KR100970103B1 - 전력선통신을 이용한 지중 구간에서의 원격검침시스템 - Google Patents

전력선통신을 이용한 지중 구간에서의 원격검침시스템 Download PDF

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Abstract

전력선통신을 이용하여 전력량계를 원격검침하는 원격검침시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 원격검침시스템은 지상 변압기에 설치되어 전력량계로부터 저압선을 통해 전송되는 검침 데이터를 고압선으로 전송하는 데이터 전달 장치, 및 지상 변압기 또는 지상 개폐기에 설치되어 데이터 전달 장치에 의해 고압선을 통해 전송되는 데이터를 수신하여 원격 검침 서버로 전송하는 중앙제어장치를 포함한다.

Description

전력선통신을 이용한 지중 구간에서의 원격검침시스템{AUTOMATIC METER READING SYSTEM IN UNDERGROUND DISTRIBUTION LINE USING POWER LINE COMUNICATION}
본 발명은 전력선통신을 이용한 지중구간에서의 원격검침시스템에 관한 것이다.
검침원에 의한 전기, 가스 및 물 등의 설비 계량기의 검침 수행에 따른 문제점을 해결하기 위해 원격검침시스템을 개발하기 위한 노력이 활발히 행해지고 있다.
최근 일반주택과 집합건물 (예컨대, 아파트, 연립, 및 공동주택)의 세대별 원격검침을 수행하기 위하여 지그비 (Zigbee) 등을 이용한 무선통신방식, 또는 필드버스(Field bus) 및 전력선통신(PLC: Power Line Communication) 등을 이용한 유선통신방식이 채용되었다.
이를 위해 고정식 유무선 통신네트워크가 구축되고 있고, 검침서버로의 데이 터 전송을 위한 이동통신망 등을 이용한 원격검침시스템이 개발되고 있다.
무선통신방식의 원격검침시스템은 복잡한 주거환경이나 계량기의 설치위치에 따라 통신성공률이 변동되고 따라서 지역적인 제한성을 갖는다.
또한 무선통신방식의 원격시스템에 있어서 매 순간 적산 수치를 지속적으로 전송 해야 하는 계기는 전력 공급을 위한 별도의 전원이나 배터리가 필요하고 특히 배터리가 필요한 계기는 검침원이 직접 배터리를 교체할 필요가 있었다.
유선통신방식의 원격검침시스템은 검침통신회선 구축을 위한 상당한 초기 비용과 시간을 소요하고 기존 아파트, 공동주택 또는 단독 수용가에 적용하기는 곤란하였다.
따라서 기존에 포설된 전력선을 이용할 수 있는 전력선통신방식의 원격검침시스템이 개발되고 있다.
도 1은 종래의 전력선통신을 이용한 원격검침시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면 종래의 전력선통신을 이용한 원격검침시스템(1)은 전력량계(10), 데이터집중장치(20) (DCU: Data Concentration Unit), 프런트 엔드 프로세서(30) (FEP: Front End Processor), 및 원격 검침 서버(40)로 구성된다.
상기 전력량계(10)는 각 가정마다 설치되어, 수도, 전기, 가스 등의 사용량과 같은 검침 데이터를 검침하고 전력선통신을 이용하여 검침된 검침 데이터를 변대주에 설치되어 있는 데이터 집중장치(20)로 전송한다.
상기 데이터집중장치(20)는 전력선통신을 이용하여 상기 전력량계(10)로부터 검침 데이터를 주기적으로 수집하며 수집된 검침 데이터를 인터넷망과 프런트 엔드 프로세서(30)를 거쳐 원격 검침 서버(40)에 전송한다.
상기 프런트 엔드 프로세서(30)는 네트워크 인터페이스 기능을 제공한다. 프런트 엔드 프로세서(30)는 PC (Personal Computer) 또는 원격 검침 서버(40)의 부하를 줄이기 위해 사용될 수 있다.
상기 원격 검침 서버(40)는 상기 프런트 엔드 프로세서(30)로부터 검침 데이터를 수신하고 수신된 검침 데이터를 바탕으로 요금을 산출한다.
