KR101052685B1 - 수요전력 제어장치 및 수요전력 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자식 전력량계가 접속되지 못하거나 전자식 전력량계로부터 수요시한 펄스 또는 전력량 펄스가 이상발생으로 수신되지 못하는 경우에도 수요전력을 산출하고 부하제어가 가능한 수요전력 제어장치를 제공하려는 것으로, 본 발명에 따라서, 전력량 펄스와 수요시한 펄스를 근거로 현재의 수요전력으로 변환하는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부; 전력선로에 접속되어 전력선로의 전류와 전압을 검출하는 전류 및 전압 검출부; 미리 결정된 시간내에 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 현재의 수요전력 변환 데이터가 수신되면, 미리 설정된 목표전력의 데이터와 상기 펄스-전력 변환부가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 근거로, 또는 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 현재의 수요전력 변환 데이터가 수신되지 않으면, 상기 전류 및 전압 검출부가 출력하는 전류 검출 신호와 전압 검출 신호를 근거로 수요전력을 산출하여, 현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정하고, 부하제어신호를 출력하는 연산 제어 처리부; 및 상기 연산 제어 처리부와 전원 및 부하기기에 접속되고, 상기 부하제어신호에 응답하여 부하에 전력을 공급하거나 차단하는 부하 제어부;를 포함하는 수요전력 제어장치가 개시된다.
수요전력, 제어, 전력량 펄스, 수요시한 펄스, 이상

Description

수요전력 제어장치 및 수요전력 제어방법{DEMAND CONTROLLER AND DEMAND CONTROL METHOD}
본 발명은 전력을 사용하는 수용가의 최대수요전력을 제어하는 수요전력 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 수용가에서 전력 사용을 일정 값 이하로 제한하기 위해서 목표전력을 설정하고 최대수요전력이 해당 목표전력을 초과하지 않도록 수용가의 부하를 제어하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
수요전력은 일정 시간 동안 사용한 전력 사용량의 평균값이며, 최대수요전력은 해당 월의 수요전력 중에서 가장 큰 수요전력값이다. 수용가는 부하를 잠시 차단(OFF) 또는 투입(ON)함으로써 현재 사용하고 있는 수요전력을 조정할 수 있는 데, 이를 통하여 궁극적으로 전기 사용량의 과금 기준이 되는 최대수요전력을 제어할 수 있다. 상기 기능을 자동으로 수행하는 장치를 수요전력 제어장치(Demand Controller)라 하며, 해당 장치는 사용자가 사전에 설정한 목표전력이 초과하지 않도록 현재 수요전력을 제어함으로써 최대수요전력을 제어한다.
수요전력 제어장치는 상기와 같이 수요전력을 제어하기 위해서 전자식 전력량계에 접속되어 전자식 전력량계로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스신호 (예컨대 1 와트아워(watt hour)의 전력사용량당 1 펄스의 비율로 펄스신호 발출)와, 일정 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스신호를 수신한다.
종래기술에 따른 수요전력 제어방법(장치)는 전자식 전력량계로부터의 상기와 같은 전력량 펄스신호 또는 수요시한 펄스신호가 수신되지 않으면, 수요전력의 산출이 불가능하므로 목표전력에 따른 부하제어가 불가능한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해소하는 것으로서, 본 발명의 일 목적은 전력량계로부터의 전력량 펄스신호 또는 수요시한 펄스신호가 수신되지 않더라도 목표전력에 따른 수요전력 제어가 가능한 수요전력 제어장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 전력량계로부터의 전력량 펄스신호 또는 수요시한 펄스신호가 수신되지 않더라도 목표전력에 따른 수요전력 제어가 가능한 수요전력 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 일 목적은, 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스를 수신하도록 외부의 전자식 전력량계에 접속되고, 전류와 전압을 검출하기 위해 전력선로에 접속되는 수요전력 제어장치에 있어서,
상기 전자식 전력량계로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하고, 상기 전력량 펄스를 수요 전력량으로 변환하여 출력하는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부;
상기 전력선로에 접속되어 상기 전력선로의 전류량을 검출하는 전류 검출부;
상기 전력선로에 접속되어 상기 전력선로의 전압값을 검출하는 전압 검출부;
