KR100994547B1 - 모자 원격 검침 시스템 및 그의 데이터 전송 방법 - Google Patents

모자 원격 검침 시스템 및 그의 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모자 원격 검침 시스템 및 그의 데이터 전송 방법에 관한 것으로, 원격검침 시스템의 자검침기와 모검침기 사이에 고속 PLC 통신 방식을 이용하여 전송 속도 및 데이터 처리 속도 향상을 통해 모검침기 1대에 자검침기 수십 대에서 수백 대까지 설치된 환경에서도 모자 원격 검침 시스템을 구현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 현재 사용되는 시리얼 통신방식의 단점인 구축 비용 및 시공의 불편함을 보완하기 위해 동축 케이블을 이용한 비접촉식 커플링 방식을 사용하여 주 배전반을 구성함으로써 원격 검침 시스템 구축의 편리성 및 안정성을 향상할 수 있다.
동축케이블, 비접촉식 커플러, 모자 원격검침 시스템

Description

모자 원격 검침 시스템 및 그의 데이터 전송 방법{Remote Meter Reading System and its data transfer method}
본 발명은 아파트형 공장, 대형 상가단지, 아파트 단지 및 오피스텔 등과 같이 단일 건물 내에 전력 수용가가 밀집된 지역에서 고압 1차측 MOF(Metering Out Fit)에 연결된 모검침기와 주 배전반 2차측 말단에서 분기되어 다수의 자검침기가 설치된 전력설비의 검침 데이터를 신속하게 상위 서버로 전송하는 모자 원격 검침 시스템의 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
현재 원격검침 시스템은 시리얼 통신(RS-422/485)을 이용한 방식과 무선통신(지그비 또는 RF) 또는 저속 전력선 통신(PLC)을 이용하고 있으나, 아파트 단지 내 주전기실의 다양한 현장 설치 환경에 따라 각각의 방법의 사용에 문제가 발견되었다.
시리얼 통신을 이용한 원격 검침 시스템은 모검침기(100) 및 자검침기(110)에 시리얼 통신 모듈을 구축하고, 각 통신모듈을 연결하는 케이블을 시공한 유선 통신 시스템으로서 신뢰성 있는 데이터 전송이 가능하다(도 1a참조).
하지만, 유선 통신의 특성상 각각의 구성 장치(모검침기, 자검침기 및 주 배전반 등)를 케이블을 통해 연결해야 하며, 상기 케이블이 신설되는 장치마다 별도의 통신모듈을 구축하는 데에 있어서 배관/배선 시공비가 소요되며, 거리가 멀 경우에는 구축 비용이 더욱 많이 소요될 뿐만 아니라 시공상의 불편함이 발생한다.
무선 통신을 이용한 원격 검침 시스템은 모검침기(100)와 자검침기(110) 간에 근거리 무선 통신 방식인 지그비(Zigbee) 방식을 도입한 시스템으로서, 하나 이상의 자검침기(110)가 주 배전반(120)과는 전력선으로 연결되어 전력을 공급받으면서, 검침 데이터는 무선 통신을 사용하여 모검침기(100)로 전송한다(도 1b참조).
하지만, 무선 통신의 특성상 모검침기(100)와 자검침기(110) 간의 거리가 멀어지거나 공간이 분리되는 환경에서는 무선의 통신거리 극복을 위해 모검침기(100)와 자검침기(110) 중간에 무선 중계기(미도시)를 추가로 설치하는데, 이때 무선 중계기를 설치하기 위해서 별도의 자재비, 공사비가 소요되는 단점이 발생한다.
저속 전력선 통신(9.6Kbps이하;PLC)을 이용한 원격 검침 시스템은 모검침기(100)와 자검침기(110)에 저속 전력선 통신 모듈을 구성하여 전력선을 통해 자검침기(110)의 검침 데이터를 주 배전반을 매개로 모검침기(100)로 전송한다. (도 1c참조)
이때, 전력계통 구조상 고압구간 쪽에 설치되는 모검침기(100)와 저압구간 쪽에 설치되는 자검침기(110) 사이에 주변압기(MTR,130)가 위치하여 PLC 신호가 변압기를 통과할 수 없어 PLC 통신이 이루어질 수 없는 문제를 극복하고자 모검침 기(100)에서 저압이 공급되는 주배전반(120) 쪽으로 약 20M 내외로 별도의 전력선 케이블(4조)을 포설하여야 하는데, 이에 따른 전력선 케이블의 포설에 따른 추가비용이 발생하며, 전력선 케이블에 의한 전기 안전사고가 발생하는 위험 요소가 증가하는 문제가 있다.
