우 전송중계횟수의 우선순위는 인접된 슬레이브부(S1)(S2) 중에서 수신감도가 우수한 슬레이브부(S1 또는 S2)가 우선적으로 지정되도록 하였다.
따라서, 상기와 같이 하나의 마스터(M1)와 여러개의 슬레이브부(S1,S2,S3, S4,S5)가 라우팅테이블을 생성한 후, 그 내부의 전압센서(1) 및 전류센서(2)와 온도센서(3)를 통해 변압기의 전압 및 전류와 온도를 소정횟수 반복 측정한 후 그 측정데이터를 연산 및 저장하게 된다.
이때, 상기 각 슬레이브부(S1,S2,S3, S4,S5)에 저장된 측정데이터는 설정된 전송로를 통해 마스터부(M1)에 도달하게 되고, 상기 마스터부(M1)는 xDSL모뎀(23)을 통해 원격지의 관리서버(100)로 변압기의 전압 및 전류와 온도에 관련한 측정데이터를 전송할 수 있게 되는 것이다.
이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 마스터부(M1)로 부터 가장 멀리 떨어진 슬레이브부(S5)가 측정데이터를 전송한다고 가정할 경우, 상기 슬레이브부(S5)에서는 라우팅테이블을 통해 마스터부(M1)와의 최소 중계횟수를 가지는 슬레이브부(S4,S3,S2,S1)를 탐색한 후 측정데이터의 중계요청을 하게 된다.
즉, 정상적인 전송로의 경우, 상기 S5의 슬레이브부는 S4의 슬레이브부에 중계요청을 하게 되고, 상기 S4의 슬레이브부는 S3의 슬레이브부에 측정데이터의 중계를 요청하게 되며, 상기 S3의 슬레이브부는 S2의 슬레이브부에 측정데이터의 중 계를 요청하고, 상기 S2의 슬레이브부는 마스터부(M1)로 측정데이터의 중계를 요청하게 되는 것이다.
이때, 상기 탐색된 최소 중계횟수의 전송로에서 중간의 슬레이브부(S4)에 장애가 발생되어 측정데이터의 전송이 단절될 경우, 상기 슬레이브부(S5)는 재차 라우팅테이블내의 중계ID를 검색하여 연결 가능한 우선순위의 슬레이브부(S2)를 탐색하게 된다.
즉, 상기의 전송단절이 노이즈의 영향을 받아 이루어진 경우, 상기 슬레이브부(S5)내의 제 1 제어부(11)에서는 라우팅테이블내의 중계ID를 통해 차선순위로 인접된 슬레이브부(S2)를 검색한 후 주파수 변환을 통해 검색된 슬레이브부(S2)에 제 1 RF모듈(12)을 통해 측정데이터의 중계를 요청하게 되는 것이다.
일예로, 도 6에서와 같이, F2의 노이즈 영향권내에 S1,S2의 슬레이브가 위치한다고 가정할 경우, 상기 S1,S2의 슬레이브부내에 포함된 제 1 제어부(11)는 F1과 F2의 주파수를 사용하기 위한 주파수 변환을 실시할 수 있으나, 상기 S2의 슬레이브부에 포함된 제 1 제어부(11)는 F2,F1을 노이즈로 판단하면서 S1의 슬레이브부와 F3의 주파수로 RF통신을 하게 되는 것이다.
한편, 상기 라우팅테이블로 부터 검색된 연결 가능한 슬레이브부가 복수개인 경우 즉, S2와 S3의 슬레이브부라고 가정할 경우, 상기 슬레이브부(S2)는 측정데이터의 중계를 수신감도가 우수한 슬레이브부(S2 또는 S3)에 요청하게 된다.
아울러, 마스터부(M1)의 전송로에 장애가 발생할 경우, 상기 슬레이브부(S5)는 인접된 다른 셀(cell-2)에서 가장 인접된 슬레이브부(또는 마스터부)에 측정데 이터의 중계를 요청하도록 하였다.