상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부와 상기 전류 검출부 및 전압 검출부에 접속되고,
미리 결정된 시간내에 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 수요 전력량의 변환 데이터가 수신되면, 미리 설정된 목표전력의 데이터와 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부가 제공하는 현재의 수요전력의 변환 데이터를 근거로,
또는 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 현재의 수요전력 변환 데이터가 수신되지 않으면, 상기 전류 검출부 및 전압 검출부가 출력하는 전류 검출 신호와 전압 검출 신호를 근거로 수요전력을 산출하여,
현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정하고,
부하제어신호를 출력하는 연산 제어 처리부; 및
상기 연산 제어 처리부와 전원 및 부하기기에 접속되고, 상기 부하제어신호에 응답하여 부하에 전력을 공급하거나 차단하는 부하 제어부;를 포함하는 본 발명에 따른 수요전력 제어장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적은, 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스를 수신하도록 외부의 전자식 전력량계에 접속되고, 전류와 전압을 검출하도록 전력선로에 접속되는 수요전력 제어장치를 이용한 수요전력 제어방법에 있어서,
상기 수요시한 펄스 신호 및 전력량 펄스 신호의 미리 결정된 시간내 수신 여부에 따라서 펄스의 이상여부를 결정하는 펄스 이상 결정 단계;
상기 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 수요시한 펄스 신호와 상기 전력량 펄스 신호중 적어도 어느 하나가 수신되지 않으면, 검출된 상기 전력선로의 전류신호와 전압신호를 근거로 수요전력을 산출하며,
상기 미리 결정된 시간내 수요시한 펄스 신호와 전력량 펄스 신호를 수신하면, 외부의 전자식 전력량계로부터의 수요시한 펄스 신호와 전력량 펄스 신호를 근거로 수요전력을 산출하는 수요전력 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 수요전력 제어방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따른 수요전력 제어장치 및 방법은 전력선로에 접속된 자체 전류 검출부 및 전압 검출부를 포함하고 있으므로, 전자식 전력량계의 고장발생 또는 신호선의 단선등의 이유로 해당 전력량계로부터의 전력량 펄스신호 또는 수요시한 펄스신호가 수신되지 않더라도 상기 자체 전류 검출부 및 전압 검출부의 검출 전류량 및 검출 전압값을 이용하여 수요전력을 산출할 수 있어 전기요금의 과금 기준인 최대수요전력을 효과적으로 제어할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에 따른 수요전력 제어장치 및 방법은 전력선로에 접속된 자체 전류 검출부 및 전압 검출부를 포함하고 있으므로, 전자식 전력량계를 사용하지 않는 수용가에서도 최대수요전력을 효과적으로 제어할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
상기 본 발명의 목적과 이를 달성하는 본 발명의 구성 및 그의 작용효과는 첨부한 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 이하의 설명에 의해서 좀 더 명확히 이해될 수 있을 것이다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 수요전력 제어장치에 의한 부하 제어 시스템의 구성을 설명한다.
도 1을 참조할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어장치(200)는, 외부의 전자식 전력량계(100)에 전력량 펄스 신호(WP)와 수요 시한 펄스 신호(EOI)를 수신하도록 접속되며, 전력선로(PL)에 각각 3상/4선의 전압 신호(P1, P2, P3, P0)와 3상의 전류 신호(I1, I2, I3)를 검출하기 위해 접속된다. 수요전력 제어장치(200)의 출력단은 다수의 부하기기(300)에 부하의 온(ON) 또는 오프(OFF)의 부하 제어를 위해 접속된다. 도 1에 있어서 전력선로(PL)상의 신호 파형 표시는 상용 교류 전원 신호를 표시한다.
도 1에 있어서 수요전력 제어장치(200)에는 외부의 전자식 전력량계(100)이 신호선을 포함하는 신호전송매체를 통하여 접속되고, 전자식 전력량계(100)는 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스(WP)와 수요전력의 수요 시한 종료를 나타내는 수요시한 펄스(EOI)를 수요전력 제어장치(200)에 상기 신호전송매체를 통해 전송한다.
한편, 본 발명의 수요전력 제어장치의 세부 구성을 보여주는 기능 블록도인 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 수요전력 제어장치의 세부 구성과 작용을 설명한다.
