KR101125968B1 - 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법 - Google Patents

전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법 Download PDF

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박용우
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한국전력공사
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Abstract

전력선 통신 또는 무선통신 방식을 선택적으로 이용하여, 데이터 수집장치와 전력량계 사이에 효율적인 전력량 검침 데이터 통신이 이루어질 수 있도록 하는 전력 사용량 원격 검침 기술이 개시된다. 이를 위해, 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템은 수용가에 설치되어 소비 전력을 계측하는 계측부 및 상기 계측부에서 계측된 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송하기 위한 통신부를 구비하는 전력량계; 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전송받고, 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 전송받는 데이터 수집장치; 및 데이터 수집장치로부터 계측 데이터를 취합하는 검침 서버를 포함한다.

Description

전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법{System and method for remote metering of power usage}
본 발명은 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 전력선 통신(PLC; Power Line Communication) 또는 무선통신 방식을 선택적으로 이용하여, 데이터 수집장치와 전력량계 사이에 효율적인 전력량 검침 데이터 통신이 이루어질 수 있도록 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법에 관한 것이다.
각 가정이나 사업장에서 사람들이 원활한 삶과 활동을 유지하기 위해서는 전력 공급이 필수적이다. 이러한 전력을 각 수용가에 공급하는 사업체는, 각 수용가로 공급되는 전력량을 계량하는 전력량계를 각 수용가에 설치하고, 전력량계에 계량된 수치에 따라 각 수용가의 사용 요금을 부과하게 된다. 그런데, 사용요금을 부과하는 대상이 많게 되면 검침원에 의해 전력량계를 일일이 확인하여 사용요금을 부과하는 방식은 검침속도나 검침 효율 면에서 문제점이 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 유선 통신 방식에 의한 원격 검침 시스템이 제안되고 개발되고 있다.
하지만, 유선 통신 방식의 경우 속도가 빠르고 데이터 처리 용량이 크기 때문에 부가 서비스 등의 수행이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 유선 통신 방식의 설치 운용에 있어 편리성의 한계를 가지고 있으며, 농어촌 등 고객 밀집도가 높지 않은 지역에도 고가의 데이터 수집장치(DCU : Data Collection Unit 또는 Data Concentration Unit)를 다수 설치해야 하고, 모든 전력량계를 데이터 수집장치와 연결시키는 유선 통신망을 구축해야 하는 문제점이 존재한다. 이에 따라, 데이터 수집장치 등 장비 설치에 많은 비용이 소요되고, 통신망 구축 및 유지관리에도 많은 비용이 소요되며, 통신망 설치 및 관리 시 승주 작업으로 인한 안전사고 발생의 위험도 높은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 유선 통신 또는 무선 통신을 선택적으로 사용하여 계측 데이터의 전송 즉, 전력량 검침 데이터 통신이 이루어지도록 함으로써, 효율적인 전력 사용량의 원격 검침을 가능하게 하는 것이다.
그리고, 본 발명은 지역의 사용자 밀집도, 통신 유효 거리 등에 따라 유선 통신 또는 무선통신 중 하나의 통신을 선택하여 계측 데이터의 전송을 하여, 데이터 수집장치를 포함하는 검침 시스템의 유선망 구조를 단순화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 무선 통신의 선택적 이용을 통해, 사용자 밀집도가 낮은 지역에서의 유선 통신망 구축에 소요되는 시간 및 비용을 현저하게 절감하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전력량계 또는 데이터 수집장치에서 IHD(In Home Display)에 전력선 통신 또는 무선 통신으로 계측 데이터를 효율적으로 전송하여, 사용자의 편이를 도모하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템은 수용가에 설치되어 소비 전력을 계측하는 계측부 및 상기 계측부에서 계측된 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송하기 위한 통신부를 구비하는 전력량계; 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, 상기 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전송받고, 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 전송받는 데이터 수집장치; 및 상기 데이터 수집장치로부터 상기 계측 데이터를 취합하는 검침 서버를 포함한다.
이 때, 상기 데이터 수집장치는 상기 전력량계로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전송받는 PLC 통신부; 상기 전력량계로부터 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통해 전송받는 무선 통신부; 상기 전력량계로부터 전송받은 상기 계측 데이터를 저장하는 저장부; 및 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, 상기 PLC 통신부를 통해 상기 계측 데이터가 수신되도록 제어하고, 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 상기 무선 통신부를 통해 상기 계측 데이터가 수신되도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는 상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치가 소정 거리를 초과하여 떨어져 있는 경우에, 상기 계측 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 전송받을 수 있다.
