KR101138645B1 - 스마트 전력제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부하의 종류 및 전류 사용량에 대한 제약 없이 네트워크가 단절되더라도 내부 프로세서에 의해 자체적으로 동작을 할 수 있도록 유연성 및 확장성을 갖는 스마트 전력제어시스템에 관한 것으로, 본 발명은 제어신호를 출력하여 제어 대상이 되는 부하들을 제어하기 위한 다수의 채널들을 구비하고, 다수의 채널들 각각에 대해 타임스케줄을 설정하여, 원격 자동제어를 통해 MC, 릴레이, SSR의 스위칭을 제어하여 부하를 온/오프시키는 제어신호를 출력하는 메인제어부; 조도 측정 및 사람의 재실 여부를 감지하여 상기 메인제어부에 측정된 조도 및 재실 여부 결과를 전달하는 조도 및 재실 센싱부; 상기 메인제어부에서 조도 측정값 및 재실 여부와 타임스케줄에 따라 출력하는 제어신호에 따라 R, S, T상 별로 인가되는 1차 전원을 입력받아 전력 변환하여 2차 전원을 생성하고, 이를 램프에 전원으로 공급하여 램프를 디밍(Dimming)하는 디밍부; 상기 메인제어부를 통해 제어하고자 하는 채널들에 대해서 전력 사용량을 측정 및 분석하기 위해 전압 및 전류를 센싱하여 전압, 전류, 전력, 역률, 총사용 소비전력량을 측정하는 전력 센싱부; 및 유무선 통신망을 통해 상기 메인제어부, 조도 및 재실 센싱부, 전력 센싱부(300) 및 디밍부의 전체적인 동작을 모니터링하고, 동작 제어 설정을 주관하며, 모니터링을 기반으로 데이터베이스를 구축하는 서버;로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 전력제어시스템을 제공한다.

Description

스마트 전력제어시스템{Smart Power Control System}
본 발명은 전력제어시스템에 관한 것으로서, 특히 부하의 종류 및 전류 사용량에 대한 제약 없이 네트워크가 단절되더라도 내부 프로세서에 의해 자체적으로 동작을 할 수 있도록 유연성(Flexibility) 및 확장성(Scalability)을 갖는 스마트 전력제어시스템(Smart Power Control System; Smart PCS)에 관한 것이다.
전 세계적으로 추진되고 있는 저탄소 녹색 성장의 일환으로 조명 전력분야에서는 시간 및 공간 조건에 따라 자동으로 감시 및 제어를 통한 조명 에너지를 절감하는 방법이 적극 권장되고 있다.
이러한 조명 에너지를 절감하기 위한 종래의 조명제어의 방법으로는 릴레이(Relay)와 같은 반도체 소자를 사용한 제어방법이 대부분이며, 제어신호를 위한 통신 방식으로는 RS-485가 주류를 이루고 있다.
그러나 기존의 조명제어 방법은 ON/OFF 스위칭 횟수가 약 50,000회 정도인릴레이를 사용함으로써, ON/OFF 스위칭이 빈번하게 발생하는 건물이나 공장에서는 제어 횟수가 많으므로 고장이 잦고, 이로 인한 A/S에 소요되는 시간이 증가함에 따라 사용자의 불만이 많은 문제점이 있다.
최근에는 LS산전에서 전력선통신(Power Line Communication; PLC)방식을 사용하여 조명을 제어하는 방식이 새롭게 등장하였고, 국내의 레퍼런스 사이트(Reference Site)를 확보하기 위해 다양한 제어분야에의 응용기술을 선보이고 있다. 하지만, 이러한 전력선통신방식은 고속의 통신방식이 아닌 약 9.6Kbps의 데이터 속도를 갖는 저속통신이므로 고속통신이 불필요한 제어분야에서는 시장의 요구를 어느 정도 만족시킬 수 있으나, 빠른 속도로 신호 및 데이터를 전송해야 하는 고속통신제어 분야에는 적합지 않은 기술이다.