도 2를 참조할 수 있는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 수요전력 제어장치(200)는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210), 연산 제어 처리부(220), 전류 및 전압 검출부(230), 시계소자(240), 프로그램 데이터 저장부(250), 데이터 통신부(260) 및 부하 제어부(270)를 포함하여 구성된다. 수요전력 제어장치(200)는 예컨대 하나의 인쇄 회로 기판으로 구성되고, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210), 연산 제어 처리부(220), 전류 및 전압 검출부(230), 시계소자(240), 프로그램 데이터 저장부(250), 데이터 통신부(260) 및 부하 제어부(270) 등의 구성부품은 하나의 상기 인쇄 회로 기판상에 설치되는 기능별 회로부로 구성될 수 있다.
펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 전자식 전력량계(100)로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스 신호(WP)와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스 신호(EOI)를 수신하고, 해당 전력량 펄스 신호를 수요전력으로 변환한다. 더욱 상세히, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 수요시한 펄스 신호(EOI) 및 전력량 펄스 신호(WP)를 근거로, 이전 수요시한 펄스 신호(EOI)의 수신시점으로부터 현재 수요시한 펄스 신호(EOI)가 수신될 때까지의 시간동안 전력량 펄스 신호(WP)의 누적 수신 횟수에 따라 전력량 펄스 신호(WP)를 전력량으로 환산(예컨대 해당 시간동안 3번 전력량 펄스 신호을 수신했다면, 1와트아워/1펄스에 3을 곱하여 3와트아워의 전력사용량을 결정)한다. 다음, 해당 전력사용량을 해당 시간(예컨대 5분, 10분, 15분, 30분, 60분)으로 나누면 평균 사용전력 즉, 수요전력이 산출된다. 이와같이 하여 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)에 의해서 펄스가 수요전력으로 변환되어 제공된다.
또한, 전자식 전력량계(100)로부터 전력량 펄스 신호(WP)와 수요시한 펄스 신호(EOI)중 적어도 어느 한 신호가 수신되지 않는 경우, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 수요전력을 변환할 수 없고 따라서 펄스신호로부터 수요전력으로 변 환된 출력 신호의 출력도 발생시킬 수 없다.
도 2에 있어서, 전류 및 전압 검출부(230)는 전압 검출부(230a)와, 전류 검출부(230b) 및 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)를 포함하여 구성될 수 있다.
전압 검출부(230a)는 전력선로(PL)에 접속되어 전력선로(PL)의 3상/4선의 전압신호(P1, P2, P3, P0)에 따른 전압값을 검출한다. 전압 검출부(230a)는 예컨대 전압 변성기(Potential Transformer)로 구성될 수 있다.
전류 검출부(230b)는 전력선로(PL)에 접속되어 전력선로(PL)의 3상 전류신호(I1, I2, I3)에 따른 전류량을 검출한다. 전류 검출부(230b)는 예컨대 변류기(Current Transformer)로 구성될 수 있다.
아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)는 도 2에 도시된 실시 예와 같이 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)의 출력단에 접속되어 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)로부터의 검출 전압값과 검출 전류값의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다. 따라서, 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)는 아날로그-디지털 변환회로 및 디지털 신호 처리회로로 구성될 수 있다.
데이터 통신부(260)는 외부와의 데이터 통신을 위한 통신회로부로서, 본 발명에 따른 수요전력 제어장치(200)는 데이터 통신부(260)를 통해 이더넷 또는 인터넷 망을 경유해서 원격지에 위치한 관리자 또는 사용자의 컴퓨터, 통신 단말기 등에 통신 접속되어 해당 관리자 또는 사용자의 컴퓨터, 통신 단말기 등에 수요전력 데이터를 송신하거나 해당 관리자의 컴퓨터, 통신 단말기 등으로부터 운용 소프트웨어 즉, 목표전력을 포함하는 설정 데이터와, 목표전력의 설정 데이터와 현재의 수요전력을 비교하여 부하 제어의 필요여부를 결정하는 처리 프로그램을 포함하는 운용 프로그램을 수신하여 저장한다. 따라서, 상기 데이터 통신부(50)는 예컨대 소위 이더넷 랜 카드(Ethernet Local Area Network Card)로 불리는 이더넷 접속용 랜 회로카드로 구성될 수 있다.