이 때, 상기 전력량계의 상기 통신부는, 상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치의 상기 PLC 통신부로 전송하기 위한 서브 PLC 통신부; 및 상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치의 상기 무선 통신부로 전송하기 위한 서브 무선 통신부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 서브 무선 통신부와 상기 무선 통신부는 바이너리 CDMA 방식, RF 방식, ZigBee 방식, Z-Wave 방식, WiFi 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 계측 데이터를 주고 받을 수 있다.
이 때, 상기 전력량계는 상기 데이터 수집장치와 전력선 통신 및 무선 통신이 이루어지지 않는 경우, 상기 계측부에 의하여 계측된 상기 계측 데이터를 저장하기 위한 서브 저장부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 계측부와 상기 통신부 사이의 상기 계측 데이터의 전송은 적외선 통신에 의할 수 있다.
이 때, 상기 전력량계와의 전력선 통신을 위한 PLC 통신 모듈 및 상기 전력량계와의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈을 구비하고, 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송 받으며, 상기 수용가 내에 설치되는 IHD(In Home Display)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 데이터 수집장치와의 전력선 통신을 위한 PLC 통신 모듈 및 상기 데이터 수집장치와의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈을 구비하고, 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송 받으며, 상기 수용가 내에 설치되는 IHD(In Home Display)를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 데이터 수집장치는 상기 전력량계에서 상기 계측 데이터를 전송받고 바로 상기 검침 서버로 전달하는 게이트웨이일 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 방법은 수용가에 설치된 전력량계가 수용가에서 소비되는 소비 전력을 계측하여 계측 데이터를 생성하는 단계; 상기 전력량계와 데이터 수집장치 간에 전력선 통신이 가능한지를 판단하는 단계; 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, 상기 계측 데이터를 전력선 통신을 통하여 상기 전력량계에서 상기 데이터 수집장치로 전송하는 단계; 및 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 전력량계에서 상기 데이터 수집장치로 전송하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 전력량계와 데이터 수집장치 간에 전력선 통신이 가능한지를 판단하는 단계는, 상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치가 소정 거리를 초과하여 떨어져 있는 경우에, 상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치 간에 전력선 통신이 불가능한 경우로 판정할 수 있다.
이 때, 상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치 간에 전력선 통신 및 무선 통신이 이루어지지 않는 경우, 상기 계측 데이터를 상기 전력량계에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 전력량계에서 상기 데이터 수집장치로 전송하는 단계는, 상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치가 바이너리 CDMA 방식, RF 방식, ZigBee 방식, Z-Wave 방식, WiFi 방식 중 어느 하나의 방식을 이용할 수 있다.
이 때, 상기 전력량계는 상기 수용가의 소비 전력을 계측 하는 계측부 및 상기 계측부에서 계측된 계측 데이터를 전송하기 위한 통신부를 구비하고, 상기 계측 데이터는 상기 계측부에서 상기 통신부로 적외선 통신을 통해 전송될 수 있다.
이 때, 검침 서버가 상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치로부터 취합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 전력량계로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신을 통해 상기 수용가 내에 설치된 IHD(In Home Display)로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 데이터 수집 장치로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신을 통해 상기 수용가 내에 설치된 IHD(In Home Display)로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유선 통신 또는 무선 통신을 선택적으로 사용하여 계측 데이터의 전송 즉, 전력량 검침 데이터 통신이 이루어지도록 함으로써, 효율적인 전력 사용량의 원격 검침을 가능하게 한다.