상기와 같은 종래의 전력선통신을 이용한 원격검침시스템을 지중선에 적용하는 데는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 지중선의 경우 가공선에 비해 하나의 변압기로부터 수전 받는 전압 수용가의 수가 적고 각 지상변압기에 설치되는 데이터집중장치(20)로부터 검침 데이터를 수집하기 위하여 부호분할다중접속(Code Division Multiple Access: CDMA) 네트워크나 하이브리드 파이버/동축 케이블(Hybrid Fiber/Coaxial cable: HFC) 망과 같은 네트워크를 이용하는 경우에는 통신비 부담이 크다.
둘째, HFC망이 이미 연결되어 있는 주상변압기와는 달리 지상변압기에 다른 통신네트워크를 연결하기 위해서는 통신선 매설이 필요하기 때문에 상당한 통신선 설치 비용 및 운영비용이 소요된다.
셋째, 지중선에 상기 원격검침시스템을 적용하기 위해서는 유지, 관리, 및 보안을 위해 데이터집중장치(20)를 지상변압기 내부에 설치해야 한다.
그러나 데이터집중장치(20)는 각 수용가의 검침 데이터와 변압기 감시 데이 터를 수집하는 검침 데이터 수집모듈 (DGU: Data Gathering Unit), 전력선통신장비의 등록, 상위 망 관리서버(Network Management System Manager)로의 간이망관리프로토콜(SNMP: Simple Network Management Protocol) 데이터 전송 등의 관리를 담당하는 SNMP Agent모듈(Element management Unit), 하위 전력선통신 Slave 모뎀 및 계량기 내장형 전력선통신 모듈과의 통신을 담당하는 전력선통신 Master 모뎀, 망사업자의 네트워크 연결을 위한 케이블모뎀, 데이터집중장치의 유지 및 관리의 편의를 위한 IP 공유기 등과 같은 모듈화 되어 있어 지상변압기 내부에 설치하기에는 어려움이 있다.
넷째, 상기 원격검침시스템은 전력선으로 통신신호를 전송하기 위한 신호연결장치를 전력선에 연결하기 위해 전력선의 절연피복을 제거하고 전력선에 집적 연결한다. 따라서 전력선의 절연피복이 두꺼운 경우 신호연결장치를 전력선에 연결함에 있어 시스템 안정성에 문제가 있을 수 있고 복잡성을 일으킬 수도 있다. 또한 전송선로의 종류가 서로 다른 고압선과 저압선으로 구성된 지중구간에 상기 원격검침시스템을 적용하기 어려울 수 있다.
따라서, 지중선로에서 원격검침을 수행하기 위해서는 외부망과의 연동을 위한 통신선 포설을 요하지 않는 원격검침시스템이 필요하며, 여러 개의 지상변압기 전원공급영역의 검침정보를 지중전력선을 이용하여 하나의 중앙제어장치에 수집하여 검침할 수 있는 방법의 개발이 요구된다.
본 발명의 일 태양은 지중선에서 전력선 통신을 이용하여, 데이터집중장치를 대체하는 하나의 중앙제어장치로써 다수의 지상변압기 전원 공급 영역에 존재하는 복수개의 전력량계로부터 검침 데이터를 수신함으로써 원격검침을 가능하게 하는 전력선통신을 이용한 지중구간에서의 원격검침시스템을 제공한다.
또한 본 발명의 일 태양은 고압선과 저압선간에 리피터 및 라인 브리지를 적어도 하나 설치하여 넓은 범위의 지중선에서의 원격검침을 가능하게 하는 전력선통신을 이용한 지중구간에서의 원격검침시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 각각이 복수의 전력량계와 연결되어 있는 복수의 지상변압기로 이루어진 전력선통신 망내에서 전력선통신을 이용하여 전력량계를 원격검침하는 원격검침시스템이 제공되고 상기 지상 변압기 또는 지상 개폐기에 설치되어 상기 전력량계로부터 저압선을 통해 전송되는 검침 데이터를 고압선으로 전송하는 데이터 전달 장치; 및 상기 지상 변압기, 지상 개폐기, 및 수용가 외벽에 설치된 입상관 중 적어도 하나에 설치되어 상기 데이터 전달 장치에 의해 상기 고압선을 통해 전송되는 데이터를 수신하여 원격 검침 서버로 전송하는 중앙제어장치를 포함한다.
