KR101140277B1 - 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 기존 건물, 시설, 공장 등에서 온실가스 저감 및 에너지 저감 사업이 가능하도록 배전반 내 주 전력선에서 분지된 복수개의 개별 전력선들의 세부 전력 사용량을 측정하도록 다측점 멀티 계측기를 구비하여, 각각의 통신환경에 맞는 다양한 전송방식으로 전송하도록 하고, 서로 다른 전송방식으로 전송된 정보들은 다중 통신 방식의 전력량수집기가 1차로 분류 수집하여 누적저장 후 인터넷을 통해 일괄적으로 원격지의 모니터링 서버로 전송토록 함으로써 모니터링 서버의 부하문제와 서로 이격된 지역에 위치한 다수 사업장 관리 문제를 해결하면서 지속적이고 안정적으로 신뢰성 있는 전력 데이터 모니터링 시스템이다.

Description

다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템{Electric power data monitoring system using multi telecommunications type multi electric power calculating apparatus without power interruption and electric power data receiver}

본 발명은 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 에너지 사용량 절감을 위해 기존 건물 시설, 공장의 배전반(혹은 분전반)에 무정전 방식으로 설치된 복수개의 계측 포인트별 전력 사용량을 측정하는 다측점 멀티 계측기 그리고 서로 다른 지점에 설치된 복수개의 다중통신 다측점 멀티 계측기로부터 다양한 통신방식으로 전송되는 전력량 측정 데이터를 수집하고 누적된 전력량 측정 데이터를 일괄적으로 인터넷을 통해 모니터링 서버에 전송토록 하여 개별 또는 전체 측정 포인트별 전력소비에 따른 에너지 소비량을 실시간 모니터링하여 전체적인 온실가스 저감 및 에너지 사용량 저감 사업이 이루어지도록 한 시스템에 관한 것이다.

세계경제의 패러다임이 녹색경제 기반으로 변경 되어 가고 있다. 우리나라의 엔지니어링 기술 또한 녹색경쟁의 시대에서도 세계를 주도해 나가야 할 것 이다. 정부에선 이미 '저탄소 녹색성장'에 대한 비전을 제시 하였으며, 저탄소녹색성장의 기반은 더 이상 자발적인 참여가 아니라 법을 통한 규제의 방향으로 흘러가고 있다. 정부는 '저탄소 녹색성장기본법' 및 '온실가스?에너지 목표관리 운영등에 관한 지침'을 제정하고 MRV(Monitor Report Verification)를 통한 검증 데이터 만을 온실가스 및 에너지 사용량의 표준 데이터로 인정을 하고 있다.

온실가스 저감을 기반으로 한 국가 성장계획은 각국의 중요한 정책 및 계획으로 반영 되어 있으며, 교토의정서에 참여 하고 있지 않는 국가들도 온실가스 저감에 대한 국가적인 차원의 활동을 하고 있다. (미국은 교토의정서 가입국이 아니지만 최근 의회에서 일 년에 수십건씩 온실가스규제 법안이 논의 되고 있다.)

특히 2010년부터 목표관리제 대상 기업은 온실가스 배출시설 및 에너지 사용시설의 종류, 규모, 수량, 가동시간과 생산품 및 공정별 원단위, 생산공정 및 설비별 온실가스 배출량, 종류, 규모 등을 조사하여 보고하도록 하고 있다.

이러한 온실가스를 저감하기 위한 노력의 일환으로 최근에는 새로 지어지는 건물이나 공장 또는 아파트 등과 같은 공동주택 등에서는 소비전력량이 적은 설비를 구비하여 온실가스 발생을 저감하고 이를 모니터링하는 추세이다.

하지만 기업들 입장에서는 신설 건물이 아닌 이상 상기 법에서 요구하고 있는 사항을 준수하기 위한 개별 전력 소비량을 측정할 수 있는 계측기들을 기존 건물, 시설, 공장에 부착하는데 현실적인 어려움이 있어 왔다. 그 이유는 온실가스 저감 잠재량을 파악하여 사업장의 에너지 저감을 위해서는 배전반(혹은 분전반) 내 세부 계측이 필수적인데, 기존 공장들은 24시간 가동되는 경우가 많기 때문에 공장 가동을 멈추고 전력 측정용 계측기를 설치하는 것이 현실적으로 불가능한 경우가 많기 때문이다.

또한 전력 사용량 측정시 어느 부분에 어느 정도의 전력사용이 있다는 세부 데이터가 없이는 전력 사용량을 줄이기 어려운데, 기존 대부분의 측정 대상 전력소비 기기들은 실제 어느 설비가 어느 정도의 소비전력을 소모하는지를 알 수가 없어 현실적으로 전체 공장 단위로만 소비전력을 측정하거나 기존 개별 전력계에 연결된 여러 기기들의 소비전력 전체 총합만을 알 수 있어 실제 에너지 저감을 위한 모니터링이 제대로 실시되지 못하고 있는 실정이다.

