KR100940246B1 - 전기에너지 계기의 원격 제어 및 원격 데이터 획득을 위한시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 전기 계기의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템은 복수개의 집선기와 양방향 통신을 행하는 중앙 서버 AMM을 구비한다. 각 집선기에는 일련의 전기 계기가 접속됨으로써, 각각의 계기 및 이와 연관된 집선기간의 양방향 통신이 가능하게 된다. 본 시스템의 정보는 중앙 서버, 집선기 및 전기 계기의 사이에서 분배된다. 이를 위하여, 각각의 계기는 관련된 집선기와의 양방향 통신을 위한 적어도 제 1 프로그램 메모리, 제 1 데이터 메모리 및 제 1 프로세서를 구비한다. 제 1 데이터 메모리는 제 1 프로세서에 의해 이미 제 1 처리를 거친 데이터를 적어도 일시적으로 저장 및/또는 전송한다. 각각의 집선기는 제 2 프로세서, 제 2 프로그램 메모리 및 제 2 데이터 메모리를 구비하며, 중앙 서버와의 양방향 통신을 위한 수단도 구비한다. 제 2 데이터 메모리는 제 2 프로세서에 의해 처리된 데이터를 일시적으로 저장 및/또는 전송한다.

Description

전기에너지 계기의 원격 제어 및 원격 데이터 획득을 위한 시스템{SYSTEM FOR THE REMOTE DATA ACQUISITION AND CONTROL OF ELECTRIC ENERGY METERS}
본 발명은 지역적으로 분산된 다수의 사용자에게 전기에너지를 분배하는 기술분야에 관한 것이며, 보다 일반적으로는 물과 가스의 분배 또는 지역난방 등과 같은 다른 서비스에도 적용이 가능하다.
본 발명은, 전세계적으로, 특히 기술적으로 발전한 선진국에서 몇 년전부터 생겨나기 시작한 요구를 충족시키기 위한 것이다. 이 요구란 전기에너지 소비(electric energy consumptions)의 원격 판독을 수행하고 필요에 따라서 사용자에게 요금 청구할 때 상이한 요금을 적용하는 것이다. 이러한 유형의 과제는, 예를 들어 본 발명의 출원인이 1988년 10월 26일에 출원한 이탈리아 특허 제1.232.195호 또는 문헌 US-A-4,803,632에 이미 개시되어 있다.
경제적인 이유뿐만 아니라 점차 개방적으로 되어가고 있는 시장에서 고객과의 계약 관계에서의 투명성 및 효율성을 구축하기 위해, 이러한 요구가 생겨났고, 이러한 요구는 점점 증가하고 있다.
이에 따라, 이러한 상황과 관련된 과제를 해결하기 위해, 구성부품 기술 분야에서의 기술적 진보에 의해, 몇 개의 기술적 솔루션, 시스템 또는 방법이 제안되 어 있다.
이러한 상이한 연구과제들과 관련된 방법은, 과제를 해결하기 위해 계속해서 도움이 될 것으로 예상되는 과정을 수행하도록 설계된 감시장치와 시스템(타겟 사용자(targets of users)의 전기 계기(electricity meter))의 주변 지점에 연결하기 위해 다양한 형태의 통신을 이용하는 네트워크에서 종합될 수 있다.
이러한 연결은 WO98/10299에 예에 개시된 것과 같이 주변 전기 계기(전기 측정장치)와 감시장치(일반적으로 높은 처리능력을 가진 서버)간의 직접적인 통신을 통해 달성되거나, WO98/10394에 제안된 것과 같이 적어도 중간 계층 레벨에서 피라미드식으로 중첩됨으로써 달성된다. 이러한 제안 예는 다른 특허, 예컨대 EP-A2-0.723.358 또는 WO99/46564에도 언급되어 있다.
그럼에도 불구하고, 대다수의 연구과제는 순수하게 비현실적인 시도 또는 연구실에서의 성공 단계에 머물러 있으며, 극히 소수의 계획만이 산업적으로 성공이라고 할만한 수준에 도달할 정도로 발전 되었지만, 보급과 이용의 면에서 보면 상당한 결과를 얻지는 못하고 있다. 이러한 제안이 광범위하게 적용되지 않는 이유로는, 일반적인 전기에너지 소비와 같이 타겟 사용자의 수가 매우 많은 환경에서는, 생산되는 산업 제품들이 요구되는 정도의 성능을 만족시키지 못하기 때문이다.