그리고, 본 발명은 지역의 사용자 밀집도, 통신 유효 거리 등에 따라 유선 통신 또는 무선통신 중 하나의 통신을 선택하여 계측 데이터의 전송을 하여, 데이터 수집장치를 포함하는 검침 시스템의 유선망 구조를 단순화 할 수 있다. 또한, 이를 통해 본 발명은 변대주에 걸리는 통신 장치 하중을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 무선 통신의 선택적 이용을 통해, 사용자 밀집도가 낮은 지역에서의 유선 통신망 구축에 소요되는 시간 및 비용을 현저하게 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력량계 또는 데이터 수집장치에서 IHD(In Home Display)에 전력선 통신 또는 무선 통신으로 계측 데이터를 효율적으로 전송하여, 사용자의 편이를 도모한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 전력량계의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 데이터 수집장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템에서의 Binary CDMA 등 무선망을 구성하는 요소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법에서의, 전력량계와 데이터 수집장치 간의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 구성 및 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 개략적인 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 전력량계의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 3은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템의 데이터 수집장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템에서의 Binary CDMA 등 무선망을 구성하는 요소들을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템(1000)은 전력량계(100), 데이터 수집장치(200) 및 검침 서버(300)를 포함하여 구성된다. 그리고, 전력 사용량 원격 검침 시스템(1000)은 IHD(In Home Display, 미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
전력량계(100)는, 도 2와 함께 참조하면, 수용가(H)에 설치되어, 수용가(H)에서의 소비 전력을 계측하여, 계측 데이터를 생성한다. 그리고, 전력량계(100)는 계측 데이터를 데이터 수집장치(200)로 전송한다. 이러한, 전력량계(100)는 계측부(110) 및 통신부(120)를 포함하여 구성된다.
계측부(110)는 V-I 센서(111), 계측부(112), 서브 저장부(113) 및 서브 제어부(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
V-I 센서(111)는 수용가(H)의 소비 전압 및 소비 전류를 감지한다. 그리고, 계측부(112)는 V-I 센서(111)에서 감지된 소비 전압 및 소비 전류의 정보를 바탕으로 전력 사용량을 계산하여 계측 데이터를 생성한다. 서브 저장부(113)는 전력선 통신 및 무선 통신을 통해 계측 데이터를 데이터 수집장치(200)로 전송하는 것이 불가능한 경우, 상기 계측 데이터를 임시로 저장한다. 서브 제어부(114)는 V-I 센서(111) 및 계측부(112)를 제어하여, 계측 데이터의 생성을 제어한다. 그리고, 서브 제어부(114)는 통신부(120)와 데이터 수집장치(200) 간에 전력선 통신이 가능한 경우, 계측 데이터가 전력선 통신을 통하여 통신부(120)에서 데이터 수집장치(200)로 전송되도록 제어한다. 또한, 서브 제어부(114)는 통신부(120)와 데이터 수집장치(200) 간에 전력선 통신이 불가능한 경우, 계측 데이터가 무선 통신을 통하여 통신부(120)에서 데이터 수집장치(200)로 전송되도록 제어한다. 또한, 서브 제어부(114)는 통신부(120)와 데이터 수집장치(200)간에 전력선 통신 및 무선 통신이 불가능한 경우, 계측 데이터가 서브 저장부(113)에 저장되도록 제어한다.
통신부(120)는 서브 PLC 통신부(121) 및 서브 무선 통신부(122)를 포함하여 구성될 수 있다.
서브 PLC 통신부(121)는 계측 데이터를 데이터 수집장치(200)로 전력선 통신을 통해 전송한다. 서브 무선 통신부(122)는 계측 데이터를 데이터 수집장치(200)로 무선 통신을 통해 전송한다.
그리고, 계측부(110)와 통신부(120) 사이의 계측 데이터의 전송은 적외선 통신에 의할 수 있다. 적외선 통신은 주로 근거리의 일대일 데이터 전송에 이용되며, 대역폭이 넓고 전송 속도가 빠르며 전자파 및 다른 전자장비에 의한 간섭이 거의 없다. 계측부(110)와 통신부(120)를 마주보게 대향시킨 후, 적외선의 송수신을 통해, 계측 데이터의 전송이 가능해진다. 따라서, 계측부(110)와 통신부(120) 사이에 복잡한 유선 설비의 설치 없이, 간편하게 계측 데이터를 전송할 수 있게 된다.
또한, 전력량계(100)가 데이터 수집장치(200)와 전력선 통신 또는 무선 통신 중 어느 하나의 통신만을 사용할 것이 명백한 경우에는 해당 전력량계(100)에 서브 PLC 통신부(121) 또는 서브 무선 통신부(122) 중의 하나의 통신부만이 형성될 수 있다. 이를 통해, 전력량계(100)의 소형화 및 생산 단가 절감이 가능해진다.