또한, 전력선 케이블 포설 작업 자체가 활선 상태에서 시행되기 때문에 작업자의 인명피해가 발생할 수 있으며, 단선 후 작업을 할 경우에는 사전 수용가의 협조 및 이해 등을 구하는 복잡한 절차가 발생한다.
그리고, 아파트형 공장, 대형 상가단지, 아파트 단지 또는 오피스텔 등과 같이 검침해야할 자 수용가가 수십 대에서 수백 대일 경우 데이터 처리속도가 낮은 저속 PLC 방속은 상기와 같은 지역의 수십대 이상의 다수 자검침기가 존재하는 곳에서는 시스템 구성 자체가 불가능한 단점이 있다.
따라서, 신뢰성 있는 유선 통신의 단점을 극복하고, 검침 대상의 자검침기의 수가를 수백 대까지 구현하여 신속한 데이터 전송이 가능한 원격검침 시스템이 요구된다.
본 발명은 종래 기술의 불편함을 해결하고 좀더 경제적인 시스템을 구성하고자 고속 PLC 기술과 비접촉 커플링 방식을 응용하여 기존에 8대 까지만 구성 가능했던 자검침기를 수십 대에서 수백 대까지 구성할 수 있는 모자 원격 검침 시스템의 데이터 전송 방법을 제공하는 데에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 모자 원격 검침 시스템의 데이터 전송 방법은 하나 이상의 자검침기가 연결되는 주 배전반에 비접촉식 커플러를 설치하고, 주 배전반과 모검침기를 동축케이블로 연결하여 수백 개의 자검침기로부터 수집된 검침 데이터를 신속하고 신뢰성 있게 전송할 수 있다.
본 발명은 모자 원격 검침 시스템에 관한 것으로 저압 검침 데이터를 검침하는 자검침기를 포함하고, 하나 이상의 상기 자검침기와 고속 전력선 통신으로 연결하고, 비접촉식 커플링 방식으로 상기 전력선 통신의 전력선 케이블과 동축케이블을 연결하여 상기 검침 데이터를 수집 및 전송하는 주 배전반을 포함하며, 상기 주 배전반과 동축케이블로 연결되어 상기 검침 데이터를 수집하고, 수집된 상기 검침 데이터를 고압의 검침 데이터와 혼합하여 유무선 통신으로 연결된 상위 서버로 전송하는 모검침기를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 검침 데이터는 수용가 전력 사용량 및 공동 전력 사용량을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 자검침기는 전력 사용량을 검침하는 계량부를 포함하며, 상기 계량부에 의해 검침 된 검침 데이터를 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 검침 데이터를 전력선 케이블를 매개로 상기 주 배전반으로 전송하는 고속 전력선 통신 모듈을 포함하며, 상기 계량부, 저장부 및 고속 전력선 통신 모듈을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 주 배전반은 상기 자검침기로부터 전송되는 고속 전력선 통신 신호를 추출하는 비접촉식 커플러를 포함하고, 상기 비접촉식 커플러와 동축케이블로 연결되어 상기 고속 전력선 통신 신호를 분배하는 신호 분배기를 포함하며, 상기 다수의 자검침기의 전력 공급을 차단하는 차단기를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 모검침기는 상기 모검침기가 설치된 곳의 고압 전력 사용량을 검침하는 계량부를 포함하고, 동축케이블을 통해 상기 주 배전반으로부터 송신되는 데이터를 수신하는 고속 전력선 통신 모듈과 수집된 데이터를 상위 서버로 전송하는 유무선 통신 모듈로 이루어진 통신부를 포함할 수 있다. 그리고,상기 전력 사용량 및 수신된 검침 데이터를 저장하는 저장부를 포함하며, 상기 계량부, 통신부 및 저장부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 유뮤선 통신은 전력선 통신, 지그비 통신, 블루투스, RF통신 및 WLAN 중 어느 하나로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명은 모자 원격 검침 시스템의 데이터 전송 방법에 관한 것으로 수용가의 전력 사용량 및 공동 전력 사용량이 검침되는 단계를 포함하고, 상기 검침 된 데이터가 전력선 케이블을 통해 주 배전반으로 전송되는 단계를 포함하며, 상기 전송된 데이터가 비접촉식 커플링 방식으로 동축 케이블을 통해 모검침기로 전송되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 종래의 유선 통신 및 무선 통신 방식의 단점을 극복하기 위해 데이터 전송 속도를 고속으로 향상시켜 검침대상인 자검침기를 수 백대까지 확장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 원격 검침 시스템을 구현하는 데에 있어 주 배전반과 모검침기 사이에 별도의 3상 4선 전력선 대신 1조의 동축케이블을 포설하여 데이터를 전송함으로써 원격검침 시스템 구축의 편리성 및 안전성을 향상시키는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모자 원격검침 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 단일 건물 내에 전력수용가가 밀집된 지역에서 도입되는 고압(22.9kV)의 전력은 주 변압기(130)를 거쳐 저압(220~380V)의 주 배전반(120)으로 공급되고, 주 배전반(120)에 연결되어 있는 다수의 자검침기(110)를 통해 각 수용가 전력 및 공용 전력으로 사용된다.