따라서, 본 발명의 주요 목적은 타겟 사용자(targets of users)로부터 데이터를 원격으로 획득하는 것이 가능하고, 이러한 타겟의 원격 제어가 가능한 시스템을 제공함으로써, 전기에너지, 물, 가스 등을 분배하는 회사와 같이, 지역적으로 분산된 다수의 타겟 사용자에게 기능하는 모든 회사들의 요구를 만족시키는 것이다. "다수의 타겟 사용자"가 의미하는 것을 나타내기 위해, 에넬사(ENEL company)(National Company for Electric Energy)는 대략 3천만의 타겟 사용자를 취급한다는 것을 상기해볼 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 정규적이며 연속적인 작업 및 어떤 형태에 의한 정전(blackout)에서도 유지될 수 있는 능력을 보장하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 상기 목적들은 복수개의 중간 스테이션(intermediate station)을 통해 타겟 사용자에 연결되는 단일의 조작 장치를 공지된 방식으로 이용하는 시스템에 의해 달성되며, 이러한 시스템은 청구항 1의 특징부에 있는 특징을 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 구조를 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명으로부터 더 명백하게 될 것이며, 이러한 실시예는 제한적이 아니며 첨부 도면에 일부만이 도시되어 있을 뿐이고, 도면은 본 발명에 따른 시스템의 구조를 나타낸다. 이러한 도면은 본 특허출원의 출원일에 이탈리아 지역에서의 설정을 나타낸다. 이는 전체 지역에 걸쳐 분산된 대략 2천 7백만개의 전기 계기를 감시하고 제어하는 것을 의미한다. 이 도면은 단지 예를 나타낼 뿐이며 본 발명을 한정하는 것으로 고려되어서는 안 된다.
따라서, 본 발명의 특징에 의하며, 도면에 도시된 것과 같은 광범위한 설정은 영역 단위(A1, ..., An)에 따라 전기 계기(CE)를 분배하고 각 영역 단위의 계기를 각각의 공통 집선기(concentrator)(C-BT1, ..., C-BTn)에 접속시킴으로써 얻을 수 있다. 이러한 영역 단위(A1, ..., An)의 각각은 제한된 개수의 전기 계기를 구비한다. 여기서, "제한된"이라는 말이 의미하는 것은, 계기(CE)의 개수가 상대적으로 적다는 것으로서, 바람직하게는 50개 내지 300개이며, 취급되는 지역이나 영역의 광대함 또는 지역과 상업적으로 관련하여 고려되는 다른 요인들에 의해 결정된다.
또, 본 발명의 특징에 의하며, 도면에 도시된 것과 같은 광범위한 설정은, 처리되는 전체 지역에 걸쳐 상기 다수의 집선기(C-BT1, ..., C-BTn)를 분배하고, 이러한 집선기를 단일의 중앙서버(AMM)에 접속시킴으로써 달성될 수 있다. 여기서 "다수"가 의미하는 것은, 330,000개의 집선기가 예시되어 있는 경우, 전기 계기(CE)의 개수 이상으로서 적어도 1개 이상 2배의 크기 이상의 개수, 예컨대 100,000개 이상의 집선기를 의미한다.
본 발명의 기본 특징에 의하면, 일단 이러한 타입의 네트워크가 한번 생성되면, 종래 기술에서 실질적으로 수행되는 것처럼 처리능력, 즉 시스템의 지능(intelligence)을 중앙서버(AMM)에만 집중시키는 것이 아니라, 상기 언급한 3개의 구성요소, 즉 중앙서버(AMM), 집선기((C-BT1, ..., C-BTn) 및 전기 계기(CE) 사이에서 분배한다. 이 분배처리에 적용되는 원리는, 처리될 상당한 양의 데이터를 전송하는 것이 아니라, 적어도 부분적으로 처리되어진 감소된 양의 데이터를 전송하는 통신선의 경로를 발견하는 것이다.
실질적으로, 도시된 것과 같이 많은 개수와 기능적 성능을 포함하는 시스템이 어떠한 지연(delay)이나 혼잡 없이 효과적으로 작용하도록 하기 위하여, 본 발명은 처리능력을 분배하는 원리를 채택한다. 이러한 원리는, 경제적으로 합리적인 선에서, 주변장치(CE)와 집선기(C-BT1, ..., C-BTn)에 대해 가능한 많이, 이러한 장치를 가능한 자율적으로 하는 정도(통신선에 중단이 발생하는 경우에 "독립"(stand-alone) 조건에서도 작용하는 정도 또는 필요하다면 기능적인 성능의 일부를 포기하는 정도)까지 처리능력을 분배하는 것이다. 이렇게 작용함으로써, 통신 시스템에서 가능한 적게 영향을 미치는 것이 달성되어 왔다. 이는 기본적인 데이터의 전체 분량이라기 보다 실질적으로 "처리된 데이터"만을 전송함으로써 달성되는데, 이에 따라 몇가지 중요한 결과, 즉
- 중앙서버에 필요한 처리과정을 단순화하는 것;
- 통신 부하를 감소시키는 것;
- 임의의 가능한 부가 서비스를 지원하기 위한 상당한 양의 유용한 밴드(band)의 이용가능성
을 얻는다.
본 발명의 달성을 위한 원리는 집선기(C-BT) 내부의 전기 계기(CE)의 가상(그러나 전체적으로는 신뢰성이 있는) 이미지의 재생으로부터 그 기원을 찾을 수 있다. 실질적으로는, 마치 집선기에 전기 계기의 "에일리어스"(alias)(가상장치)가 존재하는 것처럼 되며, 이 에일리어스는 미리 정해진 방식으로 집선기에 의해 계속해서 갱신이 되고, 이는 실제 전기 계기로부터 데이터(이러한 데이터는 자율적으로 처리되거나 이후의 제어가 수신된다)를 회수함으로써 이루어진다. 따라서 이러한 가상의 전기 계기는 사실상 데이터의 전달 및 교환을 위한 또는 서버로부터 제어 및/또는 프로그램을 수신하기 위한 집선기에서 일정하게 이용 가능하다.