또한 개별기기들의 전력 사용량 측정을 위해 배전반(혹은 분전반)에 다수의 전력 계측기를 설치한다고 치더라도, 일반적으로 건물의 3상 4선 장치의 경우에 그 수가 늘어갈 수록 설치가 복잡해지며, 그에 상응하는 공간이 필요로 하게 되어 현실적으로 많은 어려움이 있다.

종래 이 분야의 기술을 살펴보면, 전력소비 설비들에 대한 온실가스 발생량 측정을 위한 종래 전력계 장치로 대한민국 특허출원 제 10-2002-0068234호, 대한민국 특허출원 제 10-2008-0022178, 대한민국 실용신안 출원 제 20-2003-0030581호가 있다.

상기한 종래 전력계 장치들은 모두 전력을 사용하는 대상의 소비전력 측정을 위해서는 상위의 전력공급선에 전력계를 설치해야 하고, 이 때 필연적으로 상단 전력공급선을 절단 후 양단을 전력계에 연결해야 함으로 인해 전력공급이 일시 중단되는 상태가 발생된다는 구조적인 문제점 또는 전력공급선을 전력계의 내부로 통과시켜 도선에 흐르는 전기 에너지의 양을 감지하도록 구성함으로써 전력공급선의 양 끝단이 모두 체결되어 있는 환경에서 전력계를 추가로 설치 시에는 전력공급선의 체결을 해제하여야 전력계의 설치가 가능하므로 전력공급이 중단된다는 구조적인 문제점이 있다.

도 6은 종래 한 실시예에 따른 전력측정장치이다. 도시된 바와 같이 종래 기술은 소비전력 계측기가 주 전원공급부와 계측대상 사이에 설치시 도선의 직접적인 체결이 필요함으로 인해 구조적으로 전선을 단선 시킨 후 설치하는 구조임을 알 수 있어 무정전 설치가 불가능함을 알 수 있다. 이에 따라 공장과 같은 생산설비 라인에 설치하기 위해서는 라인을 일시 정지해야 하는 리스크가 발생했다.

또한 주 전원 공급부의 케이블에서 전류와 전압을 측정하는 구조적 한계로 병렬설치가 불가능함을 알 수 있다.

도 7은 종래 다른 실시 예에 따른 전력측정장치이다. 도시된 바와 같이 종래 기술은 비록 단선을 시키지 않고 내부를 통과시키는 구조를 가지고 있지만 배전반(혹은 분전반) 설치 시 같이 설치하거나 단선 시킨 후 내부에 전선을 통과시키기 때문에 무정전 설치가 불가능한 구조임을 알 수 있다. 따라서 공장에서 설치하기 위해서는 라인을 일시 정지해야 하는 리스크가 발생했다.

또한 정확한 전압값 측정을 위해 전압측정부를 외부에 배치했지만 전력계를 설치할 때마다 전압측정을 위해 도선을 분기해야 하는 불편함이 있어 구조적으로 병렬형 설치가 불가능하며, 배전반(혹은 분전반) 내에 여러 개의 계측기를 설치할 시 배전반(혹은 분전반)이 매우 복잡해지게 됨을 알 수 있고, 특히 3상 4선 장치일 경우에는 더욱 복잡한 구조를 띄게 된다.

상기에서 살펴본 바와 같이 기존 건물 등에서는 세부 에너지 사용량 측정을 통한 최적에너지 관리 시스템 및 모니터링을 구현하기가 생각처럼 간단한 문제가 아닐뿐더러 그 절차와 방법이 복잡하여 이를 해결할 수 있는 시스템이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

한편, 전력 사용량 계측기 설치시 발생하는 또 다른 문제점으로는 설치된 전력 사용량 계측기와 모니터링 서버간의 거리에 따른 측정 데이터의 신뢰성 있는 전송 여부이다. 즉, 신뢰성있는 모니터링이 이루어지기 위해서는 측정된 전력 사용량 정보가 원활히 수신되어야 안정적인 모니터링이 이루어지는데 실제로는 개별 계측기가 설치된 장소나 통신 환경에 따라 모니터링 서버와 정보를 주고 받기 어려울 수 있다는 문제점이 있다.