또한, 전력선통신방식은 시스템의 모든 제어를 중앙의 원격제어서버가 관장하는 방식이므로, 네트워크가 단절되는 경우 전력제어를 위한 모니터링 및 제어가 불가능한 단점이 있으며, 제어 주체가 중앙서버 하나이므로 광범위한 제어가 어려워 제어의 범위가 매우 제한적인 문제점이 있다. 또한, 대부분의 부하가 중앙서버에 집중됨으로 인하여 제어해야 할 대상(부하)의 전류 사용량도 30암페어 이내로 제한되는 문제점이 있다.
또한, 대부분의 부하가 중앙서버에 집중됨으로 인하여 제어 시간의 한계와 릴레이를 통한 제어로 인해 제어 해야 할 대상(부하)의 전류 사용량도 30암페어 이내로 제한되는 문제점이 있다.
따라서 전술한 종래의 조명제어 방식의 단점과 전력선통신방식의 문제점을 개선하기 위한 본 발명의 목적은 부하의 종류와 전류 사용량에 대한 제약 없이 네트워크가 단절되더라도 내부 프로세서에 의해 자체적으로 동작을 할 수 있도록 유연성과 확장성을 갖는 스마트 전력제어시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 시간적 및 공간적 제약을 극복하여 원하는 시간과 원하는 공간에 점등 및 소등이 가능한 조명을 제공할 수 있는 스마트 전력제어시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 원격제어 및 조명환경의 조도 및 재실 여부에 따라 조명전력을 단계적으로 조절할 수 있는 지능적 제어가 가능한 스마트 전력제어시스템을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은, 제어신호를 출력하여 제어 대상이 되는 부하들을 제어하기 위한 다수의 채널들을 구비하고, 다수의 채널들 각각에 대해 타임스케줄을 설정하여, 원격 자동제어를 통해 MC(Magnetic Contactor), 릴레이(Relay), SSR(Solid State Relay)의 스위칭을 제어하여 부하를 온/오프(ON/OFF)시키는 제어신호를 출력하는 메인제어부; 조도 측정 및 사람의 재실 여부를 감지하여 상기 메인제어부에 측정된 조도 및 재실 여부 결과를 전달하는 조도 및 재실 센싱부; 상기 메인제어부에서 조도 측정값 및 재실 여부와 타임스케줄에 따라 출력하는 제어신호에 따라 R, S, T상 별로 인가되는 1차 전원을 입력받아 전력 변환하여 2차 전원을 생성하고, 이를 램프에 전원으로 공급하여 램프를 디밍(Dimming)하는 디밍부; 상기 메인제어부를 통해 제어하고자 하는 채널들에 대해서 전력 사용량을 측정 및 분석하기 위해 전압 및 전류를 센싱하여 전압, 전류, 전력, 역률, 총사용 소비전력량을 측정하는 전력 센싱부; 및 유무선 통신망을 통해 상기 메인제어부, 조도 및 재실 센싱부, 전력 센싱부(300) 및 디밍부의 전체적인 동작을 모니터링하고, 동작 제어 설정을 주관하며, 모니터링을 기반으로 데이터베이스를 구축하는 서버;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 상기 스마트 전력제어시스템은, 상기 메인제어부의 제어채널의 추가가 필요한 경우 및 상기 메인제어부와 거리상 이격되어 있는 환경에서 제어를 확장하고자 하는 경우에 상기 전력제어시스템에 연결하여 상기 메인제어부와 동일한 역할을 수행하는 확장 및 원격 제어부;를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 상기 스마트 전력제어시스템의 상기 메인제어부는, 온도센서로부터 입력된 데이터를 통해 시스템 내부 온도 측정 및 팬의 온/오프 동작을 제어하고, 입출력 포트를 통해 릴레이를 제어하여 채널들의 온/오프 제어, 온도제어, 사용자와의 통신 및 제어 등 전체적인 시스템 제어와 운용에 필요한 제어를 수행하는 제어보드와, 상기 제어보드로부터 입력된 제어신호를 받아 릴레이를 직접 컨트롤 하며, 수동 온/오프 및 자동 모드 설정에 대한 인터페이스 및 채널 온/오프 표시용 LED 장치에 대한 인터페이스를 제공하는 메인보드 및 상기 메인제어부의 원활한 공기의 흐름을 제어하여 과도한 온도상승을 방지하며, 설정한 온도에 따라 자동으로 온/오프가 제어되는 팬(FAN)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 한층 향상된 유연성 및 확장성을 활용하여 조명램프를 환경 및 시간에 맞게 적절히 ON/OFF하고 디밍 제어함으로써, 조명 에너지 절감을 극대화 할 수 있고, 이와 더불어 저탄소 녹색 성장 및 조명 분야의 지능형 전력망의 기반을 구축할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 블록구성도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 세부 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 전력제어 동작을 나타낸 제어흐름도,
도 4는 도 2의 메인제어부의 내부 블록구성도.