데이터 수집장치(200)는, 도 3과 함께 참조하면, 전력량계(100)로부터 계측 데이터를 수집한다. 그리고, 데이터 수집장치(200)는 계측 데이터를 소정의 주기마다 후술하는 검침 서버(300)에 전송할 수 있다. 그리고, 이러한 데이터 수집장치(200)는 전신주에 설치될 수 있다. 또한, 이러한 데이터 수집장치(200)는 PLC 통신부(210), 무선 통신부(220), 저장부(230) 및 제어부(250)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 데이터 수집장치(200)는 서버 통신부(240)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
PLC 통신부(210)는 전력량계(100)의 서브 PLC 통신부(121)로부터 전력선 통신을 통해 계측 데이터를 전송받는다.
무선 통신부(220)는 전력량계(100)의 서브 무선 통신부(122)로부터 무선 통신을 통해 계측 데이터를 전송받는다. 그리고, 서브 무선 통신부(122)와 무선 통신부(220)는 바이너리 CDMA(Binary Code Division Multiple Access) 방식, RF(Radio Frequency) 방식, ZigBee 방식, Z-Wave 방식, WiFi 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 계측 데이터를 주고 받을 수 있다. 이 때, 특히, 바이너리 CDMA 방식의 경우 수신기의 구조, 동기 알고리즘, 및 RF 회로 구성이 간단하여, 경제적인 시스템 구축을 할 수 있다. 또한, 바이너리 CDMA 방식은 주파수 밴드 별 최대 5 ~ 11 채널 및 최대 전송속도(15Mbps(5MHZ), 60Mbps(20MHz))를 갖는 등 우수한 성능을 갖는다.
구체적인 무선 통신 방식에 대하여, 도 4와 함께 참조하면, 무선 통신의 스테이션이 도시되어 있다. 스테이션은 그 역할에 따라 마스터(Master)와 슬레이브(Slave)로 나누어진다. 마스터는 Binary CDMA 등 무선통신 네트워크 전체를 관리하고 하나의 네트워크 안에서 오직 하나만 존재할 수 있다. 마스터는 비콘을 브로드캐스팅함으로 해서 슬레이브를 제어한다. 슬레이브는 마스터의 통제에 따라 데이터를 송?수신할 수 있다. 또한, 슬레이브는 경쟁 구간에서 자신의 요구사항을 마스터에게 요청할 수 있다. 보다 상세히, 마스터는 비콘을 전송함으로 해서 바이너리 CDMA, 등 무선통신의 슈퍼프레임(Superframe)의 타이밍을 제공한다. 또한, 마스터는 서비스 품질 및 전력을 관리하거나 보안 인증 역할 등을 담당한다. Binary CDMA 등 무선통신은 개인 활동 영역 내에서 동일한 무선 주파수 채널 상에서 동작하고 있는 두 개 이상의 스테이션이 존재할 때 구성된다. 한편, 피코넷(piconet)은 하나의 마스터(master)와 하나 이상의 슬레이브(slave)로 구성되며, 다중 피코넷(multi-piconet)은 처음 구성된 피코넷(최상위피코넷: parent piconet)과 이를 기반으로 형성된 하위 피코넷(child piconet)으로 구성된다. 이와 같은 하위 피코넷은 상위 피코넷에서 슬레이브 역할과 하위 피코넷에서 마스터 역할을 하는 하위 마스터(child master)와 슬레이브로 구성된다. Binary CDMA 등 무선통신에서 활용할 있는 자원은 코드 분할 다중 접속(CDMA)방식에서의 코드 채널(Code Channel)과 시간 분할 다중 접속(TDMA) 방식에서의 시간 슬롯(Time Slot)이다. 코드 분할 접속 방식의 경우, 동시에 많은 채널을 사용하면, 전송율이 증가하나, 에러율 역시 함께 증가하는 특성을 가지고 있다. 따라서, 채널 상황에 따라 데이터를 전송하는 코드 채널의 수를 변경하여 채널 환경에 능동적으로 대처할 수 있다. 코드 채널은 채널 상황이 좋은 경우에는 모든 코드 채널을 사용하여 데이터를 전송하고 채널 환경이 좋지 않은 경우에는 소수의 채널을 사용하여 데이터를 전송한다. 시간 슬롯은 Binary CDMA 등 무선통신의 중요한 자원으로서 마스터에 의해 관리되며, 슬레이브들의 요청과 마스터의 판단에 의해 분배된다. 본 발명에 있어서는 데이터 수집장치(200)가 마스터(master)가 되고, 복수의 전력량계(100)가 슬레이브(slave)가 되어 피코넷(piconet)을 형성하여 데이터 수집장치와 전력량계 상호간 통신을 수행한다.