일예로, 도 5에서와 같이 S5의 슬레이브부가 S4→S3→S2→S1→M1의 전송로를 거쳐 관리서버(100)로 측정데이터를 전송하고자 할 때, 상기 마스터부(M1)에서 장애가 발생되었다고 가정한다.
이때, 상기 슬레이브부(S5)는 다른셀(cell-2)에 위치하는 슬레이브부(S1',S2',S3',S4',S5') 중에서 가장 인접된 슬레이브부(S1'라고 가정한다)에 측정데이터의 중계를 요청한다.
그러면, 상기 슬레이브부(S1)는 다시 마스터부(M1')에 중계요청을 하므로서, 상기 제 1 셀(cell-1)내에 위치하는 변압기의 측정데이터는 제 2 셀(cell-2)에 위치하는 슬레이브부(S1') 및 마스터부(M1')를 통해 관리서버(100)로 그 전송이 이루어질 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 중계의 전송로를 통해 측정데이터의 전송이 이루어질 때, 그 중계요청을 받은 슬레이브부 또는 마스터부는 중계를 요청한 슬레이브부에 확인신호를 송신하게 된다.
이에따라, 상기의 확인신호를 통해 중계를 요청한 슬레이브부는 측정데이터의 전송이 성공적으로 이루어졌음을 판단할 수 있게 되는 것이다.
하지만, 확인신호가 수신되지 않을 경우, 상기 중계를 요청한 슬레이브부는 라우팅 테이블을 검색하여 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부(또는 마스터부)로 측정데이터의 전송을 재시도하므로서, 관리서버(100)로의 측정데이터 전송이 단절되는 것을 방지하도록 하였다.
여기서, 상기 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부로도 측정데이터의 전송이 실패할 경우, 상기 중계를 요청한 슬레이브부는 확인신호가 수신될때까지 상기의 단계를 반복 실시하게 되는 것이다.
한편, 상기 변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±10％의 증감 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 평균온도가 기준온도로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우, 상기 각 슬레이브부(S1,S2,S3,S4,S5)는 측정데이터를 마스터부(M1)를 통해 15분 주기로 관리서버(100)에 전송하는 정상적인 패턴을 유지하게 된다.
그러나, 상기 변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±20％의 증감 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +20％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 평균온도가 기준온도로 부터 +20％의 상승 범위내에 존재할 경우, 상기 각 슬레이브부(S1,S2,S3,S4,S5)는 측정데이터를 마스터부(M1)를 통해 5분 주기로 관리서버(100)에 전송하도록 하였으며, 이는 원격지의 관리자가 변압기의 오류여부를 보다 빠르게 판단하여 그 후속조치가 진행될 수 있도록 하기 위함이다.
아울러, 상기 변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±20％의 증감 범위를 벗어날 존재할 경우 또는 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우 또는 평균온도가 기준온도로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우, 상기 슬레이브부(S1,S2,S3, S4,S5)는 측정데이 터를 마스터부(M1)를 통해 1분 주기로 관리서버(100)에 전송하도록 하였으며, 이 또한 원격지의 관리자가 변압기의 오류여부를 보다 빠르게 판단하여 그 후속조치가 진행될 수 있도록 하기 위함이다.
한편, 본 발명의 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)에는 각각 제 1,2 낙뢰서지 방지부(41)(42)와 제 1,2 멀티플렉서(43)(44)를 포함하고 있는 바,
상기 제 1,2 낙뢰서지 방지부(41)(42)는 낙뢰에 의해 변압기를 영향을 받으면서 전압센서(1) 및 전류센서(2)에 의해 측정되는 변압기의 전압 및 전류에 과도파형이 발생되지 않도록 하였다.