본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 자체 지능제어 및 이더넷을 이용하여 유선 또는 무선을 통해 제어 거리의 제약을 제거한 원격 제어가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 저가의 릴레이(Relay), 대용량 전자접촉기(Magnetic Contactor; MC), 반영구적으로 무소음으로 고속 동작하는 SSR(Solid State Relay) 등 다양한 ON/OFF 스위치를 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 공간적인 제한을 극복하여 경관조명을 제어할 수 있으며, 일반램프나 가로등 등을 일별 및 월별로 원하는 시간에 맞추어 점등 및 소등 시키도로 제어할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 조도 및 재실감지센서와 연동하여 한 층 더 향상된 지능적 제어가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 각 부하램프의 전력 사용량을 감시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 기본 4개의 채널을 제어할 수 있으며, 확장형 모델을 통해 채널을 확장시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 채널별로 독립적인 제어가 가능하며, 수동 ON/OFF 및 원격 자동 ON/OFF 기능의 전환과 스위치 상태를 감시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 채널별로 LED를 이용한 표시장치를 구비하여 스위치의 ON/OFF를 표시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 다른 스마트 전력제어시스템과의 결합이 용이하여 광범위한 경관조명의 제어 시 스마트 전력제어시스템 간의 유기적인 제어가 가능하며, 이를 위한 원격제어 GUI(Graphic User Interface)를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 설치 비용을 줄이고, 유지 보수를 용이하게 할 수 있도록 분전반 내의 MC를 교체하지 않고 활용할 수 있는 연결 구조를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 지능형 조명전력제어장치인 디밍장치(Dimming Switch)와 연동하여 한층 더 향상된 지능적 전력제어를 수행한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다. 하기 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 블록구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 세부 구성도로서, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 도 1과 달리 확장 및 원격 제어부(400)를 2개 사용하여 제어채널을 확장하고 이격된 거리에 있는 부하의 전력을 제어할 수 있으며, 디밍부(700)를 다수개 사용하여 다수의 공간에서의 조명을 디밍할 수 있다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 메인제어부(100), 조도 및 재실 센싱부(200), 전력 센싱부(300), 확장 및 원격 제어부(400), 디밍부(700)와, 유무선 통신망(600)을 통해 연결되는 서버(500)로 구성된다.
본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템을 구성하는 각 장치를 살펴보면, 먼저 메인제어부(100)는 제어신호를 출력하여 제어 대상이 되는 부하들을 제어하기 위한 다수의 채널들을 구비하고, 다수의 채널들 각각에 대해 타임스케줄(Time-Schedule)을 설정하며, 원격 자동제어를 통해 MC, 릴레이, SSR 등의 스위치(20)를 제어하여 램프 또는 냉방 및 전열기기와 같은 부하(30)의 ON/OFF를 관리한다.
또한, 메인제어부(100)는 전력제어시스템을 구성하는 조도 및 재실 센싱부(200), 전력 센싱부(300), 확장 및 원격 제어부(400) 등을 관할한다. 메인제어부(100)는 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템에서 지능형 전력 제어기(Intelligent Power Controller; IPC)로 동작한다.
지능형 전력 제어기는 자체 지능 제어 또는 이더넷(유선 또는 무선)을 통하여 원격으로 릴레이, MC, SSR 등의 ON/OFF를 제어함으로써 경관조명 또는 가로등 등을 일별 및 월별로 원하는 시간에 맞추어 점등 및 소등을 제어할 수 있으므로, 지능적 제어를 통해 소비전력 절감과 사용자 편리성을 제공하는 시스템이다.