저장부(230)는 전력량계(100)로부터 전송받은 계측 데이터를 저장한다.
서버 통신부(240)는 저장부(230)에 저장된 계측 데이터를 검침 서버(300)에 전송한다. 또는, 서버 통신부(240)는 데이터 수집장치(200)가 계측 데이터를 전력량계(100)로부터 전송받고 바로 검침 서버(300)로 전달하는 게이트웨이(gateway)의 역할을 할 수 있도록 구성될 수 있다.
제어부(250)는 전력량계(100)에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, PLC 통신부(210) 및 서브 PLC 통신부(121)를 통해 계측 데이터가 전력선 통신으로 수신되도록 PLC 통신부(210)를 제어한다. 그리고, 제어부(250)는 전력량계(100)에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 무선 통신부(220) 및 서브 무선 통신부(122)를 통해 계측 데이터가 무선으로 수신되도록 무선 통신부(220)를 제어한다. 이 때, 전력량계(100)에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우는, 전력량계(100)와 데이터 수집장치(200)가 소정 거리를 초과하여 떨어져 전력선 통신을 통한 신호의 세기가 작아지는 경우, 또는 전력량계(100)와 데이터 수집장치(200)의 사이에 설치된 변압시설 등을 통과하며 전력선 통신을 통한 신호의 세기가 작아지는 경우 등이 해당될 수 있다. 즉, 전력량계(100)와 데이터 수집 장치(200)가 기 설정된 거리를 초과하여 떨어져 있는 경우, 제어부(250)는 전력량계(100)와 데이터 수집장치(200) 간에 무선 통신이 이루어지도록 제어한다. 그리고, 전력선 통신을 통해 전력량계(100)에서 데이터 수집장치(200)로 수신되는 신호의 세기가 기 설정된 세기 미만의 신호인 경우, 제어부(250)는 전력량계(100)와 데이터 수집장치(200) 간에 무선 통신이 이루어지도록 제어한다.
이와 같이, 전력 소비자의 집중도와 거리에 따라 하나의 데이터 수집장치(200)에 각 수용가의 전력량계(100)가 선택적으로 PLC 통신 또는 무선 통신 방식에 의해 계측 데이터를 전송한다. 따라서, 농어촌과 같이 소수의 전력 소비자가 분산 배치된 경우, 소수의 전력 소비자를 위한 데이터 수집장치(200)를 추가로 농어촌 인근에 설치할 필요 없이, 데이터 수집장치(200)가 무선 통신을 통해 계측 데이터를 수집할 수 있다. 이를 통해, 전력 사용량 원격 검침 시스템을 보다 효율적으로 구축하고 유지 관리할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템은 검침 성공률이 높아지는 장점을 갖는다. 즉, 본 발명은 전력선 통신 또는 무선 통신 중 하나의 통신 채널에 문제가 생기는 경우, 다른 통신 채널을 이용하여 계측 데이터의 전송이 가능하여, 전체적인 검침 성공률을 높일 수 있다.
전력선 통신은 일반적으로 별도의 변압기가 없는 하나의 Power Line 안에서 좋은 통신환경을 제공한다. 그러나 통신을 해야 하는 거리가 길어질수록 Power Line 사이사이에 변압기 등의 설비가 존재할 가능성이 커지게 된다. 이러한 경우, 본 발명과 같이 유무선 통합 장치 형태로 데이터 수집장치를 구축하게 되면 전력선 통신이 불가능할 경우, 즉, 전력량계(100)에서 데이터 수집장치(200)로 전력선 통신을 통해 전송되는 계측 데이터의 신호의 세기가 소정 세기보다 작은 경우, 데이터 수집장치(200)는 무선을 통해 계측 데이터를 수집할 수 있게 된다. 예를 들어 데이터 수집장치(200)가 약 200 여대의 전력량계(100)를 커버해야 된다고 설계 되었을 시, 해당 200 여 가구 모두 하나의 변압 또는 변전 설비 안에 있다면, 전력선 통신에 의하여 전력 사용량을 검침하는 것이 유리하다. 하지만, 해당 200 여 가구 모두 하나의 변압 또는 변전 설비 안에 있지 않다면, 데이터 수집장치(200)를 추가 설치하는 것 보다 무선 모뎀을 활용하여 데이터 수집장치(200)와 전력량계(100)간의 데이터 통신을 하는 것이 훨씬 경제적이다.