이때, 상기 제 1,2 멀티플렉서(43)(44)는 제 1,2 낙뢰서지 방지부(41)(42)로 부터 과도 파형이 방지된 아날로그의 전압 및 전류 측정데이터를 멀티플렉싱(multi-plex)한 후 이를 제 1 제어부(11) 또는 제 2 제어부(21)로 출력하므로서, 상기 아날로그의 전압 및 전류 측정데이터는 A/D컨버터를 내장한 제 1 또는 제 2 제어부(11)(21)에 의해 디지털로 그 변환이 가능하게 되는 것이다.
한편, 상기의 설명에 있어, 변압기의 고장으로 각 센서(1)(2)(3)로 부터 변압기의 전압 및 전류와 온도 측정이 전혀 이루어지지 않거나 또는 전송로의 고장으로 인해 슬레이브부(또는 마스터부)(Sn)에서 측정신호의 송출을 전혀 진행하지 못할 경우, 상기 슬레이브부(Sn)내의 제 1 제어부(11)에 포함된 이상신호 송출부(11a)에서는 자신의 고유ID를 포함하는 이상신호 즉, 전압 및 전류와 온도가 검출되지 않은 상태의 신호를 주변의 슬레이브부와 마스터를 통해 원격지의 관리서버(100)로 여러번 반복 송출한다.
그러면, 상기 관리서버(100)는 수신된 이상신호내에 포함된 슬레이브부(Sn)의 고유ID를 통해 현재 고장이 발생된 변압기 및 전송로의 위치를 보다 용이하게 식별할 수 있음은 물론, 그 식별을 통해 보수작업을 보다 신속하게 진행할 수 있게 되는 것이다.
이때, 상기 제 1 제어부(11)내에는 전원단속부(11b)도 포함되어 있는 바, 상기 전원단속부(11b)에서는 이상신호 송출부(11a)로 부터 이상신호가 송출된 후 슬레이브부(Sn)내의 각 구성요소들이 변압기와 전송로의 복구가 이루어진 상태에서 그 검침작동이 정상적으로 이루어지도록 전원공급수단(예; 배터리)의 전원공급(대기모드)을 단속하게 된다.
즉, 고장이 발생된 변압기는 물론 전송로의 고장이 복구될 때까지 상기 전원단속부(11b)는 슬레이브부(Sn)내의 각 구성요소에 대한 전원공급상태를 대기모드로 전환시키고, 그 고장이 발생된 변압기는 물론 전송로가 원래대로 복구되는 경우에는 각 구성요소가 정상적으로 작동하면서 변압기의 전압 및 전류와 온도를 측정할 수 있도록 전원공급상태로 전환시키게 되는 것이다.
여기서, 상기 마스터부(Mn)내의 제 2 제어부(21)에 포함된 이상신호 송출부(21a)와 전원단속부(21b)는 상기의 제 1 제어부(11)와 그 작용이 동일하므로 중복되는 설명을 생략하였다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 하나의 셀단위로 묶여진 다수의 슬레이브와 하나의 마스터는 RF통신으로 연결하고 마스터와 원격지의 관리서버는 유선 통 신망(예; xDSL)으로 연결하는 한편, 변압기의 부하상태를 측정하는 각 슬레이브는 RF통신 경로의 장애가 발생할 경우 마스터와의 최적 전송로를 스스로 구축할 수 있도록 하므로서, 다수의 슬레이브를 통해 측정된 각 변압기의 부하상태를 마스터를 통해 원격지의 관리서버로 끊김없이 실시간 전송시키면서 그 변압기 부하상태의 모니터링을 보다 효율적으로 운영하는 효과를 제공한다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