도 2를 참조하면, 메인제어부(100)는 동작전원입력부(110) 및 제어전원입력부(120)를 통해 동작전원과 제어전원을 인가받아 동작 및 제어를 수행하며, 제어신호출력부(130)를 통해 4 개의 채널들을 각각 독립적으로 수동 또는 자동으로 제어할 수 있다. 또한, 메인제어부(100)는 램프 점검 시를 위해 외부 스위치를 제어하여 수동 ON/OFF 제어를 할 수 있다.
그리고 메인제어부(100)는 제어 채널의 ON/OFF 상태를 알기 위한 표시장치로 각 채널별 LED 표시장치를 갖고 있다. 또한, 메인제어부(100)는 GUI 를 통해 각 채널의 동작 상태를 알 수 있으며, 각각의 메인제어부(100) 간의 유기적인 제어를 할 수 있도록 원격 수동 모드를 통한 GUI 원격 제어가 가능하다.
또한, 메인제어부(100)는 기존의 분전반 내의 MC 등을 교체 없이 활용하여 설치할 수 있으며, 이를 통해 설치 비용 및 유지보수가 간단하여 현장의 조건에 따라 유연한 시스템 설계가 가능하다.
기존의 조명 제어 장치의 대표적인 예인 PLC 기반 장치는 PLC 통신을 통해 릴레이를 제어하여 램프의 점/소등 및 간단한 LED 표시장치를 통해 점/소등 상태를 모니터링 하고, 표시장치 및 제어장치로 PC 와 같은 서버 장치를 활용하기도 하지만, 점/소등 명령을 원격 수동 스위치 또는 서버에서 전달하기 때문에 중간에 통신이 단절되는 경우 사용자가 원하는 상태로 램프 상태를 유지할 수 없게 되고, 릴레이의 경우 잦은 ON/OFF 를 하게 되면 불량의 원인을 일으킬 수 있다. 또한, PLC 구성을 위해 여러 부수 장치들이 필요하게 됨에 따라 신뢰성의 저하를 초래한다.
이러한 문제점들을 보완하고, 좀 더 사용자의 편리성과 신뢰성을 높이기 위해 메인제어부(100)는 평소 자체 저장된 내부 알고리즘을 통해 램프를 점/소등 운영하며, 요일별 및 월별로 구분하여 지능적으로 사용자 요구사항에 맞게 운영되며, 4 개의 채널을 각기 운영할 수 있고, LAN 커넥터(140)를 구비하여 이더넷(Ethernet) 통신 기반 시스템의 간편성을 갖추었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 서버(500)를 통해 메인제어부(100)의 상태 및 내부 제어 변수를 변경할 수 있는 것이 특징이다. 또한, 서버(500)를 통해 메인제어부(100)간 유기적인 상호 운영이 가능하다.
상술한 바와 같이, 메인제어부(100)는 지능적 제어를 통해 점/소등을 적절히 유지 및 관리함으로써 또한 조명의 실질적인 소비전력을 절감 할 수 있다.
전술한 상기 메인제어부(100)의 주요기능을 정리하면 하기와 같다.
1. 채널 별 다양한 시스템 운영모드
- 수동 스위치 ON/OFF 모드: 각 채널을 커버에 있는 스위치를 통해 ON/OFF 시킬 수 있다.
- 자동 스위치 모드: 각 채널을 커버에 있는 스위치를 통해 자동으로 설정할 수 있다.
- 자체 타임 스케줄 운영 모드 : 스케줄 ON 상태에서 운영되어, Smart PCS-100 에 미리 설정된 요일별 및 월별 타임 스케줄에 의해 ON/OFF 동작하며, 서버에 있는 GUI 를 통해 설정 값을 변경 할 수 있다.
- 원격 수동 ON/OFF 모드: 스케줄 OFF 상태에서 운영되며, 서버의 GUI 를 통해 원격 ON/OFF 시킬 수 있다.
2. RISC 기반의 마이크로프로세서(Microprocessor) 채용
3. 시스템 내부 온도 측정 기능
- 시스템의 내부 온도를 측정 및 모니터링 할 수 있다.
4. Fan Control 에 의한 시스템 내부온도 제어
- 시스템 내부 온도에 따라 FAN 을 ON/OFF 하여 시스템 내부 온도를 적절히 유지할 수 있다.