상기 데이터 전달 장치는 라인 브리지 및 리피터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 라인 브리지는 저압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 저압 임피던스 매칭회로, 상기 저압선으로부터 데이터만을 추출하는 대역통과 필터, 고압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 고압 임피던스 매칭회로, 및 상기 고압선에 데이터 신호를 공급하기 위한 커플러를 포함할 수 있다.
상기 리피터는 저압선으로부터 공급되는 전압으로부터 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트, 상기 저압선에 연결되어 상기 저압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드, 고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드, 고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로, 상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈, 외부 모뎀 연계용의 Ethernet인터페이스, UART인터페이스, 및 시리얼 통신인터페이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신인터페이스, 및 계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기를 포함할 수 있다.
상기 중앙제어장치는 저압선으로부터 공급되는 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트, 상기 저압선에 연결되어 상기 저압선의 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드, 고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날 로그 프론트 엔드, 고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로, 상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈, 계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기, 외부 모뎀 연계용의 Ethernet인터페이스, UART인터페이스, 및 시리얼 통신인터페이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신인터페이스, 및 전력선통신 모뎀의 관리, 전력선통신 데이터의 처리, 원격검침 데이터와 변압기 감시 데이터의 수집 및 공유기 기능을 갖는 마이크로 콘트롤러를 포함할 수 있다.
상기 리피터는 데이터를 버스를 통해 외부망에 전송하는 Ethernet 콘트롤러, UART콘트롤러, 및 시리얼 통신 콘트롤러 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 중앙제어장치는 데이터를 버스를 통해 외부망에 전송하는 Ethernet 콘트롤러, UART콘트롤러, 및 시리얼 통신 콘트롤러 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 전력선통신 모듈은 전력선통신을 수행하기 위한 데이터 인터페이스를 포함한 핵심 변복조기, 전력선통신 신호의 연산을 담당하는 연산 프로세서, 아날로그 신호와 디지털 신호 상호간의 변환을 수행하는 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기, 상기 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기의 기준 주파수를 생성하는 low jitter PLL, 및 수신신호의 레벨을 검출하고 크기를 조정하는 AGC(Automatic Gain Controller)를 포함할 수 있다.
상기 전력선통신 모듈은 전력선통신을 수행하기 위한 데이터 인터페이스를 포함한 핵심 변복조기, 전력선통신 신호의 연산을 담당하는 연산 프로세서, 아날로그 신호와 디지털 신호 상호간의 변환을 수행하는 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기, 상기 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기의 기준 주파수를 생성하는 low jitter PLL, 및 수신신호의 레벨을 검출하고 크기를 조정하는 AGC(Automatic Gain Controller)를 포함할 수 있다.
상기 마이크로 콘트롤러는 디지털 신호의 처리를 담당하는 마이크로 프로세스 유니트, 상기 마이크로 프로세스 유니트에 연결되어 정전 시 미리 저장된 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 롬, 및 상기 마이크로 프로세스 유니트에 연결되어 전력선통신 정보, 검침정보 및 변압기의 정보를 일시적으로 저장하는 램을 포함할 수 있다.
본 발명은 지중선에서 전력선 통신을 이용하여, 모듈화된 데이터집중장치의 각각의 모듈의 기능이 집적화되어 지상개폐기 또는 지상변압기의 함체에 내장가능한 하나의 중앙제어장치로써 복수개의 지상변압기 전원 공급영역에 존재하는 복수의 전력량계로부터 검침 데이터를 수신함으로써 원격검침을 수행할 수 있다.
또한 본 발명은 고압선과 저압선간에 리피터 및 라인 브리지를 적어도 하나 설치하여 넓은 범위의 지중선에서의 원격검침을 가능하게 한다.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 지중구간에서의 원격검침시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 원격검침시스템(2)은 전력량계(10), 중앙제어장치(50), 및 리피터(60)를 포함한다.
상기 중앙제어장치(50)는 개폐기(S)에 위치하여 다수의 지상변압기(T)로부터 전송된 검침 데이터, 및 전력선통신 관리정보와 이더넷통신 데이터를 함께 수집한다.