Claims (13)
- 변압기로 부터 전압 및 전류와 온도의 변화량을 측정하는 다수의 슬레이브부와, 상기 슬레이브부로 부터 측정된 데이터를 수집한 후 이를 원격지의 관리서버로 전송하는 하나의 마스터부를 셀 단위로 묶어 관리하는 통상적인 변압기의 부하 관리 시스템에 있어서,상기 슬레이브부와 마스터부에는 각각 변압기의 전압 및 전류와 온도를 측정하는 전압센서, 전류센서, 온도센서를 구성하되,상기 슬레이브부에는 다른 슬레이브부 또는 마스터부와 RF통신의 전송로를 가지면서 자기정보 추가를 통해 주파수 간섭 및 잡음으로 부터 RF통신의 전송로 장애시 측정데이터의 최적 전송로(최단거리)를 스스로 탐색하는 라우팅테이블을 생성하도록 A/D컨버터 내장형의 제 1 제어부와 제 1 RF모듈을 탑재 구성하고,상기 마스터부에는 다른 마스터부 또는 슬레이브부와 RF통신의 전송로를 가지면서 상기 슬레이브부로 부터 생성된 라이팅테이블의 정보를 획득하기 위해 주기적으로 비콘신호를 발생하도록 A/D컨버터 내장형의 제 2 제어부 및 제 2 RF모듈은 물론, 관리서버와 유선통신의 전송로를 더 가지도록 xDLS모뎀을 탑재 구성하며,상기 제 1,2 제어부에는,변압기의 선로 고장이나 변압기 고장으로 전압/전류/온도 센서에 의한 전압 및 전류와 온도 측정신호가 검출되지 않을 때 고장이 발생된 변압기 및 전송로의 위치를 원격지의 관리서버가 식별하도록 자신의 고유ID를 포함하는 이상신호를 일정횟수 반복 송출하는 이상신호 송출부와, 상기 이상신호 송출부로 부터 이상신호가 일정횟수 반복 송출된 후 변압기 및 전송로가 복구될때까지 내부의 전원공급수단의 전원공급(대기모드)을 단속하는 전원단속부를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 슬레이브부와 마스터부에는,전압센서 및 전류센서에 의해 측정된 변압기의 전압 및 전류의 과도 파형을 방지하는 제 1 및 제 2 낙뢰서지 방지부와,상기 제 1 및 제 2 낙뢰서지 방지부로 부터 과도 파형이 방지된 아날로그의 전압 및 전류 측정데이터가 디지털 변환되도록 멀티플렉싱하는 제 1,2 멀티플렉서를 각각 동일하게 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,2 RF모듈에는,안테나의 불요복사를 방지하는 로우패스필터와, 안테나를 통해 수신되는 주파수를 중간주파수로 변환한 후 이를 필터링하는 10.7㎒대역의 제 1 필터 및, 455㎑대역의 제 2 필터를 각각 동일하게 연결 구성함을 특징으로 하는 유무선 통신망 을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 1,2 제어부의 RF통신에 필요한 프로토콜은,에러검출 및 수정과 재전송을 통해 측정데이터의 송수신이 끊김없이 이루어지도록 RF통신의 주파수를 탐색한 후 각 주파수별 통신 가능 여부를 판단하는 링크 레이어와, 라우팅에 관한 정보를 유지하면서 슬레이브부(Sn)와 마스터부(Mn)의 ID 관리를 통해 비콘신호를 발생시키는 네트워크 레이어를 포함함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 시스템.