즉, 전력 사용량 계측기가 모니터링 서버간에는 측정 지점에 따라 가까운곳도 있고 멀리 있는 곳도 있을 수 있는데, 통상 단일 방식의 전송방식으로 구성되는 것이 일반적이어서 근거리 위주의 통신방식을 사용할 경우에는 먼 곳에 있는 측정 지점으로부터의 측정 데이터를 수신하기가 어려울 수 있고, 반대로 원거리 위주의 통신방식을 사용하면 근거리에 위치한 전력 사용량 계측기는 필요 이상의 전송 장비를 갖추게 됨으로 인한 자원의 낭비가 심하여 시스템을 구현하는 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

더욱이 경우에 따라 측정 지점이 이동해야 할 경우도 있는데, 특정 형식의 전송방식으로 구현시 이를 변경할 수가 없어 새롭게 시스템을 구현해야 하는 문제점도 발생할 수 있다.

또한, 개별 전력 사용량 계측기가 직접 모니터링 서버와 정보를 주고 받는 방식일 때 발생하는 모니터링 서버의 부하 문제점이 있다. 물론 소규모 시설일 경우에는 소수의 전력 사용량 계측기와 모니터링 서버가 직접 통신하면서 계측정보를 처리하여도 되지만, 대규모 사업장일 경우 지역적으로 이격되어 있고, 측정개소가 많을 경우 모니터링 서버가 모든 지점의 한꺼번에 관리하고 모니터링시에는 시스템 부하가 걸려 신뢰성 있는 모니터링이 어려울 수 있다는 문제점이 있다.

또한 단일 사업장이 아니고 다수 사업장으로 이루어진 기업이나 조직일 경우 통합적으로 관리하기 위해서는 개별 전력 사용량 계측기가 직접 모니터링 서버와 정보를 주고 받는 시스템을 구현하는 것이 현실적으로 어려움이 있으므로 분할하여 독립된 정보를 처리하고 이를 전송하는 수단이 필요하다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기존 건물, 시설, 공장 등에서 온실가스 저감 및 에너지 저감 사업이 가능하도록 배전반 내 주 전력선에서 분지된 복수개의 개별 전력선들의 세부 전력 사용량을 측정하도록 다측점 멀티 계측기를 구비하여, 각각의 통신환경에 맞는 다양한 전송방식으로 전송하도록 하고, 서로 다른 전송방식으로 전송된 정보들은 다중 통신 방식의 전력량수집기가 1차로 분류 수집하여 누적저장 후 인터넷을 통해 일괄적으로 원격지의 모니터링 서버로 전송토록 함으로써 모니터링 서버의 부하문제와 서로 이격된 지역에 위치한 다수 사업장 관리 문제를 해결하면서 지속적이고 안정적으로 신뢰성 있는 전력 데이터 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 기존 건물 시설, 공장 등의 배전반 내 복수개의 개별 전력선들에 무정전방식으로 설치되어 개별 전력 사용처별 전력 사용량을 측정하는 복수개의 분리형 자기장감지센서부(CT)와, 측정된 전력 사용량 정보를 딥스위치를 이용 유선 또는 무선 통신방식 중에서 선택된 하나의 방식으로 전송하는 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기와;

복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 계측기로부터 유선 또는 무선 통신 방식으로 전송된 전력 사용량을 ID별로 분류 및 누적 저장 후 모니터링 서버로 인터넷을 통해 일괄 또는 개별 전송하는 다중 통신 방식 전력량 수집기와;

고정 IP가 부여된 복수개의 다중 통신 방식 전력량 수집기와 인터넷으로 연결되어 전송된 정보를 ID가 부여된 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기별 개별 전력 사용처별 전력 사용량과 온실가스 발생량 및 온실가스 저감잠재량을 실시간 모니터링하는 모니터링 서버;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템을 제공함으로써 달성된다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기는, 전선에 형성된 자기장의 강약을 측정하여 전류를 측정하는 복수개의 분리형 자기장 감지센서부와;

개별 분지전력선과 무정전 연결된 개별 분리형 자기장 감지센서부별 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 메인컨트롤 유닛으로 전송하는 복수개의 A/D변환부와;

배전반(혹은 분전반)내 주전력선과 연결되어 전압측정을 측정하고 작동전원을 공급하는 전압 검출부와;

개별 A/D변환부에서 입력된 개별 분지전력선의 전류값과 주전력선의 전압값을 이용 전력사용량, 유효전력, 피상전력 및 온실가스 배출량을 산출하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인컨트롤 유닛과;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 개별 분지전력선별 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 딥스위치 조작에 의해 유선 또는 무선 방식중 어느 하나의 방식으로 외부로 전송하는 다중 데이터전송부와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 전송상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부;를 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 다중 통신 방식 전력량 수집기는 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기로부터 무선 또는 유선방식으로 전송된 데이터를 수신하는 다중 데이터 수신부와;

다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기에서 전송된 개별 분지전력선의 데이터를 ID별로 분류하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인 컨트롤 유닛과;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 ID별로 분류된 복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기의 세부 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 인터넷망을 통해 전송하는 모니터링 서버로 전송하는 다중 서버 전송부;를 포함하여 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 다중 데이터전송부 또는 다중 데이터 수신부는 유선 방식인 RS485과 무선 방식인 Zigbee 및 Wi-Fi로 이루어진 3가지 유무선 방식으로 구성할 수 있다.