중앙제어장치(50)는 상기 수집한 데이터를 프런트 엔드 프로세서(30) (FEP: Front End Processor) 및 원격 검침 서버(40)로 전송할 수 있다.
상기 리피터(60)는 지상변압기(T)에 위치하여 저압 수용가의 검침 데이터, 및 전력선통신 관리정보와 변압기 감시 데이터가 각각의 지상변압기의 고압전력선을 통해 전송될 수 있도록 전력을 차단하고 상기 데이터만을 등화, 증폭, 식별, 또 는 재생한다.
상기 리피터(60)는 지상변압기(T)에 위치하는 경우를 도시하였으나 본 발명은 이에 제한되지 않고 지상개폐기(S)에 위치될 수 있고 이하 마찬가지이다.
리피터(60)에 의하여 서로 다른 지상변압기 전원공급 영역사이에도 전력선통신이 가능하게 되고 상기 데이터를 중앙제어장치로 전송할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격검침시스템(2)은 리피터(60) 대신 라인 브리지를 사용할 수 있다. 다만 라인 브리지는 데이터 신호의 증폭 기능이 없기 때문에 데이터 신호의 감쇠가 일어나는 원거리 보다는 데이터 신호의 감쇠를 무시할 수 있는 근거리에 주로 사용될 수 있다.
도 3(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 리피터없이 라인 브리지만이 이용되고 중앙제어장치가 개폐기에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면이다.
도 3(a)를 참조하면, 지상변압기(T)의 감시를 위해 지상변압기 내부에 기 포설된 광케이블이나 동축케이블을 이용하여 외부망과 연계할 수 있도록 지상개폐기(S)에 중앙제어장치(50)가 설치되고 지상변압기(T)에 라인 브리지(70)가 설치된다.
중앙제어장치(50)가 지상개폐기(S)내에 설치되어 있는 것으로 도시하고 있지만 중앙제어장치(50)는 지상개폐기(S), 지상변압기(T), 및 수용가 외벽에 설치된 입상관 중 적어도 하나에 설치될 수 있고 이하 마찬가지이다.
중앙제어장치(50)는 각각이 복수의 전력량계와 연결되어 있는 복수의 지상변압기로 이루어진 전력선통신 망내에 하나의 지상개폐기(S) 또는 지상변압기(T)에만 설치될 수 있다.
예컨대 도 3(a)에 도시된 바와 같이 전체 검침영역에서 하나의 지상개폐기(S) 또는 지상변압기(T)내에만 하나의 중앙제어장치(50)가 설치되고, 상기 중앙제어장치(50)가 설치된 지상변압기로부터 근접한 제 1 및 제 2 지상변압기(T)에는 저압선(LVL: Low Voltage Line)으로부터 데이터만을 추출하여 중앙제어장치(50)으로 전송하는 라인 브리지(70)가 각각 설치되어 고압선(HVL: High Voltage Line)과 저압선을 서로 연결한다.
따라서 제 1 및 제 2 지상변압기(T)와 연계된 전력량계 및 전력선통신 장치로부터 발생되는 검침 데이터 등의 데이터가 상기 라인 브리지(70)와 고압 전력선을 경유하여 중앙제어장치(50)로 수집될 수 있다.
상기 실시예에서 고압선과 저압선의 연결을 위해 지상변압기내에 라인 브리지(70) 만을 설치하는 것으로 하고 있지만, 데이터의 감쇄 및 잡음레벨이 높아 데이터 수집이 불가능할 경우 수신된 데이터를 등화, 증폭, 식별, 및 재생 한 후 중앙제어장치(50)로 전송하는 리피터(60)를 지상변압기내에 설치할 수 있다.
도 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 라인 브리지와 리피터가 모두 사용되고 중앙제어장치가 개폐기에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면이다.
도 3(b)를 참조하면, 지상개폐기(S)에 중앙제어장치(50)가, 지상변압기(T)에 라인 브리지(70), 및 리피터(60)가 설치된다.