연산 제어 처리부(220)는 사용자가 설정한 목표전력의 데이터를 포함하는 설정 데이터와 처리 프로그램을 데이터 통신부(260)을 통해 수신하여 프로그램 데이터 저장부(250)에 저장한다. 프로그램 데이터 저장부(250)는 예컨대 이이피롬(EEPROM) 또는 플래시 메모리(flash memory)로 구성될 수 있다.
시계소자(240)는 시간 정보를 제공할 수 있다. 이러한 시계소자(240)의 시간 정보는, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)로부터 미리 결정된 시간을 초과하여 수요전력의 데이터가 제공되지 않을 때 또는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 마련되지 않은 상태에서, 연산 제어 처리부(220)가 수요전력을 산출할 대상기간(대상시간)을 결정하는 데 이용되는 시간정보를 제공할 수 있다.
연산 제어 처리부(220)는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)에 접속되며, 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)를 통해 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)에 접속된다. 연산 제어 처리부(220)는 또한 데이터 통신부(260)와, 프로그램 데이터 저장부(250)와, 시계소자(240) 및 부하 제어부(270)에도 접속된다.
미리 결정된 시간내에 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)로부터 현재의 수요전력 산출 데이터가 수신되면, 연산 제어 처리부(220)는, 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 근거로, 현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정한다. 즉, 연산 제어 처리부(220)는, 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 크면, 부하제어가 필요한 것으로 결정 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 있는 것으로 결정한다. 연산 제어 처리부(220)는, 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 작으면, 부하제어 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 없는 것으로 결정하고, 이때 부하제어신호의 출력도 없다.
미리 결정된 시간을 초과하여 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)로부터 현재의 수요전력 산출 데이터가 수신되지 않을 경우에, 본 발명에 따른 수요전력 제어장치의 구성과 작용을 설명한다.
전자식 전력량계(100)로부터 전력량 펄스 신호(WP)와 수요시한 펄스 신호(EOI)중 적어도 어느 한 신호가 수신되지 않는 경우, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 수요전력을 변환할 수 없고 따라서 펄스신호로부터 수요전력으로 변환 된 출력 신호의 출력도 발생시킬 수 없다. 전력량 펄스 신호(WP)와 수요시한 펄스 신호(EOI)중 적어도 어느 한 신호가 수신되지 않는 경우는 전자식 전력량계(100)의 고장 발생, 펄스 신호를 전달하는 전달매체인 신호선의 단선 등의 원인으로 발생할 수 있다.
미리 결정된 시간을 초과하여 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)로부터 현재의 수요전력 산출 데이터가 수신되지 않으면, 연산 제어 처리부(220)는 전력량 펄스 신호(WP)와 수요시한 펄스 신호(EOI)가 비정상인 것으로 결정하고, 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)가 출력하는 전압 검출 신호와 전류 검출 신호를 근거로, 수요전력을 산출한다. 다시 말해서, 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)가 출력하는 전압 검출 신호와 전류 검출 신호의 아날로그 신호가 전압 검출부(230a) 및 전류 검출부(230b)의 출력단에 접속된 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)에 수신되면, 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)는 전압 검출 신호와 전류 검출 신호의 아날로그 신호를 디지털 변환하고 디지털 신호처리하여 연산 제어 처리부(220)에 출력한다. 그러면, 연산 제어 처리부(220)는 프로그램 데이터 저장부(250)에 저장된 처리 프로그램에 따라서 예컨대 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)에 의해서 디지털 변환 및 처리되어 수신한 검출 전압값 및 검출 전류값을 곱하여 전력량을 산출하고, 시계소자(240)으로부터의 시간정보에 따른 시간으로 산출된 전력량을 나누어 수요전력을 산출할 수 있다. 이어서, 연산 제어 처리부(220)는 현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정한다. 즉, 연산 제어 처리 부(220)는, 산출한 수요전력의 값을 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터 값과 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 크면, 부하제어가 필요한 것으로 결정 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 있는 것으로 결정한다. 연산 제어 처리부(220)는, 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 작으면, 부하제어 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 없는 것으로 결정하고, 이때 부하제어신호의 출력도 없다.