본 발명은 바람직한 실시예로, 상기 다중 서버 전송부는 TCP/IP 및 Wi-fi형태로 인터넷에 다중 접속되도록 구성할 수 있다.

상기와 같이 본 발명은 세부 전력 사용량을 측정하는 개별 무정전 다측점 멀티계측기가 다양한 통신방식을 사용할 수 있어서 측정 지점의 통신환경에 구애받지 않고 안정적이고 신뢰성 있는 계측 데이터 전송이 이루어져 에너지 사용량 측정을 위한 각종 데이터의 정도관리, 정확도 관리 등을 모니터링 서버가 원격으로 자동 관리할 수 있어 에너지 사용량 산정은 물론, 배출량 측정 시에 계측된 데이터가 신뢰성을 가진다는 장점과,

또한 개별 무정전 다측점 멀티계측기와 모니터링 서버 사이에 다중 통신 방식의 전력량 수집기를 구성하여 1차로 누적 처리하여 인터넷을 통해 전송토록 구성함으로써 개별 무정전 다측점 멀티계측기와 모니터링 서버로 직접 송수신시 발생하는 거리 및 통신 방식에 따른 송수신 불량, 설치비 증가 및 모니터링 서버의 데이터 처리 부하를 줄였다는 장점과,

또한 다중 통신 방식의 전력량 수집기에 고정 IP를 부여하여 인터넷을 통해 모니터링 서버와 연결함으로써 다수 사업장으로 이루어진 기업이나 조직을 하나의 단위로 통합관리할 수 있다는 장점과,

또한 무정전 다측점 멀티계측기를 통해 계측기 설치에 따른 공간 확보 문제를 해결하면서 기존 건물, 시설, 공장 등에서도 무정전 방식으로 전력 사용처별 세부 전력 사용량을 측정할 수 있다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명인 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 전력데이터 모니터링 시스템도이고,
도 2는 도 1의 개별 전력 사용량 측정을 위해 사용되는 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기를 보인 구성도이고,
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 클립형 자기장감지센서부를 보인 예시도이고,
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기가 배전반(혹은 분전반)내 분지 전력선들에 설치된 모습을 보인 예시도이고,
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 전력량 수집기의 구성도이고,
도 6은 종래 한 실시예에 따른 전력측정장치이고,
도 7은 종래 다른 실시예에 따른 전력측정장치이다.

이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 건물 혹은 시설, 공장에서의 온실가스 저감 사업을 위한 개별 전력 사용처별 전력사용량 모니터링 시스템도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은, 기존 건물 시설, 공장 등의 복수개의 분리형 자기장감지센서부(CT)가 배전반 내 복수개의 개별 전력선들에 무정전방식으로 설치되어 개별 전력 사용처별 전력 사용량을 딥스위치를 이용 유선 또는 무선 통신방식 중에서 선택된 하나의 방식으로 전송하는 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)와;

복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 계측기(1)로부터 유선 또는 무선 통신 방식으로 전송된 전력 사용량을 ID별로 분류 및 누적 저장 후 모니터링 서버(3)로 인터넷을 통해 일괄 또는 개별 전송하는 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)와;

고정 IP가 부여된 복수개의 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)와 인터넷으로 연결되어 전송된 정보를 ID가 부여된 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)별 개별 전력 사용처별 전력 사용량과 온실가스 발생량 및 온실가스 저감잠재량을 실시간 모니터링하는 모니터링 서버(3);를 포함하여 구성된다.

상기 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)는 배전반에 설치되어 외부 분리형 자기장감지센서부(CT)가 전류를 측정하고 전압 검출부에서 전압을 측정하게 된다. 측정된 데이터는 Main Control Unit에서 수집/처리 되어져 데이터 전송부를 통해 데이터 수신부로 보내진다. 이때 설치된 배전반의 환경에 따라 무선 또는 전송방식을 선택할 수 있다. 예를 들어 RS-485는 일반적인 유선방식이고, Wi-fi는 인터넷망을 이용한 원거리 무선방식이며 Zigbee는 근거리 무선방식이다.

상기 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)는 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 보낸 데이터를 수집하여 모니터링 서버로 데이터를 전송하는 역할을 한다. 또한 가장 큰 특징으로 다수의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기 데이터를 일괄적으로 수집하기 때문에 최소의 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)로 전 사업장을 포용할 수 있게 설계되었다. 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)는 개별적인 고정IP를 가지고 있기 때문에 어떤 장소에 설치되어 있어도 데이터를 모니터링할 수 있다.