이 경우 전체 검침영역에서 하나의 지상개폐기(S) 또는 지상변압기(T)내에만 하나의 중앙제어장치(50)가 설치되고, 상기 중앙제어장치(50)가 설치된 지상변압기와의 데이터 통신이 양호한 제 1 및 제 2 지상변압기(T)에는 저압선으로부터 데이터만을 추출하여 중앙제어장치(50)로 전송하는 라인 브리지(70)가 각각 설치되어 고압선과 저압선을 서로 연결한다. 상기 중앙제어장치(50)가 설치된 지상변압기와의 데이터 통신이 불량한, 즉, 데이터 신호의 감쇠를 심하게 일으키는 제 3 지상변압기에는 수신된 데이터를 등화, 증폭, 식별, 및 재생 한 후 중앙제어장치(50)로 전송하는 리피터(60)가 설치되어 있다. 리피터(60)는 검침 데이터 등 데이터의 손실을 방지하여 검침영역을 효과적으로 구성할 수 있도록 한다.
도 4(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 리피터없이 라인 브리지만이 이용되고 중앙제어장치가 저압배전선로에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면이다.
도 4(a)를 참조하면, 각 수용가에 인터넷서비스를 제공하기 위해 수용가의 인입선 근처에 설치된 망사업자의 인입선로를 이용하여 외부망과 연계할 수 있도록 하는 중앙제어장치 및 지중 저압선과 고압선간의 연계를 위한 라인 브리지(70)만이 지상변압기에 설치되어 있다.
도 4(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 라인 브리지와 리피터가 모두 사용되고 중앙제어장치가 저압배전선로에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면이다.
도 4(b)를 참조하면, 도 4(b)는 보다 넓은 영역의 검침 데이터를 수집하기 위해 라인 브리지(70)와 리피터(60)가 함께 지상변압기(T)에 설치되어 있다. 라인 브리지(70)만 설치한 이유 및 리피터(60)와 라인 브리지(70)를 함께 설치한 이유는 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조로 상기한 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
이하 도 3(a) 및 도 3(b)를 참조로 라인 브리지(70)와 리피터(60)를 사용하여 중앙제어장치(50)에 검침 데이터가 수집되는 과정을 설명한다.
먼저 도 3(a)를 참조로 리피터(60) 없이 라인 브리지(70)로부터 중앙제어장치(50)에 검침 데이터가 전송되는 경우를 설명한다.
제1 또는 제 2 지상변압기와 연계된 전력량계로부터 검침 데이터가 제 1 또는 제 2 지상변압기에 설치된 라인 브리지(70)로 수신되고 다시 커플러를 경유하여 고압선으로 전송된다. 이렇게 전송된 검침 데이터는 고압선을 통해 지상 개폐기에 설치된 커플러를 경유하여 중앙제어장치(50)로 전송된다.
요컨대, 제 1 지상변압기 또는 제 2 지상변압기로부터 전송된 검침 데이터는 고압선을 통해 직접 중앙제어장치(50)에 수집될 수 있다.
다음으로 도 3(b)를 참조로 리피터(60)를 경유하여 검침 데이터가 중앙제어장치(50)로 전송되는 경우를 설명한다.
제 3 지상변압기와 연계된 전력량계로부터 검침 데이터가 제 3 지상변압기에 설치된 리피터(60)로 수신되고 다시 커플러를 경유하여 고압선으로 전송된다. 이렇게 전송된 검침 데이터는 고압선을 통해 지상 개폐기에 설치된 커플러를 경유하여 중앙제어장치(50)로 전송된다.
요컨대, 제 3 지상변압기로부터 전송된 검침 데이터는 고압선으로 전송되기 전에 리피터(60)를 통하여 등화, 증폭, 식별, 및 재생을 거칠 수 있다.
따라서 중앙제어장치(50)가 설치된 지상 개폐기로부터 제 3 지상변압기가 다소 거리가 먼 경우 일어날 수 있는 검침 데이터 신호의 감쇄를 보상할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라인 브리지의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 라인 브리지(70)는 저압선 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 저압 임피던스 매칭회로(71), 저압선으로부터 데이터만을 추출하는 대역통과 필터(72), 고압선 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 고압 임피던스 매칭회로(73), 및 고압선에 데이터 신호를 공급하기 위한 커플러(74)로 구성된다.