검침 서버(300)는 데이터 수집장치(200)로부터 계측 데이터를 취합한다. 그리고, 검침 서버(300)는 계측 데이터를 기록, 보존한다. 또한, 검침 서버(300)는 해당 계측 데이터가 생성된 전력량계가 설치된 수용가(H)에 대한 전력 사용 요금을 과금하는 기능을 수행할 수 있다. 검침 서버(300)와 데이터 수집장치(200) 사이의 계측 데이터의 전송은 광통신망, CDMA, Wimax, WiBro 등 이동통신망, TRS(Trunked Radio System), 이더넷 또는 전화선을 포함하는 통상의 다양한 유?무선 통신 방식 가운데 어느 하나의 통신 방식을 통해 이루어질 수 있다.
또한, 검침 서버(300)는 계측 데이터를 월별 세대별 사용량 데이터로 분류하여 축적하는 사용량 데이터 베이스, 과금 기준 데이터를 축적하는 과금 기준표 데이터 베이스 및 월별 세대별 사용요금 데이터를 축적하는 사용요금 데이터 베이스를 포함하여 구성될 수 있다.
IHD(In Home Display, 미도시)는 수용가(H) 내에 설치되어, 전자기기들의 전력 소모량을 원격 점검, 조작 가능하게 하는 개인정보 단말기이다. 이러한, IHD는 전력량계(100) 또는 데이터 수집장치(200)와의 전력선 통신을 위한 PLC 통신 모듈 및 상기 전력량계(100) 또는 데이터 수집장치(200)와의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈을 구비할 수 있다. 그리고, IHD는 계측 데이터를 전력량계(100) 또는 데이터 수집장치(200)로부터 직접 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송 받을 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, IHD의 PLC 통신 모듈은 서브 PLC 통신부(121) 또는 PLC 통신부(210)와 전력선 통신을 할 수 있도록 구성될 수 있다. 그리고, IHD의 무선 통신 모듈은 서브 무선 통신부(122) 또는 무선 통신부(220)와 무선 통신을 할 수 있도록 구성될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 전력 사용량 원격 검침 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다. 도 7은 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법에서의, 전력량계와 데이터 수집장치 간의 데이터 흐름을 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 방법은, 먼저 수용가에 설치된 전력량계가 수용가에서 소비되는 소비 전력을 계측하여 계측 데이터를 생성한다(S501).
그리고, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 전력선 통신의 연결 상태를 확인한다(S502). 그리고, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 전력선 통신을 통해 계측 데이터의 전송이 가능한지를 판단한다(S503).
이 때, 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 이상인 경우, 기존에 전력량계와 데이터 수집장치 간에 무선 통신이 연결되어 있었는지를 확인한다. 그리고, 기존에 전력량계와 데이터 수집장치 간에 연결된 무선 통신이 있는 경우, 상기 무선 통신을 해제한다(S504). 그리고, 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전력량계에서 데이터 수집장치로 전송한다(S505). 그리고, 검침 서버가 데이터 수집장치에 전송된 계측 데이터를 취합할 수 있다(S506). 그리고, 전력량계와 데이터 수집장치로부터 계측 데이터가 IHD(In Home Display)로 전력선 통신을 통하여 전송될 수 있다(S507).
반면, 상기 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되는 신호의 세기가 소정 세기 미만인 경우, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 무선 통신의 연결 상태를 확인한다(S508). 그리고, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 무선 통신을 통해 계측 데이터의 전송이 가능한지를 판단한다(S509).
이 때, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 무선 통신이 가능하다면, 무선 통신을 통해 계측 데이터를 전력량계에서 데이터 수집장치로 전송한다(S510). 그리고, 전력량계와 데이터 수집장치로부터 계측 데이터가 IHD로 무선 통신을 통하여 전송될 수 있다(S507).
한편, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 무선 통신이 가능하지 않다면, 전력량계와 데이터 수집장치 간에 연결 가능한 무선 통신을 검색한다(S511). 이 때, 연결 가능한 해당 무선 통신이 검색된다면, 상기 해당 무선 통신을 통하여 전력량계에서 데이터 수집장치로 계측데이터를 전송한다(S512).
그리고, 연결 가능한 해당 무선 통신이 검색되지 않는다면, 전력량계 내부의 서브 저장부에 계측 데이터를 저장한다(S513). 전력량계의 서브 저장부에 저장된 계측 데이터는 IHD로 전력선 통신 또는 무선 통신을 통하여 전송될 수 있다(S507).