5. 다양한 제어용 통신 인터페이스 제공 (RS-232C, Ethernet(10Base-T))
- 원격 제어를 위한 Ethernet 통신을 제공한다.
6. 전용 Smart PCS-100 GUI 제공
- 사용자 편리성을 위한 윈도우 사용자 환경을 제공한다.
7. CLI(Command Line Interface)를 통한 엔지니어 모드 제공
- 시리얼(Serial) 포트를 통한 내부 설정 및 접속의 편리성을 위한 CLI 모드를 제공한다.
8. TCP/IP 및 Telnet 지원
- 이더넷 포트를 통한 내부 설정 및 접속의 편리성을 위한 telnet 모드를 제공한다.
그러면, 이하에서는 상기 메인제어부(100)의 구조 및 기능을 도 4를 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 도 4는 도 2의 메인제어부의 내부 블록구성도로서, 상기 메인제어부(100)는 제어보드(Control Board), 메인보드(Main Board) 및 팬(FAN)으로 구성된다.
상기 제어보드는 온도센서로부터 입력된 데이터를 측정하여 마이크로프로세서로 전달한다. 이에 따라, 상기 마이크로프로세서는 이 데이터를 통해 시스템 내부 온도 측정 및 팬의 ON/OFF 동작을 제어한다. 또한, 상기 제어보드는 I/O 포트를 통해 릴레이를 제어하여 채널 1~4 의 ON/OFF 제어, 온도제어, 사용자와의 통신 및 제어 등 전체적인 시스템 제어와 운용에 필요한 제어를 담당한다. 상기 제어보드는 펌웨어(Firmware) 업그레이드를 통하여 시스템의 지속적인 업데이트가 가능하다.
상기 메인보드는 제어보드로부터 입력된 제어신호를 받아 릴레이를 직접 컨트롤 하며, 제어보드와 메인보드의 동작을 위한 SMPS(Switching Mode Power Supply)가 실장되어 있다.
SMPS는 DC+5V,+12V 를 출력시키며, DC+5V 는 제어보드의 전원용으로 쓰이며, DC+12V 는 메인보드의 전원용 및 파워릴레이 구동용 Drive IC 로 공급된다. 도 2에는 확장 및 원격제어부(410, 420)에 DC전원을 공급하는 SMPS(810, 820)를 각각 도시하였다.
또한 메인보드의 출력단은 실질적인 AC 가 파워릴레이에 의하여 제어되며, 수동 ON/OFF 및 자동 모드 설정에 대한 인터페이스 및 채널 ON/OFF 표시 용 LED 장치에 대한 인터페이스를 제공한다.
상기 팬(FAN)은 시스템의 원활한 공기의 흐름을 제어하여 시스템의 과도한 온도상승을 방지하는 역할을 담당하며, 설정한 온도에 따라 자동으로 ON/OFF가 제어된다.
상기 메인제어부(100)의 입출력 커넥터의 구성을 살펴보면, 상기 메인제어부(100)가 동작하기 위한 동작전원입력부(110)와, 일반적으로 상기 동작전원과 동일한 전원을 사용하는 제어채널의 제어전원입력부(120)와, 주로 MC의 구동코일에 연결하여 사용하는 4개의 제어신호출력부(130), RS-232 통신을 접속하여 상기 메인제어부(100)를 제어할 수 있는 제1 통신 커넥터(160) 및 LAN을 접속할 수 있으며 상기 메인제어부(100)의 GUI 운용 시 사용하는 원격 커넥터(140)로 구성된다. 한편, 메인제어부(100)는 확장 및 원격 제어부(400), 전력 센싱부(300), 조도 및 재실 센싱부(200)를 RS-485 통신으로 접속할 수 있는 제2 통신 커넥터(150)를 더 구비함이 바람직하다.