상기 모니터링 서버(3)는 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)에서 수집된 개별 전력 사용처별 전력 사용량 데이터를 모니터링하고 최종 저장하는 장소이다. 이 모니터링 서버 는 인터넷 망으로 연결되어 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)의 고정IP에 접속함으로써 데이터를 수집하고 모니터링 할 수 있다.

또한 모니터링 서버는 유선 또는 무선 전송된 개별 전력 사용처별 전력 사용량, 유효전력, 피상전력 및 온실가스 발생량을 실시간 모니터링함과 동시에 누적 저장후, 저장된 정보를 이용 피상전력(전체공급전력)과 유효전력(실제사용전력)간의 비인 역률을 계산하여 개별 전력 사용처별 실질적인 온실가스 저감잠재량을 계산하게 된다.

여기서 역률은 전력사용 절감시 사용되는 값으로 아래와 같이 계산된다.

역률(비율) = 유효전력(실제사용전력)/피상전력(전체공급전력)

또한 피상전력이라 함은 무효전력을 Y축으로 유효전력을 X축이라 할때 측정값들이 만난 지점의 좌표에 대한 원점에서의 크기이다. 따라서 역률이 크면 유효전력 비율이 크다는 것이고, 역률이 작으면 유효전력 비율이 작다는 것으로, 통상 역률은 90%이상 유지되는 것이 전력 효율상 바람직하고, 이보다 작으면 해당 전력 사용처의 장비를 교체해야 한다는 분석이 나오게 된다.

도 2는 도 1의 개별 전력 사용량 측정을 위해 사용되는 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기를 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 클립형 자기장감지센서부를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기가 배전반(혹은 분전반)내 분지 전력선들에 설치된 모습을 보인 예시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기는 하나의 장치 내에 무정전 방식으로 분지 전력선의 자기장을 측정하여 전류값을 측정하는 분리형 자기장감지센서부(CT)가 다중으로 접속되도록 구성하여 복수개의 배전반(혹은 분전반) 내의 주 전력선에서 분지된 복수개의 분지 전력선별로 전류값을 측정토록 구성한 장치로 한 실시예로 3상 4선식 전력공급선에 무정전 방식으로 결합되어 상기 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)는 전선에 형성된 자기장의 강약을 측정하여 전류를 측정하는 복수개의 분리형 자기장 감지센서부(101)와;

개별 분지전력선과 무정전 연결된 개별 분리형 자기장 감지센서부별 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 메인컨트롤 유닛으로 전송하는 복수개의 A/D변환부(102)와;

배전반(혹은 분전반)내 주전력선과 연결되어 전압측정을 측정하고 작동전원을 공급하는 전압 검출부(103)와;

개별 A/D변환부에서 입력된 개별 분지전력선의 전류값과 주전력선의 전압값을 이용 전력사용량, 유효전력, 피상전력 및 온실가스 배출량을 산출하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인컨트롤 유닛(104)과;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리(107)와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 개별 분지전력선별 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 딥스위치 조작에 의해 유선 또는 무선 방식중 어느 하나의 방식으로 외부로 전송하는 다중 데이터전송부(108)와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 전송상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부(109);를 포함하여 구성된다. 이하 각 구성별로 자세히 설명한다.

- 분리형 자기장감지센서부(101)

다측점 멀티계측기의 외부에 위치하는 구성품으로서, 분리형자기장센서(1011)와 다측점 멀티계측기의 A/D변환부와 연결되도록 일측단에 연결잭이 형성된 도선(1012)으로 구성되어 연결잭을 다측점 멀티계측기에 형성된 단자에 끼워 A/D변환부와 연결되도록 구성한 것이다. 따라서 배전반(혹은 분전반) 내 설치된 분지 전력선이 많으면 복수개의 연결잭이 복수개의 단자중 어느 하나의 단자에 끼워 복수개의 A/D변환부 중 어느 하나와 연결되도록 구성한다. 또한 개별 분지 전력선의 형태가 3상4선식(필요에 따라 3상3선식, 단상의 형태 가능)일 경우 3개의분리형 자기장감지센서부가 하나의 A/D변환부에 연결되도록 구성한다.

이 분리형 자기장감지센서부(101)를 구성하는 자기장센서는 소비전력 측정 대상에 공급되는 전력 공급선의 피복 외부에 체결되어 자기장의 강약을 측정하여 전류를 측정하게 되는데, 이 때문에 전력공급선을 단선시키지 않고 설치할 수 있기 때문에 무정전 구성이 가능하다. 이때 배전반(혹은 분전반)내에 기 설치된 전선의 피복 외부에 체결하기 위해 도 3과 같이 클립형 센서 형태를 취한다. 물론 이러한 형태는 예시된 형태뿐만 아니라 피복 주위에 단선없이 설치할 수 있으면 도 3의 형태에 상관없는 분리형 자기장 센서 구성이면 된다.