그리고, 전력량계(100)와 데이터 수집장치(200)는, 도 7과 함께 참조하면, 링크 연결 단계(S610), 데이터 요청 단계(S620) 및 링크 연결 해제 단계(S630)를 통하여 계측 데이터 정보를 주고 받는다.
먼저, 링크 연결 단계(S610)는 데이터 수집장치(200)에서 전력량계(100)로 상호 연결을 위한 정상 응답 모드 설정(SNRM; Set Normal Response Mode) 명령 신호를 전송한다(S611). 그리고, 정상 응답 모드 설정 명령 신호를 수신한 전력량계(100)는 단계(S611)에 대응하여 데이터 수집장치(200)에 숫자화되지 않은 통보 응답(UA; Unnumbered Acknowledge)을 한다(S612). 단계(S612)에 대응하여, 데이터 수집장치(200)는 응용 합류 요청 명령(AARQ; Application Association ReQuest)을 전력량계(100)에 전송한다(S613). 이 때, 데이터 수집장치(200)의 응용단에서 전력량계(100)의 응용단으로 보내지는 응용프로토콜 데이터로 정의되어야 할 응용단과 DLMS 관련 환경변수도 포함하여 전송된다. 그리고, 단계(S613)에 대응하여, 전력량계(100)는 응용 합류 응답(AARE; Application Association Response)을 데이터 수집장치(200)로 전달한다. 이때, 전력량계(100)의 응용단에서 데이터 수집 장치(200)의 응용단으로 보내지는 응용프로토콜 데이터로 정의되어야 할 응용단과 DLMS(Device Language Message Specification) 관련 변수의 결정된 값을 포함한다.
상기의 과정을 거쳐 상기 데이터 수집장치(200)와 전력량계(100) 사이의 데이터 통신이 연결되면, 상기 데이터 요청 단계(S620)로 진행하게 된다. 상기 데이터 요청 단계를 보다 상세히 살펴보면, 먼저 상기 데이터 수집장치(200)가 전력량계(100)로 계측 데이터 요청 신호를 전송한다(S621). 계측 데이터 요청 신호를 수신한 전력량계(100)는 데이터 수집장치(200)로 계측 데이터를 응답하게 된다(S622). 이러한 과정을 통하여 데이터 수집장치(200)에서 전력량계(100)로부터 계측데이터를 획득하게 되면 상기 데이터 수집장치와 전력량계는 링크 연결 해제 단계(S630)로 진행하게 된다.
링크 연결 해제 단계(S630)를 보다 상세히 살펴보면, 상기 데이터 수집장치(200)는 전력량계(100)로 연결 중지 명령(DISC; DISConnect)을 전송한다(S631). 연결 중지 명령을 수신받은 전력량계(100)는 숫자화되지 않은 통보 응답(UA; Unnumbered Acknowledge)을 데이터 수집장치(200)에 전송한다(S632).
이상에서와 같이 본 발명에 따른 전력 사용량 원격 검침 시스템 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1000; 전력 사용량 원격 검침 시스템
100; 데이터 수집장치
110; PLC 통신부 120; 무선 통신부
130; 저장부 140; 서버 통신부
150; 제어부
200; 전력량계
210; 계측부 220; 통신부
300; 검침 서버

Claims (18)

  1. 복수의 수용가에 각각 설치되어 소비 전력을 계측하는 계측부 및 상기 계측부에서 계측된 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송하기 위한 통신부를 각각 구비하는 복수개의 전력량계;
    상기 복수개의 전력량계에서 전력선 통신을 통해 전송되오는 신호의 세기를 측정하여, 소정 세기 이상의 신호를 송신해오는 전력량계로부터는 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전송받고, 소정 세기 미만의 신호를 송신해오는 전력량계로부터는 계측 데이터를 무선 통신을 통해 전송받는, 상기 신호의 세기를 고려하여 통신 방법을 선택하는 데이터 수집장치; 및
    상기 데이터 수집장치로부터 상기 계측 데이터를 취합하는 검침 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는
    상기 복수개의 전력량계로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신을 통해 전송받을 수 있도록 형성되는 PLC 통신부;
    상기 복수개의 전력량계로부터 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통해 전송받을 수 있도록 형성되는 무선 통신부;
    상기 복수개의 전력량계로부터 전송받는 상기 계측 데이터를 저장하는 저장부; 및
    상기 전력선 통신을 통해 소정 세기 이상의 신호를 송신해오는 상기 전력량계로부터는 상기 PLC 통신부를 통해 상기 계측 데이터가 수신되도록 제어하고, 상기 전력선 통신을 통해 소정 세기 미만의 신호를 송신해오는 상기 전력량계로부터는 상기 무선 통신부를 통해 상기 계측 데이터가 수신되도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 복수개의 전력량계 중 상기 데이터 수집장치와 소정 거리를 초과하여 떨어져 있는 전력량계로부터는, 상기 계측 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 전송받도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계 각각의 상기 통신부는