이러한 설정에 의해, 단일의 전기 계기(CE)와 영역 단위(A1, ..., An)가 모두 제어되는 영역 단위의 단일의 집선기(C-BT)에 의해 그리고 전기 계기(CE)에 의해 형성되는 "독립" 조건에서 이용이 가능하다. 이에 따라, 실시간으로, 그러나 예컨대 휴대용 단말기를 이용하여 집선기로부터 데이터의 주기적 판독을 통해 서버를 감시하지 않고도 이용이 가능하게 된다.
이러한 결과를 얻기 위하여, 형성되는 시스템의 추가적인 구조 특징은, 계기(CE)의 각각이 실질적으로 공지된 전력 소비를 측정하기 위한 수단, 또는
- 측정된 값을, 처리되는 측정용 데이터로 변환하는 수단,
- 측정용 데이터를 처리할 적어도 제 1 프로세서,
- 적어도 제 1 데이터 메모리와 제 1 프로그램 메모리,
- 연관된 집선기로 양방향 전송을 위한 제 1 수단을 포함하며,
- 상기 제 1 프로세서의 출력이 이미 제 1 처리를 수행한 데이터를 적어도 일시적으로 저장하고 및/또는 각각 전송하기 위하여, 상기 제 1 양방향 전송 수단 에 및/또는 상기 제 1 데이터 메모리에 연결된다는 사실에 있다.
마찬가지로, 각각의 집선기는,
- 적어도 제 2 프로그램 메모리,
- 계기에 의해 처리되는 상기 데이터를 추가로 처리하기 위한 적어도 제 2 마이크로프로세서,
- 상기 계기 및/또는 상기 제 2 마이크로프로세서에 의해 제공되는 데이터를 저장하기 위한 적어도 제 2 데이터 메모리,
- 중앙서버로의 양방향 전송을 위한 제 2 수단을 포함한다.
상기 프로세서의 출력은, 상기 추가로 처리된 데이터를 적어도 일시적으로 저장 및/또는 각각 전송하기 위해, 상기 제 2 데이터 메모리 및/또는 상기 제 2 양방향 전송 수단에 접속된다.
계기(CE)와 집선기(C-BT)간의 데이터 전송을 위한 접속은, 집선기(C-BT)가 위치한, 2차 서브스테이션(substation) 등의 저전력 공급 서브스테이션에 계기(CE)를 접속시키는 동일한 전원공급 컨덕터를 이용하여, 전파 전송 시스템을 통해 이루어지는 것이 바람직하다. 이에 대해, 집선기(C-BT1, ..., C-BTn)와 중앙서버(AMM)간의 접속은, 전용 또는 범용인지에 상관없이 전화 네트워크를 통해 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위한 매우 적절한 전화 네트워크는, GSM, 임의의 다른 공중 이동 전화망 또는 기타 다른 기존의 무선 공중 전화망, 예컨대 위성에 기반을 둔 무선 전화망이 가능하다. 만일 이러한 네트워크가 채택되면, 집선기(C-BT)나 중앙서버(AMM)의 동작 조건에 따라 또는 미리 정해질 수 있는 스케줄에 따라 또는 요구 에 따라 집선기(C-BT) 및 중앙서버(AMM)간의 다이얼업 접속(dial-up connection)을 설정하는 것이 유리하다.
만일 미리 정해진 스케줄이 채택되면, AMM 또는 C-BT는 하루, 일주일 또는 1개월 동안, 미리 설정된 시간에 AMM과 C-BT간의 접속 설정을 시도할 것이다. 이때 전송될 필요가 있는 데이터 또는 커맨드의 일정량이 AMM 및/또는 집선기에 각각 수집되고 버퍼링되는 것으로 상정할 수 있다. 만일 스케줄이 AMM 및/또는 C-BT의 동작 조건에 의존하는 경우라면, 전송을 요구하는 데이터 및/또는 커맨드의 일정량이 수집되는 즉시, 또는 지연 없이 통보될 것을 요구하는 일정한 경고(alarm) 조건이 검출되는 경우에 다이얼업 접속이 설정될 것이다. 어느 경우에서나, 데이터 및/또는 커맨드가 전송된 이후에, 접속이 종료된다.
따라서, 본 발명의 구성에 의하면, 또한 본 발명의 중요한 특징을 형성하는 각각의 측정은, 시스템의 3가지 구성요소의 각각이 수행해야 하는 기능과 밀접하게 관련된다.
구체적으로 말해서, 본 발명에 따른 시스템의 각각의 전기 계기는 내장된 상기 제 1 프로세서가 적어도, 이하 설명되는 (1)(이 번호는 이하 설명되는 본 발명에 따른 시스템의 기능들을 나열한 번호를 의미함) 전기에너지 소비를 획득, (5)전력 소비를 상이한 크기의 요금(charge)으로 분배, (12)부정조작(tempering) 시도의 평가 및 부정수단방지(antifraud)의 제어, (25)적어도 전압 강하(voltage drop) 동안 저장된 데이터의 전송 및 유지 기능을 수행하도록 구성된다.