분리형 자기장감지센서부는 전력이 공급되는 경우 피복에 발생되는 자기장의 세기를 측정하여 아날로그 값으로 송출하고, 송출된 아날로그 값은 A/D변환부에서 디지털 값으로 처리된다.

- A/D변환부(102)

A/D변환부(102)는 다측점 멀티계측기에 복수개가 설치되어 분리형 자기장감지센서부와 연결된다. 분리형 자기장감지센서부에서 아날로그 값으로 감지된 자기장의 세기 및 전압을 디지털 값으로 변환하여 각각의 A/D변환부(102)의 정보가 하나의 메인컨트롤유닛(Main Control Unit)으로 전달하도록 회로 구성한다.

- 전압 검출부(103)

전압 검출부(103) 전압을 측정하여 송신하는 것으로 주 전력선과 연결된다. 이론적으로 배전반(혹은 분전반) 내에 전압은 동일하므로 일괄적으로 전압을 측정한 후에 메인컨트롤 유닛이 계측포인트의 전류값과 연계 계산하여 전력사용량, 유효전력, 피상전력 등을 산출하게 된다. 전압 검출부에서 측정된 전압의 세기는 측정하여 A/D변환부 중 어느 하나의 A/D변환부를 거쳐 디지털 값으로 전환된 후 메인컨트롤유닛(Main Control Unit)으로 전달하도록 회로 구성한다.

또한 전압 검출부는 다측점 멀티계측기 구동을 위한 전력을 공급 역할도 하게 된다.

- 메인컨트롤유닛(Main Control Unit, 104)

상기 A/D변환부를 거친 디지털값으로 전환된 전류데이터 및 전압 데이터를 수신 받은 후 전력사용량, 유효전력, 피상전력 등을 산출하는 장치이다.

또한 사용된 전력사용량과 메모리에 기록되어 있는 배출계수 값을 곱함으로써 온실가스 배출량을 산출하고 외부로 송출한다.

또한 산출된 전력사용량, 유효전력, 피상전력 및 온실가스 배출량을 상태표시부에 전송하며, 데이터 전송부를 통하여 데이터를 외부로 송출한다.

또한 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터의 오류 시 메모리 적재 및 다음번 전송 시 데이터 로딩 및 송출 제어를 하게 된다.

- 전원관리부(105)

상기 전압 검출부(103)에 체결된 도선에서 일부 전력을 사용하여 작동하는 구성요소로 다측점 멀티계측기의 각 구성요소에 사용되는 전력을 공급제어하게 된다.

- 예비전원부(106)

예비전원부(106)는 전원관리부(105)에 공급된 전력의 일부분을 인계받아 축적하여 외부에서 전력이 중단된 경우 축적된 전력을 활용하여 회로 구동용으로 사용할 수 있도록 전원 관리부에 공급하게 된다.

- 메모리(107)

메모리(107)는 상태표시부에 보여주기 위한 전력 사용량, 온실가스 배출량의 누적 데이터를 저장하고, 이 온실가스 배출량 산출을 위해 측정장치의 포인트에 해당하는 배출계수 데이터를 저장하고 있다.

또한 상태표시부, 펄스출력부, 데이터 전송부에 데이터 출력 주기값을 저장하고 있고,

또한 펄스 출력부를 통하여 일정 사용량마다 전기적인 신호를 산출하도록 기준 사용량을 저장하고,

또한 데이터 전송부를 통하여 송출한 데이터가 통신오류 발생 시 전송하려던 데이터가 적재되어 다음번 데이터 전송 시 미전송 데이터를 전송할 수 있도록 저장하고 있다.

- 다중 데이터전송부(108)

다중 데이터 전송부(108)는 유선, 무선 등 기존의 데이터 전송 방법을 통하여 전기 에너지 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터의 외부로 전송하는 것으로, 다중 데이터 전송방법은 복수개의 전송모듈 즉, Zigbee(무선), Wi-Fi(무선), RS485(유선)방식 중 어느 하나의 방식이 배전반과 다중통신방식 전력량 수집기와의 통신 여건에 따라 딥스위치(도시 없음) 조작에 의해 어느 하나의 방식으로 셋팅되어 외부로 전송하도록 구성하였다.

여기서 RS-485는 유선전송 방식으로써 데이터를 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)로 전송하게 된다. 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)와 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)간의 거리가 매우 가깝거나 데이터 신뢰도를 높일 때 사용하는 방식이다.