부하 제어부(270)는 연산 제어 처리부(220)와 전원(즉, 전력선로) 및 부하기기(300)에 접속되고, 상기 부하제어신호에 응답하여 부하에 전력을 공급하거나 차단부하제어신호를 출력한다. 부하 제어부(270)는 미도시되었으나 전력선로(PL)에 접속되어 부하기기(300)에 공급되는 전원을 투입(ON) 또는 차단(OFF)하는 스위치 접점을 포함하여, 연산 제어 처리부(220)로부터의 부하제어신호에 응답하여 상기 스위치 접점을 개방하도록 제어함으로써(스위치 제어신호를 출력함으로써) 부하기기(300)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다.
전자식 전력량계를 사용하지 않는 수용가에서도 최대수요전력을 효과적으로 제어할 수 있도록, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수요전력 제어장치는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 없이 상술한 전류 검출부(230b), 전압 검출부(230a), 연산 제어 처리부(220) 및 부하 제어부(270)를 포함하게 구성되어, 상술한 바와 같은 전력선로에 접속된 전압 검출부 및 전류 검출부로부터의 전압 검출 신호와 전류 검출 신호를 근거로 수요전력을 산출하고, 목표전력과 산출된 수요전력을 비교하여 부하제어를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 수요전력 제어방법의 구성 및 수요전력 제어장치의 동작을 보여주는 흐름도인 도 3을 주로 참조하고 도 1 및 도 2를 보조적으로 참조하여 본 발명에 따른 수요전력 제어방법의 구성 및 수요전력 제어장치의 동작을 설명한다.
먼저, 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스를 수신하도록 도1 및 도 2에 도시된 바와 같은 외부의 전자식 전력량계(100)에 접속되고, 전류신호와 전압신호를 검출하도록 전원선로에 접속되는 수요전력 제어장치를 이용한 수요전력 제어방법을 설명한다.
도 3에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 크게 구분하여 펄스 이상 결정 단계(ST1, ST2)와 수요전력 산출 단계(ST3 또는 ST6)를 포함하여 구성된다. 도 3에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 추가적으로 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호가 정상일 때 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어 단계(ST4) 또는 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호가 비정상(이상)일 때 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 수요전력 제어 단계(ST7)를 더 포함할 수 있다. 도 3에 있어서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 최종적으로 부하기기에 공급되는 전력을 차단하거나 공급을 지속하는 부하 제어 단계(ST5)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
펄스 이상 결정 단계(ST1, ST2)에서는 수요시한 펄스 신호 또는 전력량 펄스 신호의 미리 결정된 시간내 수신 여부에 따라서 펄스의 이상여부를 결정한다. 더욱 상세히, 도 2에 있어서 수요시한 펄스 신호(EOI)와 전력량 펄스 신호(WP)중 적어도 어느 하나라도 수신되지 않으면 펄스의 이상(비정상)을 결정한다. 다시 말해서, 도 2에 있어서 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)에서 수요시한 펄스 신호(EOI)와 전력량 펄스 신호(WP)중 적어도 어느 하나라도 미리 결정된 시간을 초과하여 수신하지 못하면, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 전력량 펄스 신호(WP)의 수요전력 변환을 실패하게 된다. 따라서 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)의 출력단에 접속된 연산 제어 처리부(220)는 상기 미리 결정된 시간을 초과하여 전력량 펄스 신호(WP)의 수요전력 변환 데이터를 수신하지 못하므로 펄스의 이상(비정상)을 결정하는 것이다.
펄스 이상 결정 단계(ST1, ST2)에서 상기 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 수요시한 펄스 신호(EOI) 또는 상기 전력량 펄스 신호(WP)가 수신되지 않으면, 펄스의 이상을 결정하고, 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 수요전력 산출 단계(ST6)로 진행하여 검출된 상기 전원선로의 전류신호와 전압신호를 근거로 수요전력을 산출한다. 더욱 상세히, 수요전력 산출 단계(ST3)에서, 도 2에 있어서 연산 제어 처리부(220)는 프로그램 데이터 저장부(250)에 저장된 처리 프로그램에 따라서 예컨대 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부(230c)에 의해서 디지털 변환 및 처리되어 수신한 검출 전압값 및 검출 전류값을 곱하여 전력량을 산출하고, 시계소자(240)으로부터의 시간정보에 따른 시간으로 산출된 전력량을 나누어 수요전력을 산출할 수 있다.