상기 확장 및 원격 제어부(400)는 상기 메인제어부(100)의 제어채널의 추가가 필요한 경우 또는 상기 메인제어부(100)와 거리상 이격되어 있는 환경에서 제어를 확장하고자 하는 경우에 연결하여 사용하며, 상기 메인제어부(100)와 동일한 역할을 수행한다. 이를 위하여, 상기 확장 및 원격 제어부(400)는 상기 메인제어부(100)와 유사하게 제어전원입력부(411, 421) 및 제어신호출력부(412, 422)를 구비하며, RS-485 통신으로 접속이 가능한 입력 통신 커넥터(413, 423) 및 출력 통신 커넥터(414, 424)를 구비한다.
상기 조도 및 재실 센싱부(200)는 상기 메인제어부(100)가 조도 및 재실 여부에 따라 메인제어부(100) 및 디밍부(700)를 제어하여 조명전력을 제어할 수 있도록 조도센서 및 재실감지센서의 역할을 수행한다. 이를 위하여, 상기 조도 및 재실 센싱부(200)는 RS-485 통신으로 접속이 가능한 입출력 통신 커넥터(230, 240)와, 조도센서(210) 및 재실감지센서(220)로 구성된다.
상기 전력 센싱부(300)는 상기 메인제어부(100)를 통해 제어하고자 하는 채널들에 대해서 전력 사용량을 측정 및 분석하고자 하는 경우에 전압 및 전류를 센싱하여 전압, 전류, 전력, 역률, 총사용소비전력량 등을 측정한다. 이를 위하여 상기 전력 센싱부(300)는 RS-485 통신으로 접속이 가능한 입출력 통신 커넥터(330, 340)와, 부하에 입력되는 R, S, T상 전원의 전압을 센싱하는 입력전압센서(310) 및 부하에 공급되는 전류를 센싱하는 입력전류센서(320)로 구성된다.
상기 디밍부(700)는 MCCB(10)에서 각각 R, S, T상 별로 1차 전원을 전원입력부(711)로 공급받아 전력 변환하여 2차 전원을 생성하고, 이를 전원출력부(712)를 통해 램프부하 또는 각종 SWITCH(MC, RELAY, SSR 등)의 전원으로 공급하며, LAN 접속으로 원격제어가 가능한 원격 커넥터(713)와, RS-485 및 RS-232 통신 접속 커넥터(714, 715)를 구비하여 주변 환경(조도 및 재실감지센서 활용) 또는 시간대(TIME-SCHEDULE) 별로 적절하게 제어되는 제어신호에 따라 램프를 디밍(Dimming) 또는 소등하여 소비 전력을 절감시킨다.
상기 서버(500)는 유무선 통신망(600)을 통해 메인제어부(100), 조도 및 재실 센싱부(200), 전력 센싱부(300), 확장 및 원격 제어부(400), 그리고 디밍부(700)의 전체적인 동작을 모니터링하고, 동작 제어 설정을 주관하며, 모니터링을 기반으로 데이터베이스를 구축하여 향상된 전력관리를 수행할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 전력제어 동작을 나타낸 제어흐름도로서, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 전력제어의 동작을 상세히 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템의 메인제어부(100)는 각 채널별 및 재실자의 건물 거주 패턴을 고려한 스케줄 제어 기능이 ON되어 있는지 판단한다(S301). 스케줄 제어 기능이 켜져 있으면 메인제어부(100)는 다음 단계로 진행하여 설정된 스케줄이 있는지 판단한다(S303).
만약, 설정된 스케줄이 있으면, S309단계로 진행하여 설정된 스케줄을 실행한다. 반면에 설정된 스케줄이 없으면, S305단계로 진행하여 스케줄 설정화면을 출력하여 사용자가 스케줄을 설정하도록 한다. 사용자의 스케줄 설정이 완료되면, 메인제어부(100)는 S307단계로 진행하여 설정된 스케줄을 저장한 후 S309단계에서 설정된 스케줄을 실행한다. 이때, 메인제어부(100)는 조도 및 재실 센싱부(200)의 조도 센싱 및 재실 센싱에 따라 설정된 스케줄을 실행한다.
메인제어부(100)의 설정 스케줄 실행을 위하여 디밍부(710, 720, 730)와 조도 및 재실 센싱부(200)가 적절한 위치에 설치된다. 특히 조도를 단계적으로 조절하기 위하여 천장에 조도센서를 부착하여 해당 공간의 조명을 단계적으로 조절(Dimming)한다.