또한 Wi-fi는 무선 원거리 통신망으로써 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)와 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)간의 거리가 멀고, 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)의 계측수가 많을 때 사용한다. 사업장이 넓고 복잡한 구조를 띌 때, Wi-fi 전송방식을 사용함으로써 설치의 편리함과 데이터 안정성을 보장할 수 있다.

또한 Zigbee는 무선 근거리 통신망으로써 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)와 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)간의 거리가 상대적으로 사업장의 규모가 작을 때 사용하게 된다. 무선방식을 취함으로써 설치의 편리함이 장점이다.

위의 데이터 전송방법은 사업장의 크기, 거리 및 계측 포인트에 따라 적절히 조합하여 사용한다.

- 상태표시부(109)

상태표시부는 LCD, LED 등 육안으로 판독 가능한 매체를 이용하여 전기에너지 사용량 및 온실가스 배출량 데이터 표출하는 구성이다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 다중 통신 방식 전력량 수집기의 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)는 복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 전송되어 온 전력량 데이터를 수집하여 모니터링 서버(3)로 TCP/IP 혹은 Wi-fi형태로 전송하여 인터넷망을 통해 연결하는 장치로서,

다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)로부터 무선 또는 유선방식으로 전송된 데이터를 수신하는 다중 데이터 수신부(201)와;

다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 전송된 개별 분지전력선의 데이터를 ID별로 분류하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인 컨트롤 유닛(Main Control Unit, 202)과;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리(203)와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부(204)와;

메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 ID별로 분류된 복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)의 세부 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 인터넷망을 통해 전송하는 모니터링 서버로 전송하는 다중 서버 전송부(205);를 포함하여 구성된다.

도면에서 전원부(206)은 메인 컨트롤 유닛(Main Control Unit, 202)을 포함한 다중 통신 방식 전력량 수집기 구성품에 전력을 공급하는 요소이다.

이하 각 구성별로 자세히 설명한다.

- 다중 데이터 수신부(201)

복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)로부터 유선 또는 무선 방식으로 전송되는 전력량 데이터를 수신하는 역할을 한다.

- 메인컨트롤 유닛(Main Control Unit. 202)

복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 전송되어 온 전력량 데이터를 ID별로 분류하여 메모리에 누적하고, 누적된 정보를 일괄 또는 순차적으로 다중 서버 전송부(205)를 통하여 송출 제어하는 역할을 한다.

또한 다중 서버 전송부(205)를 통하여 송출한 데이터 오류시 메모리에 적재하거나 다음번 전송시 데이터 로딩 및 송출을 제어하고, 모니터링 서버로 데이터가 미전송 시 특정날짜의 데이터 요청시 메모리에서 전송하는 역할을 한다.

- 메모리(203)

복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 전송되어 온 전력 사용량의 누적 데이터를 저장하고, 메인컨트롤 유닛의 명령에 의해 저장된 누적데이터가 다중 서버 전송부로 전송하게 된다.

- 상태표시부(204)

LCD, LED 등 육안으로 판독 가능한 매체를 이용하여 전원상태, 데이터전송상태 등을 표시한다.

- 다중 서버 전송부(205)

유선(TCP/IP) 또는 무선(Wi-fi)으로 메인컨트롤 유닛(Main Control Unit. 202)의 제어에 의해 메모리에 저장된 누적 전력사용량을 모니터링 서버로 전송하는 역할을 한다. 이때 다중 통신 방식 전력량 수집기는 자체 고정 IP를 가짐으로 써 인터넷망을 통해 전송된다. 따라서 지역 및 거리에 상관없이 인터넷에 연결된 환경이라면 모니터링 서버는 다중 통신 방식 전력량 수집기로부터 데이터를 수신할 수 있다. 따라서 다수개의 사업장을 가진 기업이나 조직이라 할지라도 인터넷 환경에서 관리할 수 있다.

이때 전송방식은 사업장환경에 따라 2가지 중에 선택할 수 있다.

- TCP/IP는 유선으로 인터넷에 접속함으로써 기기에 Lan케이블을 통해 데이터를 모니터링 서버로 전송한다. 이때 다중 통신 방식 전력량 수집기는 고유의 고정 IP를 설정함으로써 인터넷 환경에서 데이터를 송수신할 수 있다.

- Wi-fi는 무선으로 인터넷에 접속함으로써 데이터를 서버컴퓨터로 전송한다. 원리는 TCP/IP와 같으며, 사업장 특성상 직접 Lan케이블을 연결하기 어려울 경우 무선으로 설치가 가능하다.