이어서, 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 수요전력 제어 단계(ST7)에서, 연산 제어 처리부(220)는 현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정한다. 즉, 연산 제어 처리부(220)는, 산출한 수요전력의 값을 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터 값과 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 크면, 부하제어가 필요한 것으로 결정 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 있는 것으로 결정한다. 연산 제어 처리부(220)는, 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 작으면, 부하제어 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 없는 것으로 결정하고, 이때 부하제어신호의 출력도 없다.
펄스 이상 결정 단계(ST1, ST2)에서 상기 미리 결정된 시간내에 수요시한 펄스 신호(EOI)및 전력량 펄스 신호(WP)를 수신하면, 상기 수요시한 펄스가 정상인 것으로 결정되고, 수요시한 펄스 신호(EOI)및 전력량 펄스 신호(WP)를 근거로 수요전력을 산출하는 수요전력 산출 단계(ST3)로 진행한다. 도 2에 있어서, 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)는 수요시한 펄스 신호(EOI) 및 전력량 펄스 신호(WP)를 근거로, 이전 수요시한 펄스 신호(EOI)의 수신시점으로부터 현재 수요시한 펄스 신호(EOI)가 수신될 때까지의 시간동안 전력량 펄스 신호(WP)의 누적 수신 횟수에 따라 전력량 펄스 신호(WP)를 전력량으로 환산(예컨대 해당 시간동안 3번 전력량 펄스 신호을 수신했다면, 1와트아워/1펄스에 3을 곱하여 3와트아워의 전력사용량을 결정)한다. 다음, 해당 전력사용량을 해당 시간으로 나누면 평균 사용전력 즉, 수요전력이 산출된다. 이와같이 하여 수요전력 산출 단계(ST3)에서 도 2의 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)에 의해서 펄스가 수요전력으로 변환된다.
다음, 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어 단계(ST4)에서, 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어가 수행된다. 즉, 연산 제어 처리부(220)는, 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 근거로, 현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정한다. 즉, 연산 제어 처리부(220)는, 프로그램 데이터 저장부(250)에 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 크면, 부하제어가 필요한 것으로 결정 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 있는 것으로 결정한다. 연산 제어 처리부(220)는, 미리 설정되어 저장된 목표전력의 데이터와 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부(210)가 제공하는 현재의 수요전력의 데이터를 비교하여, 현재의 수요전력의 데이터가 설정된 목표전력의 데이터보다 값이 작으면, 부하제어 즉, 부하로 공급되는 전력을 차단할 필요가 없는 것으로 결정하고, 이때 부하제어신호의 출력도 없다.
다음, 본 발명에 따른 수요전력 제어방법은, 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어 단계(ST4)에서 또는 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 수요전력 제어 단계(ST7)에서 부하제어의 필요여부가 결정되면, 최종적으로 부하기기에 공급되는 전력을 차단하거나 공급을 지속하는 부하 제어 단계(ST5)를 수행한다. 더욱 상세히, 전력량 펄스 신호와 수요시한 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어 단계(ST4)에서 또는 검출 전압 및 검출 전류를 이용한 수요전력 제어 단계(ST7)에서 부하제어가 필요한 것으로 결정되어, 도 2에 있어서 연산 제어 처리부(220)가 부하제어신호를 출력하면, 부하 제어 단계(ST5)가 다음과 같이 수행된다.
즉, 부하 제어부(270)는 전력선로(PL)에 접속되어 부하기기(300)에 공급되는 전원을 투입(ON) 또는 차단(OFF)하는 스위치 접점을 포함하고, 연산 제어 처리부(220)로부터의 부하제어신호에 응답하여 부하 제어부(270)는 상기 스위치 접점을 개방하도록 제어함으로써(스위치 제어신호를 출력함으로써) 부하기기(300)에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 이로서 본 발명에 따른 수요전력 제어장치의 동작 및 수요전력 제어방법의 구성 단계의 수행이 완료된다.
한편, 외부의 전자식 전력량계로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스를 수신하지 않고, 전력선로에 전류신호와 전압신호를 검출하도록 접속되는 전류 검출부와 전압 검출부를 가진 수요전력 제어장치를 이용한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 수요전력 제어방법을 설명한다.