그리고, 자검침기(110)는 검침 데이터를 수집하여 전력선을 통해 주 배전반(120)으로 전송하고, 주 배전반(120)으로 전송된 검침 데이터는 주변압기(130)와 연결된 전력선이 아닌 별도의 케이블(동축 케이블)을 사용하여 모검침기(100)로 전송한다.
이렇게 동축케이블로 수신된 다수의 검침 데이터들은 모검침기(100)가 수집한 고압 모검침 데이터와 함께 유무선 통신 모듈을 통해 상위 서버로 전송한다.
그리고, 모검침기(100)의 내부에는 동축케이블을 통해 데이터를 수신받을 수 있는 고속 전력선통신 모듈(200) 및 상위서버로 데이터를 전송할 수 있는 유무선 통신 모듈(108)을 실장하여 유선 또는 무선 통신을 통해 검침 데이터를 송수신한다.
상기 유무선 통신은 전력선 통신, 지그비 통신, 블루투스, RF통신 및 WLAN 중 선택되는 어느 하나 통신 방법으로 이루어질 수 있다.
자검침기(110)는 수용가의 사용 전력량, 가로등, 배수펄프 및 기타 공용 설비 등의 사용 전력량을 검침할 수 있으며, 고속 전력선 통신 모듈(200)을 실장하여 주 배전반(120)으로 검침 데이터를 전송한다.
자검침기(110)는 고속 전력선 통신 모듈(200)을 사용하여 주 배전반(120)과 기존에 설치되어 있는 전력 케이블을 사용함으로써 모자 원격검침 시스템 구축의 편리성을 향상시킬 수 있다.
주 배전반(120)는 자검침기(110)과 연결된 전력선 케이블에 비접촉식 커플러를 사용함으로써, 비접촉식 커플링 방법을 통해 수십 대에서 수백 대의 자검침기(110)로부터 수신한 검침 데이터를 동축 케이블(210)을 매개로 모검침기(100)로 전송한다.
좀더 자세하게, 주 배전반(120)은 기존의 저속 전력선 통신을 이용하여 데이터를 전송할 때 전력선 케이블이 주변압기(130)를 통과하지 못하여 모검침기(100)와의 연결을 별도의 전력선 케이블을 포설하는 과정에서 나타나는 문제를 해결하기 위하여 3상 4선의 전력선 케이블 대신 1조의 동축케이블(210)을 사용하여 좀 더 안전하고 저렴한 비용으로 주 배전반(120)과 모검침기(100)간의고속 통신 회선을 구성할 수 있다.
또한, 고속 전력선 통신 방식을 이용하여 데이터 처리 속도를 향상시킴에 따라 검침 대상인 자검침기(110) 수가 수대(현재 8대 이하로 사용)까지 구현되던 것을 수십 대에서 수백 대까지 구현하여 전력 수용가 밀집 지역의 환경에서 고속으로 원활하게 데이터를 전송할 수 있다.
