KR101034754B1 - 전력량계 및 이를 이용한 제어 방법 - Google Patents

전력량계 및 이를 이용한 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도 측정에 의한 과전류 여부를 검출하는 전력량계로, 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하여 감지 신호를 생성하는 온도 측정부, 과전류 판단 신호를 누적 데이터로 저장하는 저장부 및 상기 감지 신호에 의한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하고, 상기 저장부의 누적 데이터를 이용하여 누적 신호수가 기 설정된 기준 신호수를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
전력량계, 온도 센서

Description

전력량계 및 이를 이용한 제어 방법{WATT-HOUR METER AND CONTROL METHOD USING THE SAME}
본 발명은 온도 측정 센서를 이용하여 과전류 여부를 판단하는 전력량계 및 이를 이용한 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가정이나 공장 등에서 소비되는 전력량을 계측하기 위하여 설치하게 되는 전력량계는 그 작동 방식이나 구조에 따라 기계식 전력량계와 전자식 전력량계로 구분된다. 상기 전자식 전력량계는 기계적인 가동부가 없기 때문에 기계식 전력량계에 비해 신뢰도가 높고 안정적인 검침값을 제공할 수 있게 되며,또 회로의 집적화를 통해 소형화할 수 있는 장점을 가지게 될 뿐만 아니라 다양한 매체(전화선, 전용선, 전력선, 광케이블, 무선 등)를 이용한 원격 검침 기능을 용이하게 적용할 수 있게 되므로, 그 수요가 점차적으로 증대되고 있는 실정이다.
본 발명의 실시 예에 따른 목적은, 전력량계 내부에서 온도 센서를 이용하여 과전류에 따른 온도 상승을 측정하여 전력량계의 과전류 여부를 검출하는 기능을 제공함에 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 전력량계는,일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하여 감지 신호를 생성하는 온도 측정부, 과전류 판단 신호를 누적 데이터로 저장하는 저장부 및 상기 감지 신호에 의한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하고, 상기 저장부의 누적 데이터를 이용하여 누적 신호수가 기 설정된 기준 신호수를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 과전류 판단 신호 발생시 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
또한, 상기 전력량계는, 상기 제어부의 과전류 판단 신호를 외부에 표시하는 외부 표시부를 더 포함한다.
또한, 상기 전력량계는, 상기 제어부의 과전류 판단 신호를 외부 장치와 원격 통신하는 통신부를 더 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 통신부로부터 수신된 차단에 관련된 조작 신호에 따라, , 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 예와 관련된 전력량계의 제어 방법은 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하는 측정 단계; 상기 측정한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하는 생성 단계; 상기 생성된 판단 신호를 누적 데이터로 저장하는 저장단계 및 상기 누적 데이터에 따른 과전류 판단 신호 수가 미리 설정된 기준 신호 수를 초과하는 경우 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 생성단계를 포함한다.
또한, 상기 생성 단계는, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호에 의하여 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
또한, 상기 생성 단계는, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호를 외부 표시창에 표시한다.
또한, 상기 전력량계의 제어 방법은, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신 호를 외부 사용자에게 원격 전송하는 단계 및 사용자로부터 원격 지시를 입력받아 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 전력량계는 센서를 이용한 온도 측정에 의해 전력량계 내부에서 과전류 여부를 판단하여, 전력량계의 작동을 제어할 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계에 포함되는 제어 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 상기 전력량계에 포함되는 제어 장치(100)는 저장부(110), 외부 표시부(120), 통신부(130), 온도 측정부(140), 제어부(150)를 포함한다.
상기 저장부(110)는 상기 전력량계에 제어부(150)로부터 과전류 판단 신호를 누적 데이터로 저장한다. 상기 저장부(110)에 저장된 누적 데이터는 상기 제어부(150)에서 최종 과전류 판단 신호를 생성할 때 이용된다.
또한, 상기 저장부(110)에는 기준 온도가 미리 저장된다. 상기 기준 온도란, 상기 전력량계의 평균 내부 온도를 일정 범위 이상으로 초과하는 기준을 설정하는 온도로 상기 전력량계에 발생하는 과전류에 의하여 내부 온도의 상승 여부를 판단하는 기준으로 이용된다.
또한, 상기 저장부(110)에는 기준 신호수가 미리 저장된다. 상기 기준 신호수란, 상기 전력량계의 과전류 판단의 오차를 감소시키기 위하여 연속으로 일정 호수 이상의 과전류 판단 신호가 생성되면 비로소 최종 과전류 판단 신호를 생성하도록 하고, 상기 연속으로 과전류 판단 신호가 생성되는지 여부를 판단하는 기준으로 이용된다.
상기 외부 표시부(120)는 제어부(150)로부터 과전류 판단 신호가 입력되면, 외부 사용자에게 표시한다. 사용자는 상기 전력량계를 근거리에 위치시켜 사용할 때, 상기 외부 표시부(120)의 표시 사항을 통해서 과전류 여부를 판단한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계의 외부 표시부(120)는 LCD 등이 이용될 수 있다.
상기 통신부(130)는 외부 사용자와 제어부(150)의 과전류 판단 신호에 대한 원격 통신을 수행한다. 상기 전력량계는 상기 통신부(130)를 이용하여 외부 사용자에게 상기 과전류 판단 신호를 송신하고, 외부 사용자로부터 원격 제어 신호를 수신한다.
상기 온도 측정부(140)는 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하여 온도 감지 신호를 생성한다. 상기 온도 측정부(140)는 온도 감지 센서를 포함하여, 상기 전력량계의 내부 온도를 측정한다. 상기 온도 측정부(140)의 감지 신호는 상기 온도 측정부(140)에 연결된 제어부로 전송되어 과전류 여부를 판단하는 신호로 이용된다.
상기 온도 측정부(140)의 예로는, Radiation thermometers, Optical pyrometers, Thermocouples, Platinum resistance thermometry, Thermistor resistance thermometry, Filled systems including glass thermometers, Bimetal thermometer 등이 있다.