다른 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 외부의 전자식 전력량계로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시 한 펄스를 수신하지 않고, 전력선로에 전류신호와 전압신호를 검출하도록 접속되는 전류 검출부와 전압 검출부를 가진 수요전력 제어장치를 이용한 방법이므로, 전력량 펄스 신호(WP) 및 수요시한 펄스 신호(EOI)의 정상 여부를 결정하는 단계(ST1, ST2) 및 해당 펄스 신호를 이용한 수요전력 산출 단계(ST3)와 해당 펄스 신호를 이용한 수요전력 제어단계(ST4)의 수행이 없다.
다른 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 크게 상기 전류 검출부와 전압 검출부에 의해서 검출된 상기 전원선로의 전류신호와 전압신호를 근거로, 수요전력을 산출하는 수요전력 산출 단계(도 3의 ST6의 단계 및 상술한 설명 참조)를 포함하여 구성될 수 있다.
다른 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 부하제어 필요 결정단계와 부하제어 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 다른 실시 예에 따른 수요전력 제어방법은 미리 설정된 목표전력과 상기 수요전력 산출 단계에서 산출한 수요전력을 비교하여 부하제어의 필요여부를 결정하는 부하제어 필요 결정단계(도 3의 ST7의 단계 및 상술한 일 실시 예의 설명 참조) 및 상기 부하제어 필요 결정단계에서 결정된 결정에 따라서 부하기기에 공급하는 전력을 차단하거나 부하기기에 전력공급을 지속하도록 부하기기에 대한 전력공급을 제어하는 부하제어 단계(도 3의 ST5의 단계 및 상술한 일 실시 예의 설명 참조)를 더 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수요전력 제어장치 및 제어방법은, 전력선로에 접속된 자체 전류 검출부 및 전압 검출부를 포함하고 있으므로, 전자식 전력량계의 고장발생 또는 신호선의 단선등의 이유로 해당 전력량계로부터의 전력량 펄스신호 또는 수요시한 펄스신호가 수신되지 않더라도 상기 자체 전류 검출부 및 전압 검출부의 검출 전류량 및 검출 전압값을 이용하여 수요전력을 산출할 수 있어 전기요금의 과금 기준인 최대수요전력을 효과적으로 제어할 수 있는 잇점이 있다.
본 발명에 따른 수요전력 제어장치 및 방법은 전력선로에 접속된 자체 전류 검출부 및 전압 검출부를 포함하고 있으므로, 전자식 전력량계를 사용하지 않는 수용가에서도 최대수요전력을 효과적으로 제어할 수 있는 잇점을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 수요전력 제어장치에 의한 부하 제어 시스템의 구성을 보여주는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어장치의 세부 구성을 보여주는 기능 블록도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수요전력 제어방법의 구성 및 수요전력 제어장치의 동작을 보여주는 흐름도이다.
*도면의 주요부에 대한 부호의 설명
100: 전자식 전력량계 200: 수요전력 제어장치
210: 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부
220: 연산 제어 처리부 230: 전류 및 전압 검출부
230a: 전압 검출부 230b: 전류 검출부
230c: 아날로그-디지털 변환 및 디지털 신호처리부
240: 시계소자
250: 프로그램 데이터 저장부 260: 데이터 통신부
270: 부하 제어부 300: 부하기기
400: 외부 접속장치

Claims (8)

  1. 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스를 수신하도록 외부의 전자식 전력량계에 접속되고, 전류와 전압을 검출하기 위해 전력선로에 접속되는 수요전력 제어장치에 있어서,
    상기 전자식 전력량계로부터 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스와 상기 수요시한 펄스를 수신하고, 상기 전력량 펄스를 수요 전력으로 변환하여 출력하는 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부;
    상기 수요전력 제어장치에 내장되고, 상기 전력선로에 접속되어 상기 전력선로의 전류량을 검출하는 전류 검출부;
    상기 수요전력 제어장치에 내장되고, 상기 전력선로에 접속되어 상기 전력선로의 전압값을 검출하는 전압 검출부;
    상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부와 상기 전류 검출부 및 전압 검출부에 접속되고,
    미리 결정된 시간내에 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 수요 전력의 변환 데이터가 수신되면, 미리 설정된 목표전력의 데이터와 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부가 제공하는 현재의 수요전력의 변환 데이터를 근거로,
    또는 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 펄스 수신 및 펄스-전력 변환부로부터 현재의 수요전력 변환 데이터가 수신되지 않으면, 상기 전류 검출부 및 전압 검출부가 출력하는 전류 검출 신호와 전압 검출 신호를 근거로 수요전력을 산출하여,
    현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정하고,
    부하제어신호를 출력하는 연산 제어 처리부; 및
    상기 연산 제어 처리부와 전원 및 부하기기에 접속되고, 상기 부하제어신호에 응답하여 부하기기에 전력을 공급하거나 차단하는 부하 제어부;를 포함하는 수요전력 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 검출부는 변류기(Current Transformer)로 구성되고,
    상기 전압 검출부는 전압 변성기(Potential Transformer)로 구성되는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어장치.