이하, 모검침기(100), 자검침기(110) 및 주 배전반(120)의 내부 구성에 대해서 도 3a 내지 도 3c를 참조한다.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모검침기의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3a를 참조하면, 모검침기(100)는 고압의 전력을 공급받아 모검침기(100)가 연결되어 있는 장치의 전력량을 계량하는 계량부(300)와, 다수의 자검침기와 전력선 통신을 수행아여 검침 데이터를 전력선 및 동축 케이블을 매개로 전송받는 고속 전력선 통신 모듈(200) 및 동축케이블로 연결된 하나 이상의 주 배전반으로부터 전송받은 다수의 자 검침 데이터와 상기 계량부로부터 계량된 모검침 데이터를 합하여 상위 서버로 전송하는 유무선 통신 모듈(108)로 구성된 통신부, 모검침기(100)로 송수신 되는 검침 데이터 정보를 일시적으로 저장하는 저장부(310)와 계량부(300), 통신부(200,108), 저장부(310)와 연결되어 모검침기(100)의 각 부를 제어하는 제어부(320)로 구성한다.
본 발명에서는 모검침기(100)의 통신부를 고속 전력선 통신모듈(200)과 유무선 통신모듈(108)로 함에 따라 상위서버로부터 수신받는 데이터와 상위 서버로 전송하는 데이터의 혼잡을 줄일 수 있으며, 각각의 통신부(200, 108)에 적합한 모듈을 사용할 수 있다.
특히, 고속 전력선 통신모듈(200)을 실장 함에 따라 동축케이블을 통한 데이터 전송이 가능하며 1조의 동축케이블을 사용하여 다수의 검침데이터를 빠른 속도로 송수신할 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자검침기의 내부 구성을 나타낸 도면 이다.
도 3b는 도 3a에서의 제어부(320), 저장부(310)의 역할은 동일하나, 상기 계량부(300)는 고압의 전력이 아닌 주 배전반으로부터 공급받는 저압(220V-380V)의 전력을 공급받으며 자검침기와 연결되는 장치의 전력량을 검침하고, 검침된 데이터를 고속 전력선 통신을 통해 주 배전반을 통해 모검침기로 전송한다.
도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주 배전반의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 3c를 참조하면, 주 배전반은 주변압기가 감압하여 공급하는 저압 (220V~380V)의 전력을 다수의 회로 분활하고 각 회로별로 연결된 다수의 자검침기(110)로 저압 전력을 공급한다.
이에, 모검침기(100)에서 1조의 동축케이블을 매개로 수신되는 고속 전력선 통신 신호를 주 배전반에 연결된 다수의 자검침기에 전송하기 위해 한 개의 입력을 2개 이상의 출력으로 내보낼 수 있게 구성된 동축케이블 신호분배기(340)를 통해 2개 이상의 회로로 분배하여, 각 자검침기(110)로 연결된 전력선 케이블에 비접촉식 커플러(330)를 통해 비접촉 커플링 방식으로 고속 전력선 통신 신호를 전송한다.
그리고, 다수의 차단기(350)를 통해 주변압기로부터 수신되는 전압 및 다수의 자검침기(110)로 전송되는 전력을 개별적으로 차단할 수 있다.
본 발명에 의하면 기존 원격검침 시스템 구현 시 검침대상(자검침기)이 많은 환경(수십대 이상)에서는 시스템을 사용할 수 없는 단점을 극복하여 수백 대의 자검침기가 설치된 환경에서 많은 검침 데이터를 신속하게 수집할 수 있으며, 향후 실시간 요금제 등에 필요한 데이터 취득 등 다양한 부가 서비스를 접목하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존 전력선 통신 방식에서 모검침기와 자검침기 간의 통신을 위해 모검침기에서 주배전반까지 전력선 케이블을 일반적으로 약 20M 내외로 4조를 별도로 포설하는데에 있어 수반되는 케이블 자재비용 및 포설 비용의 증가와 포설 작업이 활선 상태에서 수행되는데에 따르는 피해 등을 극복하고자 동축케이블 1조를 모검침기에서 주배전반까지 포설하고 전력선 통신 모뎀으로부터 고주파 통신신호만을 추출할 수 있는 고속 전력선 통신 모뎀을 사용하여 고속 전력선 통신 신호만 동축케이블에 인가하고 이 신호를 다시 간단한 비접촉식 커플링 작업을 통해 주배전반의 2차측 전력선(자검침기로 연결되는 전력선 케이블)에 통신신호만을 인가한다.