상기 제어부(150)는 상기 온도 측정부(140)의 감지 신호가 상기 제어부(150)에 저장된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성한다. 상기 전력량계 내부에 과전류가 흐르게 되면 상기 전력량계가 외부 또는 내부의 환경에 의해 변화할 수 있는 온도차 범위를 초과하여 온도 상승이 이루어진다. 따라서, 상기 비정상적인 온도 상승은 상기 온도 측정부(140)에서 측정되고 상기 제어부(150)에서 상기 저장부(110)에 미리 저장된 기준 온도와 비교되어, 상기 기준 온도를 초과하는 때 에는 과전류가 인가된 것으로 판단된다.
또한, 상기 제어부(150)는 판단 오차를 감소시키기 위하여, 연속되는 과전류 판단 신호를 누적시켜 상기 누적된 데이터가 기준 신호 수를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성할 수 있다. 상기 제어부(150)는 상기 과전류 판단 신호를 누적 데이터로 상기 저장부(110)에 저장하고, 상기 저장부(110)에 미리 설정된 기준 신호수와 비교하여, 기준 신호를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성한다.
또한, 상기 제어부(150)는 상기 과전류 판단 신호가 생성되면 자동적으로 상기 전력량계의 작동을 제어하거나, 외부 사용자로부터 입력되는 작동 신호에 따라 상기 전력량계를 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 제어부(150)는 상기 과전류 판단 신호가 생성되면 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단하여, 상기 과전류에 의한 장치 파손을 방지할 수 있다. 또한, 상기 제어부(150)는 상기 과전류 판단 신호를 상기 통신부(130)를 이용하여 외부 사용자에게 전송하여, 외부 사용자의 조작 신호에 따라 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계의 제어 방법은 다음과 같다.
상기 제어 방법은, 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하는 측정 단계 및 상기 측정한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하는 생성 단계를 포함한다.
또한, 상기 전력량계의 제어 방법은, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신 호를 누적 데이터로 저장하는 단계 및 상기 누적 데이터에 따른 과전류 판단 신호 수가 미리 설정된 기준 신호 수를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 상기 생성 단계는, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호에 의하여 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
또한, 상기 생성 단계는, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호를 외부 표시창에 표시한다.
또한, 상기 전력량계의 제어 방법은, 상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호를 외부 사용자에게 원격 전송하는 단계 및 사용자로부터 원격 지시를 입력받아 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 상기 전력량계(200)는 제어장치(100), 상전원부(210), 전류 검출부(220), 전압 검출부(230), 상기 전력량계에 연결되는 외부 부하(240), 전원 공급부(250)를 포함한다.
상기 제어장치(100)는 상기에서 설명된 바와 같이 저장부(110), 외부 표시부(120), 통신부(130), 온도 측정부(140), 제어부(150) 외에도 펄스 출력부(160), 디지털 신호 처리부(170) 및 아날로그-디지털 변환부(180)를 포함한다.
상기 펄스 출력부(160)는 상기 전력량계에서 측정되는 전력량예 비례하는 신호를 외부 장치에 전송하기 위하여 펄스 신호로 생성한다.
상기 아날로그-디지털 변환부(180)는 전류 검출부 및 전압 검출부에서 검출된 아날로그 전압 및 전류 값을 디지털 값으로 변환한다.
상기 디지털 신호 처리부(170)는 상기 아날로그-디지털 변환부(180)에서 생성된 디지털 전압 및 전류 값을 신호 처리하여 전력량을 연산한다.
상기 상전원부(210)는 상기 3상의 전력선에 전원을 공급한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 상전원부(210)는 3상 전원을 사용하여, R, S , T 상 전류를 전력량계에 공급한다.
상기 전류 검출부(220) 및 전압 검출부(230)는 전원 공급부(250)의 사용 전력량을 연산하기 위하여 상기 전원 공급부(250)에서 외부 부하(240)로 연결되는 3상 전력선으로부터 입력 전류 및 전압을 검출한다. 상기 전류 검출부(220) 및 전압 검출부(230)에서 검출된 전류 및 전압 신호는 상기 전력량계의 제어 장치로 전송되어 디지털 신호 처리를 통하여 전력량값으로 연산된다.
상기 외부 부하(240)는 상기 전력량계의 전원 공급에 의하여 부하의 기능을 작동시키면서 전력을 소모한다.
상기 전원 공급부(250)는 상기 전력량계의 동작 전원을 공급한다. 상기 전력량계는 상기 전원 공급부(250)에서 상기 외부 부하(240)로 전달되는 전력량을 연산하는 장치이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전력량계의 제어 과정을 설명하 는 도면들이다.
도 3a는 전력량계에 과전류 신호가 생성되면 자동으로 상기 전력량계의 작동을 중단하는 제어 과정을 설명하는 도면이고, 도 3b는 전력량계에서 과전류 신호가 생성되면 외부 사용자에게 전달하여, 사용자의 조작 지시에 의하여 상기 전력량계의 작동을 중단하는 제어 과정을 설명하는 도면이다.
도 3a를 참조하면, 상기 전력량계에 포함되는 온도 센서가 작동하여 내부 온도를 측정한다(S311). 상기 온도 측정 결과, 전력량계의 내부 온도가 기설정된 기준 온도를 초과하면(S312), 과전류 판단 신호를 생성한다(S313). 최종 과전류 판단을 위하여 연속되는 과전류 판단 신호 수를 판단하는 경우에는, 상기 과전류 판단 신호를 누적 데이터로 저장한다(S314). 상기 누적 데이터에 저장된 연속된 과전류 판단 회수가 기저장된 기준 판단 신호 수를 초과하는 경우에는(S315), 상기 전력량계의 자체 판단에 따라 유입되는 전압 및 전류를 차단하여 상기 전력량계의 동작을 차단한다.
도 3b를 참조하면, 상기 전력량계에 포함되는 온도 센서가 작동하여 내부 온도를 측정한다(S321). 상기 온도 측정 결과, 전력량계의 내부 온도가 기설정된 기준 온도를 초과하면(S322), 과전류 판단 신호를 생성한다(S333). 상기 생성된 과전류 판단 신호는 사용자에게 전송되고(S334), 외부 사용자의 조작 지시에 따라 상기 전력량계에 유입되는 전압 및 전류가 차단되는 등의 장치 프로세스가 적용된다(S335).
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계에 포함되는 제어 장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계의 구성도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 전력량계의 제어 과정을 설명하는 도면들.