수용가에 설치된 전력량계와 제 2지상변압기로부터 전송되는 데이터 신호는 저압선과 연결된 저압 임피던스 매칭회로(71)와 대역통과 필터(72)에 의해 노이즈로부터 차단되어 고압 임피던스 매칭회로(73) 및 커플러(74)로 전달된다. 커플러(74)를 통과한 데이터 신호는 고압선으로 공급되어 중앙제어장치(50)로 전송된다.
이와 같이, 상기 라인 브리지(70)는 고압 임피던스 매칭회로(73), 대역통과 필터(72), 저압 임피던스 매칭회로(71), 및 커플러(74)를 포함함으로써, 양방향 데이터 전송을 수행할 수 있다. 또한 다수의 검침 영역 간에 라인 브리지(70)를 설치하여 그 다수의 검침 영역에 설치된 다수의 전력량계로부터 전송되는 검침 데이터를 하나의 중앙제어장치(50)에서 수집하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리피터의 블록도이다.
도 6을 참조하면, 리피터(60)는 저압선으로부터 공급되는 AC 86∼260V의 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트(61), 저압선에 연결되어 저압선으로부터 공급된 선로전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드(LV-AFE)(62), 고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 선로전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드(MV-AFE)(63), 고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로(64), 아날로그 프론트 엔드(62 및 63)에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈(65), 계기용 변압기(PT)와 변류기(CT)로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기(ADC)(66)를 포함한다.
리피터(60)는 데이터를 버스를 통해 (도시 안된) 외부망에 전송하는 Ethernet 콘트롤러(68a), UART콘트롤러(68b), 및 시리얼 통신 콘트롤러(68c)를 더 포함할 수 있다.
전력선통신 모듈(65)은 전력선통신을 수행하기 위한 데이터 인터페이스를 포함한 핵심 변복조기 (미도시), 전력선통신 신호의 연산을 담당하는 32bit RISC(Reduced Instruction Set Computer) 프로세서 (미도시), 아날로그 신호와 디지털 신호 상호간의 변환을 수행하는 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기와 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기의 기준 주파수를 생성하는 low jitter PLL, 및 수신신호의 레벨을 검출하고 크기를 조정하는 AGC(Automatic Gain Controller)를 포함한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중앙제어장치의 블록도이다.
도 7을 참조하면, 중앙제어장치(50)는 저압선으로부터 공급되는 AC 86∼260V 의 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트(51)와, 저압선에 연결되어 저압선의 선로전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드(LV-AFE)(52), 고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 선로전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드(MV-AFE)(53), 고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로(54), 아날로그 프론트 엔드(52및 53)에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈(55), 계기용 변압기(PT)와 변류기(CT)로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기(ADC)(56), 및 전력선통신 장치의 관리, 데이터 신호 처리, 원격검침 데이터와 변압기 감시 데이터의 수집 및 공유기 기능을 담당하는 마이크로 콘트롤러(57)를 포함한다.
중앙제어장치(50)는 상기 마이크로 콘트롤러(57)를 통해 신호 처리된 데이터를 버스를 통해 (도시 안된) 외부망에 전송하는 Ethernet 콘트롤러(58a), UART콘트 롤러(58b), 및 시리얼 통신 콘트롤러(58c)를 더 포함할 수 있다.
전력선통신 모듈(55)은 전력선통신을 수행하기 위한 데이터 인터페이스를 포함한 핵심 변복조기 (미도시), 전력선통신 신호의 연산을 담당하는 32bit RISC(Reduced Instruction Set Computer) 프로세서 (미도시), 아날로그 신호와 디지털 신호 상호간의 변환을 수행하는 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기와 디지털-아날로그 및 아날로그-디지털 변환기의 기준 주파수를 생성하는 low jitter PLL, 및 수신신호의 레벨을 검출하고 크기를 조정하는 AGC(Automatic Gain Controller)를 포함한다.
마이크로 콘트롤러(57)는 전력선통신 모뎀의 관리, 전력선통신 데이터 처리, 원격검침 데이터와 변압기 감시 데이터의 수집 및 공유기 기능을 갖는다.
마이크로 콘트롤러(57)는 디지털 신호의 처리를 담당하는 마이크로 프로세스 유니트 (미도시), 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)에 연결되어 정전 시 미리 저장된 필요 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 롬 (미도시), 및 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)에 연결되어 전력선통신 정보, 검침정보 및 변압기의 정보를 일시적으로 저장하는 램 (미도시)을 포함한다.