마찬가지로, 본 발명에 따른 각각의 집선기는, TLC 네트워크 노드의 전기 계기와 실제 집선기간의 전력공급선에 대한 통신을 관련시키기 위한 것과, 집선기와 중앙서버간의 전화선에 대한 통신을 관련시키기 위한 PLC(power line carrier)(전력선 캐리어) 네트워크의 마스터(master)의 이중 기능을 수행하도록 하는 구성을 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 각각의 집선기는 적어도 이하의 부가적인 기능, 즉 (11)집선기가 위치하는 전기에너지 공급의 단일 캐빈(cabin)을 관련시키기 위한 에너지 평형의 실행, (14)접속된 각각의 전기 계기의 작업 조건의 일정한 모니터링 및 계기의 자가진단(self-diagnostics)이 고장이라고 표시하여야 하는 경우의 경고 신호의 발생을 수행하도록 하는 구성을 갖는다.
다음으로, 본 발명에 따른 시스템의 서버 또는 중앙유닛은, 상기 프로세서가 적어도 이하의 기능, 즉 (8)접속해제, 재접속, 중지(suspension), 지불 지연(delayed payments) 및 계약 변경(contract variations)의 자동 제어, (10)전기식 시스템(electric system)의 요구에 의한 전원 공급의 선택적 차단, (26)운영 프로그램의 다운로드를 보장하는 구성을 갖는다.
본 발명에 따른 시스템이 수행하는 기능의 보다 완전한 리스트(다만 이러한 예는 제한적인 것은 아님)를 이하 설명하는 것과 같이 요약할 수 있으며, 여기서 처음에는 간단한 정의를 하고 다음에 관련된 기능을 보다 상세하게 설명한다.
1. 전기식 에너지 소비(electric energy consumption)의 측정(measurement) 및 획득(acquisition). 본 전력 소비 시스템에 채택된 공지된 타입의 전기기계방식(electromechanical)의 전기 계기는 유효(active) 또는 무효(inactive)인 한가지 유형의 전기에너지 소비만을 측정하는 경향이 있다. 이들 양자의 측정이 모두 필요한 경우, 2개의 개별적인 전기 계기를 설치할 필요가 있다. 본 발명에 따른 전자방식(electronic)의 전기 계기는 유효 에너지 소비와 무효 에너지 소비 양자를 동시에 측정할 수 있다.
2. 정격 규격(accuracy rating). 표준에 따라, 전기 계기는 유효 에너지에 대해 등급 1에서 측정하고, 무효 에너지에 대해 등급 2에서 측정한다.
3. 소비 프로파일의 획득 및 등록. 각 사용자에 대해, 프로그램 가능한 통합 기간(integration period), 특히 1분 내지 1시간의 범위에서 요금 곡선(charge curve)을 검출하는 것이 가능하다. 전기 계기의 처리능력에 의해, 연속적인 시간 간격 내에서 전력 소비를 기억하기 위하여 이들 간격에 대해 경과시간을 산출하는 것이 가능하다.
4. 평균 및 피크 전력의 측정 및 기록. 전력 소비 시스템에 통상적으로 이용되는 전기기계방식의 전기 계기는 유효 또는 무효 중 한가지 타입의 전력만을 측정한다. 이들 양자의 측정이 모두 필요한 경우, 전기에너지 소비와 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 2개의 개별적인 전기 계기를 설치할 필요가 있다. 본 발명에 따른 전자방식의 전기 계기는 유효 에너지 소비와 무효 에너지 소비 양자를 동시에 측정할 수 있다.
5. 전기에너지 소비를 상이한 크기의 요금(charge)으로 분배. 전기 계기는, 자신의 처리능력 때문에 하루에 상이한 시간 스케일의 테이블을 설정함으로써, 시간 스케일 각각에 대해 소모된 전기에너지의 각각의 비용값을 수립하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 전기 계기는 비용 테이블을 참조하여 소비를 통합하고 요금청구 기간에 각 시간 스케일의 전체 소비를 기억한다. 이에 추가로, 상기 요금 테이블은 시간 프로파일에만 기초하는 것이 아니라 전력 임계치(power thresholds)에도 기초하여 프로그램될 수 있다.
6. 수개의 요금청구 기간의 제어. 적어도 2개의 요금청구 기간(현재 및 이전)을 제어하는 것이 가능하며, 가변(variable) 간격으로 제어하는 것도 가능하다.
7. 2개의 전기에너지 공급 계약의 제어. 35kw까지의 범위를 갖는 전력에서, 2개의 전기에너지 공급 계약, 즉 기존의 계약과 향후 적용될 계약을 제어하는 것이 가능하다. 전기 계기는 현재의 계약에서 향후의 계약으로 정해진 날짜에 도달하게 되면 자동으로 전환시키도록 프로그램하는 것이 가능하다.
8. 접속해제 및 재접속 동작의 제어. 이들 동작은 중단, 지불 지연에 따른 중지, 계약 변경의 경우와 관련하여 자동으로 수행될 수 있다. 전기 계기는 자신의 처리능력에 의해 이러한 동작들을 PLC 네트워크를 통해 원격(중앙서버로부터 또는 각각의 집선기로부터) 제어에 기초하여 수행할 수 있다. 이에 따라, 운영자가 전기 계기가 설치된 장소까지 직접 이동할 필요가 없게 된다.