Claims (9)

  1. 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하여 감지 신호를 생성하는 온도 측정부;
    과전류 판단 신호를 누적 데이터로 저장하는 저장부 및
    상기 감지 신호에 의한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하고,
    상기 저장부의 누적 데이터를 이용하여 누적 신호수가 기 설정된 기준 신호수를 초과하면 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 전력량계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 과전류 판단 신호 생성시 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력량계.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 전력량계는,
    상기 제어부의 과전류 판단 신호를 외부에 표시하는 외부 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력량계.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전력량계는,
    외부 장치와 상기 제어부의 과전류 판단 신호에 대한 원격 통신을 수행하는 하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력량계.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 통신부로부터 수신된 차단에 관련된 조작 신호에 따라,
    상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력량계.
  6. 일정한 주기로 전력량계의 온도를 측정하는 단계;
    상기 측정한 전력량계의 온도가 기 설정된 기준 온도를 초과하면, 과전류 판단 신호를 생성하는 생성 단계;
    상기 생성된 판단 신호를 누적 데이터로 저장하는 저장 단계 및
    상기 누적 데이터에 따른 과전류 판단 신호 수가 미리 설정된 기준 신호 수를 초과하는 경우 최종 과전류 판단 신호를 생성하는 생성단계를 포함하는 전력량계의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 생성 단계는,
    상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호에 의하여 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 제어 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 생성 단계는,
    상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호를 외부 표시창에 표시하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 제어 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 전력량계의 제어 방법은,
    상기 생성 단계에 따른 과전류 판단 신호를 외부 사용자에게 원격 전송하는 단계 및
    사용자로부터 원격 지시를 입력받아 상기 전력량계에 유입되는 전압 또는 전류를 차단하는 것을 특징으로 하는 전력량계의 제어 방법.
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