이에 따라 전력이 흐르는 전력케이블을 직접 포설하거나 설치할 필요가 없기 때문에 전원을 차단할 필요가 없으며 활선 상태에서 작업을 하더라도 감전의 위험으로부터 안전하고, 구축비용도 전력선 케이블보다 저렴한 동축케이블 1조만 포설하기 때문에 더 경제적이며 설치작업의 편리성을 가져올 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a는 종래의 시리얼 통신을 이용한 원격검침 시스템을 나타낸 도면.
도 1b는 종래의 무선 통신을 이용한 원격검침 시스템을 나타낸 도면.
도 1c는 종래의 전력선 통신을 이용한 원격검침 시스템을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모자 원격검침 시스템을 나타낸 도면.
도 3a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 모검침기의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 3b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자검침기의 내부 구성을 나타낸 도면.
도 3c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 주 배전반의 내부 구성을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 모검침기 110 : 자검침기
102 : 시리얼 통신모듈 104 : 지그비 통신 모듈
106 : 저속 전력선 통신 모듈 108 : 유무선 통신 모듈
120 : 주 배전반 130 : 주변압기
200 : 고속 전력선 통신 모듈 210 : 동축케이블
300 : 계량부 310 : 저장부
320 : 제어부 330 : 비접촉식 커플러
340 : 신호분배기 350 : 차단기

Claims (7)

  1. 저압 검침 데이터를 검침하는 자검침기;
    하나 이상의 상기 자검침기와 고속 전력선 통신으로 연결하고, 비접촉식 커플링 방식으로 상기 전력선 통신의 전력선 케이블과 동축케이블을 연결하여 상기 검침 데이터를 수집 및 전송하는 주 배전반; 및
    상기 주 배전반과 동축케이블로 연결되어 상기 검침 데이터를 수집하고, 수집된 상기 검침 데이터를 고압의 검침 데이터와 혼합하여 유무선 통신으로 연결된 상위 서버로 전송하는 모검침기;를 포함하되,
    상기 주 배전반은
    상기 자검침기로부터 전송되는 고속 전력선 통신 신호를 추출하는 비접촉식 커플러;
    상기 비접촉식 커플러와 동축케이블로 연결되어 상기 고속 전력선 통신 신호를 분배하는 신호 분배기; 및
    상기 다수의 자검침기의 전력 공급을 차단하는 차단기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 모자 원격 검침 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 검침 데이터는
    수용가 전력 사용량 및 공동 전력 사용량을 포함하는 것을 특징으로 하는 모자 원격 검침 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 자검침기는
    전력 사용량을 검침하는 계량부;
    상기 계량부에 의해 검침 된 검침 데이터를 저장하는 저장부;
    상기 검침 데이터를 전력선 케이블를 매개로 상기 주 배전반으로 전송하는 고속 전력선 통신 모듈; 및
    상기 계량부, 저장부 및 고속 전력선 통신 모듈을 제어하는 제어부를 포함하 는 것을 특징으로 하는 모자 원격 검침 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 모검침기는
    상기 모검침기가 설치된 곳의 고압 전력 사용량을 검침하는 계량부;
    동축케이블을 통해 상기 주 배전반으로부터 송신되는 데이터를 수신하는 고속 전력선 통신 모듈과 수집된 데이터를 상위 서버로 전송하는 유무선 통신 모듈로 이루어진 통신부;
    상기 전력 사용량 및 수신된 검침 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 계량부, 통신부 및 저장부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 모자 원격 검침 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 유뮤선 통신은
    전력선 통신, 지그비 통신, 블루투스, RF통신 및 WLAN 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 모자 원격 검침 시스템.
  7. 제 1항 내지 제 3항, 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 모자 원격 검침시스템을 이용한 데이터 전송 방법에 있어서,
    수용가의 전력 사용량 및 공동 전력 사용량이 검침되는 단계;
    상기 검침 된 데이터가 전력선 케이블을 통해 주 배전반으로 전송되는 단계; 및
    상기 전송된 데이터가 비접촉식 커플링 방식으로 동축 케이블을 통해 모검침기로 전송되는 단계를 포함하는 모자 원격 검침 시스템의 데이터 전송 방법.
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