- 변압기의 전압 및 전류와 온도의 측정데이터를 원격지의 관리서버로 전송하도록 슬레이브부와 마스터부가 각각 라우팅테이블 작성을 통해 최소 중계횟수를 가지는 전송로를 구축하는 단계;각각의 변압기에 설치된 슬레이브부(또는 마스터부)가 변압기의 전압 및 전류와 온도를 소정횟수 반복 측정한 후 그 측정데이터를 연산 및 저장하는 단계;상기 연산 및 저장된 측정데이터의 전송이 이루어지도록 라우팅 테이블을 통해 최소 중계횟수를 가지는 슬레이브부(또는 마스터부)를 탐색하는 단계;상기 탐색된 슬레이브부(또는 마스터부)와의 전송로에 장애가 발생하였는가를 판단하는 단계;상기 판단결과 전송로의 장애인 경우 재차 라우팅테이블을 검색하여 연결 가능한 우선순위의 슬레이브부(또는 마스터부)를 탐색하는 단계; 및,상기로 부터 전송로의 장애가 아니거나 연결 가능한 우선순위의 슬레이브부(또는 마스터부)가 탐색될 경우 측정된 데이터를 관리서버로 전송하는 단계; 로 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전송로 구축단계는,마스터부가 비콘신호를 주기적으로 송신하는 단계;각 변압기에 설치된 슬레이브부가 수신모드로 전환된 후 마스터부로 부터 송신되는 비콘신호를 수신하는 단계;상기 마스터부와 인접된 슬레이브부는 수신된 비콘신호내의 중계 ID를 자신의 ID로 세팅하면서 전송중계횟수에 +1을 카운트한 후 그 카운트된 정보를 인접된 슬레이브부는 물론 마스터부로 재전송하는 단계; 및,상기 첫번째의 중계 ID를 가지는 슬레이브부로 부터 재전송되는 전송중계횟수의 중계 ID를 통해 마스터부나 첫번째 세팅된 슬레이브부와 가장 인접된 순서대로 +1씩 카운트된 전송중계횟수의 중계 ID 설정 및 재전송을 반복하면서 라우팅테이블을 생성하는 단계; 를 포함하여 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전송로 구축단계에는,마스터부와 가장 인접된 슬레이브부가 2개 또는 그 이상으로 존재할 경우 수신감도가 우수한 슬레이브부에 전송중계횟수의 우선순위를 지정하는 단계; 를 더 포함하여 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송 방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 연산 및 저장단계에는,변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±10％의 증감 범위내에 존재할 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +10％의 상승 범위내에 존재할 경우 그 측정데이터는 15분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계;변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±10∼20％의 증감 범위내에 존재할 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +10∼20％의 상승 범위내에 존재할 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +10∼20％의 상승 범위내에 존재할 경우 그 측정데이터를 5분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계; 및,변압기로 부터 소정횟수 측정되어 연산된 평균전압이 기준전압으로 부터 ±20％의 증감 범위를 벗어날 경우나, 연산된 평균전류가 기준전류로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우 또는 연산된 평균온도가 기준온도로 부터 +20％의 상승 범위를 벗어날 경우 그 측정데이터를 1분 주기로 관리서버에 전송시키는 단계; 를 포함하여 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 전송단계에는,슬레이브부와 마스터부의 RF통신으로 측정데이터의 전송이 이루어질 때 수신모드의 마스터부로 부터 확인신호가 일정시간내에 수신되었는가를 판단하는 단계;상기 판단결과 확인신호가 수신되면 전송이 성공적으로 이루어졌음을 판단하고, 확인신호가 없으면 라우팅 테이블을 검색하여 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부(또는 마스터부)로 측정데이터의 전송을 재시도하는 단계; 및,상기 차순위의 전송중계횟수를 가지는 슬레이브부로도 측정데이터의 전송이 실패할 경우에는 확인신호가 수신될때까지 상기의 단계를 반복 실시하는 단계; 를 더 포함하여 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서,변압기의 선로 고장이나 변압기 고장으로 전압/전류/온도 센서에 의한 전압 및 전류와 온도 측정신호가 검출되지 않을 때 고장이 발생된 변압기 및 전송로의 위치를 원격지의 관리서버가 식별하도록 자신의 고유ID를 포함하는 이상신호를 일정횟수 반복 송출하는 위치식별단계; 를 더 포함하여 진행함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 비콘신호에는, 마스터부의 ID, 전송중계횟수, 중계ID를 포함함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
- 제 6 항에 있어서, 상기 라우팅테이블에는, 인접되는 슬레이브부와 마스터부의 ID는 물론, 각 슬레이브부와 마스터부의 중계 횟수 정보를 포함함을 특징으로 하는 유무선 통신망을 이용한 변압기의 측정데이터 전송방법.
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