9. 선지불(prepayment) 조건에서의 동작성. 전기 계기는 소모된 전기에너지량과 미리 수행된 지불에 대응하는 미리 설정된 한도(결국에는 외부 제어에 의해 변경될 수 있다)를 비교하도록 프로그램될 수 있으며, 상기 한도가 초과되면 즉시 전기에너지 공급이 자동으로 접속해제 및 중지된다.
10. 전기 시스템의 요구에 따른 선택적 차단(selective cut-off). 정전이나 일시적인 과부하가 발생하는 경우, 통상 국부적으로 전력 공급의 차단 또는 중지가 필요할 수 있다. 이러한 기능은 방송(broadcast) 모드에서는 구현되지 않으며, 각각의 단일 전기 계기에 특정하여 어드레싱된다. 중앙(중앙서버 또는 집선기)으로부터 PLC를 거쳐 전기 계기에 제어를 전달할 수 있다. 이 제어는, 예를 들면, 전력 공급 계약을 변경할 필요 없이, 일시적으로 실제의 계기에서 이용 가능한 최대 전력을 변경하기 위한 것이다. 이에 의해, 캐빈으로부터 요구되는 전체 전력을 경감시키는 것이 가능하다.
11. 에너지 평형의 실행. 단일 캐빈 또는 단일 집선기의 레벨에서 상기 캐빈에 의존하는 단일의 전기 계기로부터 얻은 전력 소비의 측정값을 가산하는 것이 가능하다. 이러한 합계는 공급 중지된 전체 전류의 값 또는 평균 전류값과 주기적으로 비교되고, 임의의 비표준적인 전류 공급 중지와 임의의 비인가된 공급 중지를 검출하기 위한 유용한 표시를 제공한다.
12. 부정수단/부정조작 방지 기능. 각각의 전기 계기의 레벨에서, 이 특정의 기능을 수행하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 봉인(seal)을 이용하여야 하는 요구 및 이러한 봉인의 무결성을 주기적으로 검사하는 요구를 제거한다. 계약에 의해 이용 가능한 전력의 변경은 측정 설비(션트(shunt))를 조절하기 위해 전기 계기를 개방시킬 필요가 없으며, 이에 따라 전기 계기를, 전력회선의 개방/폐쇄의 제어, 계약의 제어, 측정의 모든 기능을 포함하는 봉인된(sealed) 단일 블록 구조로서 실현하는 것이 가능하게 된다. 전기 계기에서 봉인된 구조를 개방시키기 위한 모든 시도를 검사하기 위해, 시스템의 네트워크에 운영자가 이용할 수 있는 절차를 채택하여서만 제거 가능한 경고 신호를 생성하는 전기기계식 장치가 구비된다.
13. 서비스의 품질 매개변수(quality parameters)의 측정 및 기록. 각각의 전기 계기에 구비된 마이크로프로세서는 전기에너지 공급의 중단 및 전압 변경(전기에너지 공급 계약에서 예측된 공칭값으로부터의 전압 편차)을 검증 및 기억한다. 이러한 데이터에 기초하여, 공급되는 전기에너지의 각 전달 지점의 레벨에서 서비스의 품질 매개변수를 결정하는 것이 가능하다.
14. 작업 조건의 일정한 모니터링. 각 전기 계기에 구비된 마이크로프로세서는 상기 계기의 다양한 하드웨어 부품의 상태와 메모리에 기억된 데이터의 일치성을 주기적으로 검증(자가진단)을 한다. 임의의 고장이 발생한 경우, 적절한 서비스 지시를 신호로 보내고(중앙 시스템에 의해 입력됨), 즉각적인 회복 절차를 개시하는 것이 가능하다.
15. 정보(information)의 양방향 전송 능력. 본 발명에 따른 시스템에 의하면, 시스템의 실행을 위한 서비스의 공급에 직접 관련된 동작을 수행할 뿐만 아니라 다른 유형의 정보("정보 제공자" 서비스)를 전기 계기에 전송하고 전기 계기로부터 수신하게 된다. 전기 계기는 이러한 정보를 자신의 디스플레이 유닛상에 표시할 수 있으며, 또는 전기 계기의 다운스트림(하류)에 있는 사용자의 전기선에 연결된 다른 장치로 전송하거나, 전기 계기로부터 정보를 인출할 수 있다. 이러한 장치는 PLC 또는 중간 중개기기(intermediate bridge)로서 기능하는 중개기기를 통해 전기 계기와 직접 인터페이스하거나, PLC를 통해 전기 계기와 직접 통신한다. 이에 의하여, 원격 제어 시스템이 자신을 사용자의 위치에 있는 장치에 연결시킬 수 있는 시스템으로서 본 발명에 따른 시스템을 이용하는 가능성이 다른 대상에게 제공된다.
16. 캘렌더 클록(calendar clock)의 관리. 계기에 요금률(scaled of charges)의 기능으로서 소비량의 계산이 할당되는 경우, 이러한 계기는 정확한 시간 기준(1개월에 ±30초)을 요구한다. 이는 국부의 전자 회로(실시간 클록)에 의해 달성되며, 상태는 원격으로 검증되고, 동기화(PLC 또는 광학 게이트 ZVEI를 통한 외부 제어에 의해)되며 또한 필요하다면 편차가 과도한 경우 보정될 수 있다.