- 전원부(206)

220V의 전압을 사용하고 다중 통신 방식 전력량 수집기에 전력을 공급한다. 다수의 다중 통신 방식 전력량 수집기에서 데이터를 안정적으로 수집하기 위해서는 전원부가 안정되어야 하므로 아댑터등을 사용하여 안정적인 전원을 공급하도록 구성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 시스템은 직접 현장에 방문하여 여러 가지 데이터를 검증하지 않아도 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1) 및 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)를 이용하여 원격지의 모니터링서버에서 측정된 개별 전력 사용처별 전력사용량을 측정하여 에너지와 관련된 각종 자료 및 데이터를 원격으로 정확하게 파악할 수 있게 됨으로서 건물 혹은 시설, 공장 등에서도 온실저감사업이나 에너지 저감 사업을 실시할수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기
(2) : 다중 통신 방식 전력량 수집기
(3) : 모니터링 서버
(101) : 분리형 자기장 감지센서부 (102) : A/D변환부
(103) : 전압 검출부 (104) : 메인컨트롤 유닛
(105) : 전원관리부 (106) : 예비전원부
(107) : 메모리 (108) : 다중 데이터전송부
(109) : 상태표시부 (201) : 다중 데이터 수신부
(202) : 메인 컨트롤 유닛 (203) : 메모리
(204) : 상태표시부 (205) : 다중 서버 전송부
(206) : 전원부 (1011) : 분리형자기장센서
(1012) : 도선

Claims (5)

1. 기존 건물 시설, 공장 등의 배전반 내 복수개의 개별 전력선들에 무정전방식으로 설치되어 개별 전력 사용처별 전력 사용량을 측정하는 복수개의 분리형 자기장감지센서부(CT)와, 측정된 전력 사용량 정보를 딥스위치를 이용 유선 또는 무선 통신방식 중에서 선택된 하나의 방식으로 전송하는 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)와;
   복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 계측기(1)로부터 유선 또는 무선 통신 방식으로 전송된 전력 사용량을 ID별로 분류 및 누적 저장 후 모니터링 서버(3)로 인터넷을 통해 일괄 또는 개별 전송하는 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)와;
   고정 IP가 부여된 복수개의 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)와 인터넷으로 연결되어 전송된 정보를 ID가 부여된 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)별 개별 전력 사용처별 전력 사용량과 온실가스 발생량 및 온실가스 저감잠재량을 실시간 모니터링하는 모니터링 서버(3);를 포함하여 구성하되,
   
   상기 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)는,
   전선에 형성된 자기장의 강약을 측정하여 전류를 측정하는 복수개의 분리형 자기장 감지센서부(101)와; 개별 분지전력선과 무정전 연결된 개별 분리형 자기장 감지센서부별 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜 메인컨트롤 유닛으로 전송하는 복수개의 A/D변환부(102)와; 배전반(혹은 분전반)내 주전력선과 연결되어 전압측정을 측정하고 작동전원을 공급하는 전압 검출부(103)와; 개별 A/D변환부에서 입력된 개별 분지전력선의 전류값과 주전력선의 전압값을 이용 전력사용량, 유효전력, 피상전력 및 온실가스 배출량을 산출하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인컨트롤 유닛(104)과; 메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리(107)와; 메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 개별 분지전력선별 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 딥스위치 조작에 의해 유선 또는 무선 방식중 어느 하나의 방식으로 외부 다중데이터 수신부(201)로 전송하는 다중 데이터전송부(108)와; 메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 전송상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부(109);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 다중 통신 방식 전력량 수집기(2)는,
   다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)로부터 무선 또는 유선방식으로 전송된 데이터를 수신하는 다중 데이터 수신부(201)와;
   다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)에서 전송된 개별 분지전력선의 데이터를 ID별로 분류하여 메모리에 누적하고, 이 값을 송출 제어하는 메인 컨트롤 유닛(Main Control Unit, 202)과;
   메인컨트롤 유닛을 통해 입력된 값을 저장하고 있는 메모리(203)와;
   메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 데이터 상태 및 전원상태를 표출하는 상태표시부(204)와;
   메인컨트롤 유닛을 통해 입력받은 ID별로 분류된 복수개의 다중 통신 방식 무정전 다측점 멀티계측기(1)의 세부 전력 사용량 데이터 및 온실가스 배출량 데이터를 인터넷망을 통해 전송하는 모니터링 서버로 전송하는 다중 서버 전송부(205);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 다중 데이터전송부(108) 또는 다중 데이터 수신부(201)는 유선 방식인 RS485과 무선 방식인 Zigbee 및 Wi-Fi로 이루어진 3가지 유무선 방식으로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 다중 서버 전송부(205)는 TCP/IP 및 Wi-fi형태로 인터넷에 다중 접속되도록 구성된 것을 특징으로 하는 다중 통신 방식의 무정전 다측점 멀티계측기와 전력량 수집기를 이용한 전력데이터 모니터링 시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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