    상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치의 상기 PLC 통신부로 전송하기 위한 서브 PLC 통신부; 및
    상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치의 상기 무선 통신부로 전송하기 위한 서브 무선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 서브 무선 통신부와 상기 무선 통신부는 바이너리 CDMA 방식, RF 방식, ZigBee 방식, Z-Wave 방식, WiFi 방식 중 어느 하나의 방식으로 상기 계측 데이터를 주고 받는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계 각각은
    상기 데이터 수집장치와 전력선 통신 및 무선 통신이 이루어지지 않는 경우, 상기 계측부에 의하여 계측된 상기 계측 데이터를 저장하기 위한 서브 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 계측부와 상기 통신부 사이의 상기 계측 데이터의 전송은 적외선 통신에 의하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계 각각과의 전력선 통신을 위한 PLC 통신 모듈 및 상기 복수개의 전력량계 각각과의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈을 구비하고, 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송 받으며, 상기 복수의 수용가 내에 각각 설치되는 IHD(In Home Display)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 수집장치와의 전력선 통신을 위한 PLC 통신 모듈 및 상기 데이터 수집장치와의 무선 통신을 위한 무선 통신 모듈을 구비하고, 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신으로 전송 받으며, 상기 복수의 수용가 내에 각각 설치되는 IHD(In Home Display)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는
    상기 복수개의 전력량계에서 상기 계측 데이터를 전송받고 바로 상기 검침 서버로 전달하는 게이트웨이인 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 시스템.
  11. 복수의 수용가에 각각 설치된 복수개의 전력량계가 상기 복수의 수용가에서 소비되는 소비 전력을 계측하여 계측 데이터를 생성하는 단계;
    상기 복수개의 전력량계에서 전력선 통신을 통해 데이터 수집장치에 전송되오는 신호의 세기를 측정하는 단계;
    상기 신호의 세기를 고려하여, 소정 세기 이상의 신호를 송신해오는 전력량계로부터는 상기 계측 데이터를 전력선 통신을 통하여 상기 데이터 수집장치로 전송받는 단계; 및
    상기 신호의 세기를 고려하여, 소정 세기 미만의 신호를 송신해오는 전력량계로부터는 상기 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 데이터 수집장치로 전송받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 데이터 수집장치와 소정 거리를 초과하여 떨어져 있는 전력량계로부터는 상기 계측 데이터를 상기 무선 통신을 통하여 상기 데이터 수집장치로 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계와 상기 데이터 수집장치 간에 전력선 통신 및 무선 통신이 이루어지지 않는 경우, 상기 계측 데이터를 상기 복수개의 전력량계 각각에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 계측 데이터를 무선 통신을 통하여 상기 전력량계에서 상기 데이터 수집장치로 전송받는 단계는,
    상기 전력량계와 상기 데이터 수집장치가 바이너리 CDMA 방식, RF 방식, ZigBee 방식, Z-Wave 방식, WiFi 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계 각각은
    상기 수용가의 소비 전력을 계측하는 계측부 및 상기 계측부에서 계측된 계측 데이터를 전송하기 위한 통신부를 구비하고,
    상기 계측 데이터는 상기 계측부에서 상기 통신부로 적외선 통신을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    검침 서버가 상기 계측 데이터를 상기 데이터 수집장치로부터 취합하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 복수개의 전력량계 각각으로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신을 통해 상기 복수의 수용가 내에 각각 설치된 IHD(In Home Display)로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 데이터 수집 장치로부터 상기 계측 데이터를 전력선 통신 또는 무선 통신을 통해 상기 복수의 수용가 내에 각각 설치된 IHD(In Home Display)로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 사용량 원격 검침 방법.
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