17. 표시 가능한 데이터의 설정. 계기의 로컬 디스플레이(예컨대, 16×1 문자숫자식 + 아이콘식)에, 일련의 전체 데이터가 프로그램될 수 있다. 전자 부품을 포함함으로써, 사용자에게 소비 및 비용 데이터, 일반 메시지 또는 서비스에 대한 정보를 제공하는 메시지를 국부적으로 표시하거나, 서비스 스태프에게 상기 계기의 기능 상태를 표시(진단)하는 것과 같은 추가 기능을 제공할 수 있다.
18. 전력 회로의 개방. 원격 제어에 의해 개방되는 적절한 해제 소자(releasing element)를 구비한 모듈러 소자(modular element)가 계기에 통합된다. 단일의 박스는 상기 언급한 계기의 기능을 수행하는 전자 부품과 전기 전력선을 개방/폐쇄하는 전자기계식 부품을 관리한다. 이에 의하여, 전기기계식 부품은 최대 전력에서 자율적으로 동작하는 것 외에, 중앙 유닛의 요청에 따라 또는 전자 부품에 의해 검출된 로컬 상태가 존재하는 경우(예컨대, 계약이 만료되는 경우)에 제어된다.
19. 계기의 신속한 설치. 짧은 시간내에 사용자의 위치에 다수의 장치를 위치시키는 경우, 본 발명은 2개의 부분, 즉 베이스로서의 웨지(wedge)와 제어 및 관리용 본체로 된 계기 그룹을 제공한다. 이들 2개의 부분은 연결용 플라이어(plier)와 베이오넷 조인트(bayonet joint)를 통해 연결이 가능하다.
20. 외부 장치와의 로컬 상호접속 특성. PLC 통신 시스템은 복합적인 하드웨어 및 소프트웨어 수단의 이용 가능성을 필요로 한다. 사용자가 이용 가능한 단순한 장치(예컨대, 수취식 PC)에 의해 계기와 집선기에 포함된 데이터의 접근 가능성과, 네트워크가 중단되는 경우 이 네트워크를 대체하는 다른 통신선의 이용 가능성을 보장하기 위해, 광학적 ZVEI 게이트가 계기에 연관된다. 이러한 게이트는 단순한 RS-232 직렬 게이트(대부분의 PC에서 이용 가능하다)를 갖기 위한 외부 장치를 필요로 한다.
21. PLC 통신의 안전/보안. 집선기로부터 계기로 또는 계기로부터 중앙서버로 전송되는 데이터는 상이한 프라이버시 등급을 갖는다. 프라이버시를 그다지 요구하지 않는 것에 관해서는, 메시지의 전송을 보장하는 PLC 통신 프로토콜을 관리하는 기능에 의하여 구현되는 보안 메커니즘으로 충분하다. 중요한 데이터의 경우, 메시지 번역 및 관리 과정의 레벨에, 서비스 적용을 받지 않는 제3자에 의한 상기 메시지의 변경불가 특성(non-modifiability) 및/또는 판독 가능성(readability)을 보장하는 추가 메커니즘(예컨대 인증키(authentication key)에 기초하는)이 부가된다.
22. 계기의 설치에 대한 자동 인식. 이 기능이 있어야 하는 2가지 이유로서, 첫 번째는 PLC 통신 메커니즘과 관련된 기술적인 것이며, 두 번째는 이용자에 의해 생길 수 있는 부정조작을 검출하기 위한 경제적인 이유에서이다.
23. 원거리 계기 접근성(distant meters reachability). PLC 통신 방법은 네트워크의 모든 지점에서 신호의 균등한 전달을 보장하지 않는 물리적인 지원(전기선)을 이용하고, 이러한 이유 때문에, 계기는 집선기에 의해 접근될 수 없다. 따라서, 집선기는 접근 불가능한 계기에 메시지를 보내는 중개기기로서 기능하는 하나 이상의 계기(접근 불가능한 계기를 "검색"할 수 있다)를 요구할 수 있다. 네트워크를 통한 접근성 문제를 해결하는 반복 메커니즘이다.
24. 반복 경로의 자동 인식. 새로운 계기의 존재가 통보되었을 때, 집선기는 그 접근성을 검사한다. 만일 접근할 수 없다면, 간접적으로 접근할 수 있는 계기를 "검색"할 수 있는 하나 이상의 상이한 계기의 검출을 시도한다. 이들 계기는 검출되고, 검출용 매개변수가 저장되며, 중간 중개기기로서 이용된다.
25. 전압강하 조건에서의 데이터 유지. 전자 부품으로 소비를 기록하는 기계적 장치(번호가 매겨진 노브(knob))의 교체는 회사로부터 제공되는 전력이 중단된다면 소비 데이터의 손실을 나타낼 것이다. 이를 피하기 위하여, 불휘발성 메모리, 바람직하게는 강유전체 RAM(FRAM)이 본 시스템에 사용되어 전기 계기의 유용한 수명(15년) 동안 데이터의 유지를 보장한다.
26. 관리용 프로그램의 다운로딩. 시스템 장치에 설치된 프로그램에 의해 수행되는 기능의 발전 및/또는 교정 유지를 보장하기 위하여, 상기 장치의 기본적인 활동을 중단시키지 않고 그리고 장치가 있는 곳에 가지 않고도 상기 프로그램을 변경하는 것이 가능하다. 이러한 활동은 장치를 관리하기 위해 제어 센터에 의해 이용되는 PLC 통신 메커니즘을 이용하여 수행된다.