한편, 상기 S301단계의 판단에서 스케줄 제어 기능이 켜져 있지 않으면, 메인제어부(100)는 S311단계로 진행하여 재실자가 있는지를 판단하여, 재실자가 없으면 S319단계로 진행하여 소등하고, 재실자가 있으면 S313단계로 진행하여 조도를 측정한다. S311 및 S313단계의 재실여부 판단 및 조도측정은 조도 및 재실 센싱부(200)에서 수행되며, 그 결과값이 메인제어부(100)로 전달된다. 메인제어부(100)는 S313단계에서 측정된 조도에 따라 S315단계에서 디밍단계를 결정하고, S317단계에서 디밍부(700)에 제어신호를 전달하여 조명전력을 조절토록 함으로써 조명이 단계적으로 조절되도록 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 부하의 종류와 전류 사용량에 대한 제약 없이 네트워크가 단절되더라도 내부 프로세서에 의해 자체적으로 동작을 할 수 있도록 유연성과 확장성을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 시간적 및 공간적 제약을 극복하여 원하는 시간과 원하는 공간에 점등 및 소등이 가능한 조명을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 전력제어시스템은 원격제어 및 조명환경의 조도 및 재실 여부에 따라 조명전력을 단계적으로 조절할 수 있는 지능적 제어가 가능하다.
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 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.

Claims (3)

  1. 전력제어시스템에 있어서,
    제어신호를 출력하여 제어 대상이 되는 부하들을 제어하기 위한 다수의 채널들을 구비하고, 다수의 채널들 각각에 대해 타임스케줄을 설정하여, 원격 자동제어를 통해 MC(Magnetic Contactor), 릴레이(Relay), SSR(Solid State Relay)의 스위칭을 제어하여 부하를 온/오프(ON/OFF)시키는 제어신호를 출력하는 메인제어부; 조도 측정 및 사람의 재실 여부를 감지하여 상기 메인제어부에 측정된 조도 및 재실 여부 결과를 전달하는 조도 및 재실 센싱부; 상기 메인제어부에서 조도 측정값 및 재실 여부와 타임스케줄에 따라 출력하는 제어신호에 따라 R, S, T상 별로 인가되는 1차 전원을 입력받아 전력 변환하여 2차 전원을 생성하고, 이를 램프에 전원으로 공급하여 램프를 디밍(Dimming)하는 디밍부; 상기 메인제어부를 통해 제어하고자 하는 채널들에 대해서 전력 사용량을 측정 및 분석하기 위해 전압 및 전류를 센싱하여 전압, 전류, 전력, 역률, 총사용 소비전력량을 측정하는 전력 센싱부; 및
    유무선 통신망을 통해 상기 메인제어부, 조도 및 재실 센싱부, 전력 센싱부(300) 및 디밍부의 전체적인 동작을 모니터링하고, 동작 제어 설정을 주관하며, 모니터링을 기반으로 데이터베이스를 구축하는 서버를 포함하며;
    상기 메인제어부의 제어채널의 추가가 필요한 경우 및 상기 메인제어부와 거리상 이격되어 있는 환경에서 제어를 확장하고자 하는 경우에 상기 전력제어시스템에 연결하여 상기 메인제어부와 동일한 역할을 수행하는 확장 및 원격 제어부를 더 구비하고;
    상기 메인제어부는, 온도센서로부터 입력된 데이터를 통해 시스템 내부 온도 측정 및 팬의 온/오프 동작을 제어하고, 입출력 포트를 통해 릴레이를 제어하여 채널들의 온/오프 제어, 온도제어, 사용자와의 통신 및 제어 등 전체적인 시스템 제어와 운용에 필요한 제어를 수행하는 제어보드와, 상기 제어보드로부터 입력된 제어신호를 받아 릴레이를 직접 컨트롤 하며, 수동 온/오프 및 자동 모드 설정에 대한 인터페이스 및 채널 온/오프 표시용 LED 장치에 대한 인터페이스를 제공하는 메인보드 및 상기 메인제어부의 원활한 공기의 흐름을 제어하여 과도한 온도상승을 방지하며, 설정한 온도에 따라 자동으로 온/오프가 제어되는 팬(FAN)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 전력제어시스템.
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