보다 구체적으로는 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)는 먼저, 초기 설정 시 검침 영역내의 모든 전력량계와 그 전력량계에 설치된 전력선통신 모듈의 식별코드(ID)를 상위 서버 (미도시)로부터 수신하여 램 (미도시)에 관리 리스트로 저장한다. 상기 식별코드는 수동으로 직접 램 (미도시)에 저장할 수도 있다.
이후 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)는 새로이 설치되는 전력량계와 새 로 설치되는 전력량계에 설치된 전력선통신 모듈의 식별코드(이하 새로운 식별코드)를 수신하여 그 식별코드를 램에 저장되어 있는 전력선통신 모듈 관리리스트와 비교한다.
상기 새로운 식별코드가 관리리스트에 포함된 하나의 식별코드와 일치하면 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)는 새로운 식별코드의 최초 인식 일시와 함께 새로운 식별코드를 램 (미도시)에 저장하고 전력선통신 모듈(55)와 기존의 전력량계 및 새로이 설치된 전력량계내에 포함된 전력선통신 모듈이 주기적으로 데이터 통신을 할 수 있도록 한다.
만일 새로운 식별코드가 관리리스트에 포함된 하나의 식별코드와 일치하지 않으면, 즉 그러한 식별코드가 관리리스트에 없으면, 마이크로 프로세스 유니트 (미도시)는 전력선통신 모듈(55)과 새로이 설치된 전력량계내에 포함된 전력선통신 모듈간의 데이터 통신을 허가하지 않는다.
그리고, 마이크로 프로세스 유니트는 소정의 설정 시간마다 모든 전력량계로부터 검침 데이터를 순차적으로 수신, 연산, 및 저장할 수 있다. 예컨대 마이크로 프로세스 유니트는 각각의 전력량계의 각각의 식별코드와 연계하여 전월 지침치, 현재 지침치, 전압치, 전류치, 전력치, 디맨드치, 역율치 등을 포함하는 검침 데이터를 전력량계로부터 수집하여 램에 저장할 수 있다. 또한 마이크로 프로세스 유니트는 (도시 안된) 상위 검침센터로부터의 요청이 있는 경우 램에 저장된 검침 데이터를 상위 검침센터로 전송한다.
또한, 마이크로 프로세스 유니트는 실시간 원격 검침 수행시 각각의 지상 변 압기로부터 전송되는 전력치를 합산하여 지상 변압기의 용량에 대한 부하관리를 수행할 수 있고 각각의 지상 변압기로부터 전송되는 전류치를 합산하여 지상 변압기 부하관리 및 불평형관리를 실시간으로 수행할 수도 있다.
더욱이, 마이크로 프로세스 유니트는 각각의 전력량계로부터 전송되는 전압치 또는 전력치가 영(Zero)이 되었을 경우 즉시 상위 검침센터로 하여금 정전 정보를 전력회사에 알려주도록 할 수 있다.
상기 중앙제어장치(50)로 수신되는 모든 데이터는 근거리무선통신 인터페이스 및 원거리통신인터페이스를 통해 전송될 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 전력선통신을 이용한 원격검침시스템의 구성도;
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 지중구간에서의 원격검침시스템을 도시한 도면;
도 3(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 리피터없이 라인 브리지만이 이용되고 중앙제어장치가 개폐기에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면;
도 3(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 라인 브리지와 리피터가 모두 사용되고 중앙제어장치가 개폐기에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면;
도 4(a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 리피터없이 라인 브리지만이 이용되고 중앙제어장치가 저압배전선로에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면;
도 4(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력선통신을 이용한 원격검침시스템에 있어서 라인 브리지와 리피터가 모두 사용되고 중앙제어장치가 저압배전선로에 설치되어 있는 원격검침시스템을 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 라인 브리지의 구성도;
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리피터의 블록도; 및
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중앙제어장치의 블록도.