27. 라인 스위치 개방의 검출. 집선기가 있는 전원 공급 캐빈으로부터 출력 선 중 하나가 라인 보호 스위치의 개방에 의해 고장이 난 경우, 집선기는 그 라인에 의해 공급되는 모든 계기와의 통신에서의 실패에 기초하여, 중앙 센터에 서비스 중단 경고 조건을 지시한다.
이러한 나열된 사항들은 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이 설명은 주요한 기능들이 본 발명의 시스템에 따른 3개의 구성요소(계기, 집선기 및 중앙유닛) 사이에서 어떻게 분배되는지를 나타내는 예이다. 이들 3가지 구성요소의 기능적 성능에 대해서는 이하 그리고 청구범위에서 특정된다.
다시 말해서, 본 발명의 기본적인 개념을 달성하기 위해, "정보 할당"(intelligence allocation)으로서 종합적으로 나타낸 바와 같이,
a) 계기에는 상기 (1), (5), (12) 및 (25)번에서 나타낸 기능 중 적어도 하나가 할당되며, 또한 (2), (3), (4), (6), (7), (12), (13), (16), (17), (18), (19), (20) 및 (25)번에서 나타내는 기능이 계기에서 수행되는 것이 바람직하다.
b) 계기는, 집선기 및 서버와 함께, (9), (14), (15), (21), (22), (23) 및 (26)번에서 나타낸 기능들 중 적어도 하나를 처리할 수 있다.
c) 집선기에는 (11) 및 (14)번에서 나타낸 기능들 중 적어도 하나가 할당되며, PLC 네트워크 마스터 및 TLC 네트워크 노드의 기능도 마찬가지이고, (20) 및 (24)번에서 나타낸 기능이 집선기에서 수행되는 것이 바람직하다.
d) 중앙서버에는 (8), (10), (17) 및 (26)번에서 나타낸 기능들 중 하나 이상이 할당되며, (9) 및 (21)번에서 나타낸 기능은 중앙서버에서 수행되는 것이 바 람직하고, TLC 네트워크 마스터의 기능과 다른 잠재적인 요금청구 및 관리 기능(본 특허출원에는 무관)이 수행되는 것이 바람직하다.
다시 말해서, 시스템의 정보는 중앙 유닛, 집선기 및 계기 사이에서 분배되어, 시스템의 이들 3개의 구성요소의 각각이 자신의 처리능력을 가지며, 비록 계기에 대해서는 제한되지만, 양방향 전송을 통한 데이터 전송의 요구를 상대적으로 경감시키기에 충분하다. 이들 요구는 전송되는 데이터의 경감에 의해 또는 전송선이 혼잡하지 않을 때 전송 지연에 의해 제한된다.
본 발명은 상술한 예시적 구성에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해할 수 있을 것이며, 이들 구성은 예시적 실시예에 불과하고, 본 발명의 보호 범위를 벗어남이 없이 당업자라면 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

Claims (23)

  1. 넓은 지역에 분산된 타겟 사용자를 원격으로 제어하고 데이터를 원격으로 획득하기 위한 시스템으로서, 각 사용자와 연관되어 상기 시스템에 전기에너지 소비를 측정하기 위한 수단이 설치된 전기 계기와 중간 스테이션 또는 집선기를 구비하며, 상기 집선기의 각각에 데이터의 양방향 전송을 위한 제 1 수단에 의해 한 세트의 계기가 접속되고, 상기 집선기가 데이터의 양방향 전송을 위한 제 2 수단을 통해 중앙 제어 및 감시 유닛에 접속되는 시스템에 있어서,
    상기 시스템의 정보가 상기 중앙 제어 및 감시 유닛, 집선기 및 전기 계기의 사이에서 분배되며;
    상기 각 집선기의 다운스트림에 한 세트의 제한된 개수의 전기 계기가 접속되고, 각각의 상기 계기는, 전기에너지 소비를 측정하기 위한 수단에 추가하여, 측정된 값을, 처리될 측정용 데이터로 변환하는 수단; 상기 측정용 데이터를 처리하기 위한 제 1 프로세서; 제 1 데이터 메모리 및 제 1 프로그램 메모리; 및 연관된 집선기로의 양방향 전송을 위한 제 1 수단을 포함하며, 상기 제 1 프로세서의 출력이 이미 제 1 처리를 수행한 데이터를 일시적으로 저장하거나 각각 전송하거나 또는 일시적으로 저장하고 각각 전송하기 위하여, 상기 제 1 양방향 전송 수단 및 상기 제 1 데이터 메모리 중 하나 이상에 연결되고;
    복수개의 상기 집선기는 상기 중앙 제어 및 감시 유닛의 다운스트림에 접속되며, 상기 각각의 집선기는, 제 2 프로그램 메모리, 상기 계기에 의해 처리되는 상기 데이터를 추가로 처리하기 위한 제 2 마이크로프로세서, 상기 계기 및 상기 제 2 마이크로프로세서 중 하나 이상에 의해 제공되는 데이터를 저장하기 위한 제 2 데이터 메모리, 및 중앙서버로의 양방향 전송을 위한 제 2 수단을 포함하고, 상기 프로세서의 출력은, 상기 추가로 처리된 데이터를 일시적으로 저장하거나 각각 전송하거나 또는 일시적으로 저장하고 각각 전송하기 위해, 상기 제 2 데이터 메모리 및 상기 제 2 양방향 전송 수단 중 하나 이상에 접속되고;
    상기 집선기는, 상기 집선기로 직접적으로 접근할 수 없는 전기 계기로의 중간 중개기기로서 하나 이상의 전기 계기를 검출하는, 반복 경로의 자동 식별 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전기 계기에 포함된 제 1 프로세서는, (1)전기에너지 소비의 획득, (5)전기에너지 소비를 상이한 크기의 요금으로 분배, (12)부정조작 시도의 평가 및 부정수단방지의 통제, 및 (25) 전압 강하 동안 저장된 데이터의 전송 및 유지 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전기에너지 소비를 상이한 크기의 요금으로 분배하는 기능 (5)는, 시간 프로파일 및 전력 임계값 중 하나 이상에 기초하여 프로그램되는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 사용자의 전기에너지 소비의 프로파일(요금 곡선)을 획득 및 기록하는 기능 (3)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전기에너지 소비의 프로파일을 획득 및 기록하는 기능 (3)은, 프로그램 가능한 통합 기간(1 분 내지 1 시간)에서 수행되는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 평균 및 피크 전력(유효 및 무효 전력)을 측정 및 기록하는 기능 (4)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 변경 가능한 구간(현재 및 이전)에서 2개의 개별적인 요금청구 기간을 관리하는 기능 (6)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  8. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 35kw까지의 범위를 갖는 전력에서, 2개의 개별적인 전기에너지 공급 계약(기존의 계약과 향후 적용될 계약)을 관리하는 기능 (7)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  9. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 전기에너지 공급 계약에서 지시된 공칭값으로부터 전압의 편차 및 중단과 같은 서비스의 품질 매개변수를 측정 및 기록하는 기능 (13)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  10. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 원격으로 동기화되는 캘렌더 클록(calendar clock)을 요구되는 정확성(1개월에 ±30초)으로 관리하는 기능 (16)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  11. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 상기 전기 계기에 통합된 전력회선을 개방하는 기능 (18)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 상기 전력회선을 개방하는 기능 (18)을 위해, 원격 제어에 의해 개방되도록 구성된 해제 소자가 구비된 모듈러 소자(DIN 표준)를 채택하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제 1 데이터 메모리는, 전기 계기의 유용한 수명(15년) 동안, 또 전압 강하가 일어나는 동안에, 저장된 데이터를 유지하는 기능 (25)을 수행하기 위해 미리 설정되는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  14. 제2항에 있어서, 상기 제 1 프로세서는, 상기 전기 계기의 전기에너지 소비 및 동작 중 하나 이상에 대한 데이터를 표시하는 기능 (17)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  15. 제1항에 있어서, 상기 집선기의 각각의 제 2 프로세서는, TLC 네트워크 노드의 전기 계기와 실제 집선기간의 전력공급선에 대한 통신을 관련시키고, 상기 집선기와 중앙서버간의 전화선에 대한 통신을 관련시키는, PLC(power line carrier) 네트워크의 마스터의 이중 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  16. 제1항 또는 제15항에 있어서, 상기 집선기의 각각의 제 2 프로세서는, (11)상기 집선기가 설치되는 단일의 전력 공급 서브스테이션과 관련된 에너지 평형의 실행, (14)접속된 계기의 각각의 작업 상태의 일정한 모니터링과 상기 계기의 자가진단이 고장을 나타내는 경우 경고 신호를 제공하는 추가 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  17. 제16항에 있어서, 상기 각 집선기의 제 2 프로세서는, 상기 에너지 평형과 연관하여, (11)임의의 인가되지 않은 회수를 검출하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  18. 제1항에 있어서, 새로운 계기의 존재가 통보되었을 때, 상기 집선기가 상기 반복 경로의 자동 식별 기능을 수행하는,
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 중앙 제어 및 감시 유닛은, (8)접속해제, 재접속, 중지, 지불 지연 및 계약 변경 동작의 자동 관리, (10)전기식 시스템의 요구(정전이나 일시적 과부하)에 의한 전원 공급의 선택적 차단, (26)운영 프로그램을 다운로드하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 중앙 제어 및 감시 유닛은 지불 상태에서의 동작 기능 (9)를 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  21. 제19항에 있어서, 상기 중앙 제어 및 감시 유닛은, 인증키로 PLC 통신의 안전 및 보안 중 하나 이상을 행하는 기능 (21)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  22. 제19항에 있어서, 상기 중앙 제어 및 감시 유닛은 서버 및 네트워크 중 하나 이상의 동작 데이터를 표시하는 기능 (17)을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
  23. 제1항, 제2항, 제15항 및 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 제어 및 감시 유닛은 상기 집선기 및 전기 계기와 공조하여 이들 3개의 요소들 간의 통신 네트워크에서 네트워크의 소유자가 아닌 주체에 의해 구현되는 서비스 정보의 양방향 전송을 행하는 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는
    분산된 타겟 사용자의 원격 제어 및 데이터의 원격 획득을 위한 시스템.
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