  3. 전류와 전압을 검출하기 위해 전력선로에 접속되는 수요전력 제어장치에 있어서,
    상기 전력선로에 접속되고 상기 수요전력 제어장치에 내장되어 상기 전력선로의 전류량을 검출하는 전류 검출부;
    상기 전력선로에 접속되고 상기 수요전력 제어장치에 내장되어 상기 전력선로의 전압값을 검출하는 전압 검출부;
    상기 전류 검출부 및 전압 검출부에 접속되고,
    상기 전류 검출부 및 전압 검출부가 출력하는 전류 검출 신호와 전압 검출 신호를 근거로,
    수요전력을 산출하여,
    현재의 수요전력이 설정된 목표전력 이하가 되기 위해서 부하제어의 필요여부를 결정하고,
    부하제어신호를 출력하는 연산 제어 처리부; 및
    상기 연산 제어 처리부와 전원 및 부하기기에 접속되고, 상기 부하제어신호에 응답하여 부하기기에 전력을 공급하거나 차단하는 부하 제어부;를 포함하는 수요전력 제어장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 연산 제어 처리부가 수요전력을 산출할 대상기간을 결정하는 데 이용되는 시간정보를 제공하는 시계소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어장치.
  5. 사용 전력량을 나타내는 전력량 펄스 신호와 미리 결정된 시간의 종료를 나타내는 수요시한 펄스 신호를 수신하도록 외부의 전자식 전력량계에 접속되고,전류와 전압을 검출하기 위해 전력선로에 접속되는 수요전력 제어장치를 이용한 수요전력 제어방법에 있어서,
    상기 수요시한 펄스 신호 및 전력량 펄스 신호의 미리 결정된 시간내 수신 여부에 따라서 펄스의 이상여부를 결정하는 펄스 이상 결정 단계;
    상기 미리 결정된 시간을 초과하여 상기 수요시한 펄스 신호와 상기 전력량 펄스 신호중 적어도 어느 하나가 수신되지 않으면, 검출된 상기 전력선로의 전류신 호와 전압신호를 근거로 수요전력을 산출하며,
    상기 미리 결정된 시간내 수요시한 펄스 신호 또는 전력량 펄스 신호를 수신하면, 외부의 전자식 전력량계로부터의 수요시한 펄스 신호와 전력량 펄스 신호를 근거로 수요전력을 산출하는 수요전력 산출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    미리 설정된 목표전력과 상기 수요전력 산출 단계에서 산출한 수요전력을 비교하여 부하제어의 필요여부를 결정하는 부하제어 필요 결정단계; 및
    상기 부하제어 필요 결정단계에서 결정된 결정에 따라서 부하기기에 공급하는 전력을 차단하거나 부하기기에 전력공급을 지속하도록 부하기기에 대한 전력공급을 제어하는 부하제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어방법.
  7. 전류와 전압을 검출하기 위해 전력선로에 접속되고 전류 검출부와 전압 검출부를 내장하는 수요전력 제어장치를 이용한 수요전력 제어방법에 있어서,
    상기 전류 검출부와 전압 검출부에 의해서 검출된 상기 전력선로의 전류신호와 전압신호를 근거로, 수요전력을 산출하는 수요전력 산출 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    미리 설정된 목표전력과 상기 수요전력 산출 단계에서 산출한 수요전력을 비교하여 부하제어의 필요여부를 결정하는 부하제어 필요 결정단계; 및
    상기 부하제어 필요 결정단계에서 결정된 결정에 따라서 부하기기에 공급하는 전력을 차단하거나 부하기기에 전력공급을 지속하도록 부하기기에 대한 전력공급을 제어하는 부하제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수요전력 제어방법.
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