Claims (10)

  1. 전력선통신을 이용하여 전력량계를 원격검침하는 원격검침시스템으로서,
    지상 변압기에 설치되어 상기 전력량계로부터 저압선을 통해 전송되는 검침 데이터를 고압선으로 전송하는 데이터 전달 장치; 및
    지상 변압기, 지상 개폐기, 및 수용가 외벽에 설치된 입상관 중 적어도 하나에 설치되어 상기 데이터 전달 장치에 의해 상기 고압선을 통해 전송되는 데이터를 수신하여 원격 검침 서버로 전송하는 중앙제어장치를 포함하고,
    상기 데이터 전달 장치는 라인 브리지 및 리피터 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 라인 브리지는, 저압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 저압 임피던스 매칭회로, 상기 저압선으로부터 데이터만을 추출하는 대역통과 필터, 고압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 고압 임피던스 매칭회로, 및 상기 고압선에 데이터 신호를 공급하기 위한 커플러를 포함하는 원격검침시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 리피터는,
    저압선으로부터 공급되는 전압으로부터 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트,
    상기 저압선에 연결되어 상기 저압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드,
    고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드,
    고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로,
    상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈,
    외부 모뎀 연계용의 Ethernet인터페이스, UART인터페이스, 및 시리얼 통신인터페이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신인터페이스, 및
    계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기를 포함하는 원격검침시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙제어장치는,
    저압선으로부터 공급되는 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트,
    상기 저압선에 연결되어 상기 저압선의 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드,
    고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드,
    고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로,
    상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈,
    계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기,
    외부 모뎀 연계용의 Ethernet인터페이스, UART인터페이스, 및 시리얼 통신인터페이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신인터페이스, 및
    전력선통신 모뎀의 관리, 전력선통신 데이터 처리, 원격검침 데이터와 변압기 감시 데이터의 수집 및 공유기 기능을 갖는 마이크로 콘트롤러를 포함하는 원격검침시스템.
  6. 각각이 복수의 전력량계와 연결되어 있는 복수의 지상변압기로 이루어진 전력선통신 망내에서 전력선통신을 이용하여 전력량계를 원격검침하는 원격검침시스템으로서,
    상기 지상 변압기 또는 지상개폐기에 설치되어 상기 전력량계로부터 저압선을 통해 전송되는 검침 데이터를 고압선으로 전송하는 데이터 전달 장치; 및
    상기 지상 변압기, 지상 개폐기, 및 수용가 외벽에 설치된 입상관 중 적어도 하나에 설치되어 상기 데이터 전달 장치에 의해 상기 고압선을 통해 전송되는 데이터를 수신하여 원격 검침 서버로 전송하는 중앙제어장치를 포함하고,
    상기 데이터 전달 장치는 라인 브리지 및 리피터 중 적어도 하나를 포함하며,
    상기 라인 브리지는, 저압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 저압 임피던스 매칭회로, 상기 저압선으로부터 데이터만을 추출하는 대역통과 필터, 고압선에 인가되는 전압을 차단하고 임피던스를 정합시켜주는 고압 임피던스 매칭회로, 및 상기 고압선에 데이터 신호를 공급하기 위한 커플러를 포함하는 원격검침시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 리피터는,
    저압선으로부터 공급되는 전압으로부터 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트,
    상기 저압선에 연결되어 상기 저압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드,
    고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드,
    고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로,
    상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈,
    외부 모뎀 연계용의 Ethernet인터페이스, UART인터페이스, 및 시리얼 통신인터페이스 중 적어도 어느 하나를 포함하는 통신인터페이스, 및
    계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기를 포함하는 원격검침시스템.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 중앙제어장치는,
    저압선으로부터 공급되는 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압을 생성하는 스위칭 파워 유니트,
    상기 저압선에 연결되어 상기 저압선의 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 저압 아날로그 프론트 엔드,
    고압선에 연결되어 고압선으로부터 공급된 전압은 차단하고 데이터 만을 추출하는 고압 아날로그 프론트 엔드,
    고압의 유입으로 인한 손상을 방지하기 위한 고압보호회로,
    상기 저압 아날로그 프론트 엔드 및 고압 아날로그 프론트 엔드에 의해 추출된 데이터를 특정주파수로 필터링, 동조, 및 증폭하는 전력선통신 모듈,
    계기용 변압기와 변류기로부터 변압기신호를 디지털로 변환하는 아날로그디지털 변환기,
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