KR101201385B1 - 이에스에스를 이용한 피엘씨 에이엠알 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의하면, 각 수용가가 밀집된 지역에 전력을 공급하는 송배전선과 상기 송배전선에 연결되어 해당 수용가에 해당 교류 전원을 인가하는 변압기; 수용가의 내부에 구비되어 변압기로부터 부하에 제공되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS; 상기 각 수용가에 구비된 ESS들과 변압기 사이에 연결되어 상기 ESS들의 전력상태정보를 PLC를 통해 제공받아 중앙제어서버에 유무선 통신을 통해 제공하거나, 유무선 통신을 통해 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 ESS들에 제공하는 PLC중계기; 복수개의 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 연결되어 전력상태정보를 제공받아 이를 분석 관리하거나 해당 전력제어정보를 PLC중계기들에 제공하는 중앙제어서버; 및 상기 PLC중계기들 또는 중앙제어서버에 유무선 통신망을 통해 연결되어 중앙제어서버로부터 전력상태분석정보를 제공받거나 PLC중계기들에 전력제어정보를 제공하는 사용자단말기를 포함하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템이 제공된다.

Description

이에스에스를 이용한 피엘씨 에이엠알 시스템{Power line communication automatic meter reading system using electric saving and safety system}

본 발명은 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해당 옥내 또는 옥외 부하에 투입되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS(Electric Saving & Safety System)가 PLC중계기에 접속된 상태에서 상기 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 접속되는 중앙제어서버 또는 사용자단말기에 부하에 대한 원격검침 데이터 등과 같은 전력상태정보를 제공하거나 반대로 부하에 투입되는 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 부하가 제어되도록 할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR(Automatic Meter Reading) 시스템에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 전력거래소 등으로부터 블랙아웃 또는 정전대란 예고시 중앙제어서버를 통하여 ESS를 제어하여 댁내에 투입되는 전력량(또는 전류량)을 임계 전력량(또는 임계 전류량)으로 제어되도록 하여 전력 부족 상황 발생시 효율적인 대처 방안을 제공할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, PLC(Power Line Communication)란 옥내, 옥외에 시설되어 있는 저압 배전선 또는 고압 배전선에 고주파 신호를 중첩하여 음성, 데이터 신호 등을 고속으로 전송하는 방식을 말한다.

최근에는, 상기 PLC 모뎀의 기술이 발전함에 따라 수십 Mbps 급 이상의 고속 전송이 가능하게 되면서 PLC를 이용한 옥내 또는 옥외의 원격검침(Automatic Meter Reading : AMR)과 배전 자동화 등 전력 정보 고도화를 위한 PLC AMR 시스템이 개시되고 있다.

도 1은 종래의 PLC AMR 시스템을 나타낸 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 PLC AMR 시스템은, 개략적으로, 옥내 또는 옥외 즉, 각 가정이나 빌딩 등과 같은 수용가(1)가 밀집된 지역에 전력을 공급하는 송배전선(2)과 상기 송배전선(2)에 연결되어 해당 수용가(1)에 해당 교류 전원을 인가하는 변압기(3), 수용가(1)의 내부에 구비되어 변압기(3)로부터 부하에 제공되는 소비전력량을 계측하거나 원격검침하여 PLC중계기(5)에 PLC를 통해 제공하는 PLC모뎀과 미터기를 포함하는 HCU(4), 상기 각 수용가(1)에 구비된 HCU(4)들과 변압기(3) 사이에 연결되어 상기 소비전력량 등과 같은 원격검침정보를 PLC를 통해 제공받아 중앙제어서버(6)에 유무선 통신을 통해 제공하거나, 유무선 통신을 통해 반대로 HCU(4)들을 이용하여 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 HCU(4)들에 제공하는 PLC중계기(5) 및 복수개의 PLC중계기(5)에 유무선 통신망 또는 데이터 통신망을 통해 연결되어 원격검침정보를 제공받아 이를 분석 관리하거나 해당 전력제어정보를 PLC중계기(5)들에 제공하는 중앙제어서버(6) 등을 포함한다.

그러나 일반적으로, 수용가(1)에 송배전선(2)을 통해 전력을 송전함에 있어 송배전 계통의 선로정수에 의한 전압강하를 고려하여 규정된 전압보다 높은 전압으로 공급함에 따라 수용가(1)의 부하에 인가되는 전압은 대체로 정격 전압보다 높은 상태를 유지하고 있다. 그러나 상기와 같이 수용가(1)에 정격 전압보다 높은 상태의 전압을 공급됨에도, 전기 소모량이 많은 상가 밀집지역이나 공단지역 등에서는 주간 시간대에서는 상대적으로 많은 양의 전기가 소모됨에 따라 수용가(1)의 부하에 인가되는 전압은 정격 전압보다 낮은 상태를 유지하게 되고, 야간 시간대에서는 적은 양의 전기가 소모됨에 따라 수용가(1)의 부하에 인가되는 전압은 정격 전압보다 높은 상태를 유지하게 된다.

또한, 전동기나 방전등 및 형광등과 같이 전기를 동력이나 조명으로 이용하는 부하는, 효율이 극대화될 수 있도록 초기 동작시 비교적 높은 전압을 필요로 하고, 이후 동작시 부하의 효율 범위 또는 입력 전압의 범위 내에서 전압을 가감하여 전력을 효율적으로 이용하도록 제어되고 있는데, 초기 동작시 고전압이나 저전압이 입력되는 경우 기기 효율이 저하되고 부하의 수명이 단축되는 등의 문제점이 대두된다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 종래의 PLC AMR 시스템의 경우에는 상기 HCU(4)가 PLC모뎀과 미터기 이외에 블로킹장치(일종의 전원제어장치)를 더 포함하고 있다.

그러나 종래의 블로킹장치는, 부하에 공급되는 전류를 제어하는 전류코일의 입력전압에 따라 복수개의 트리거 신호를 발생시켜 상기 전류코일의 자속을 감자시키기 위하여 권선 결합된 자속쇄교코일의 권선수를 스위칭하는 복수개의 트라이악의 게이트에 공급하여 부하에 공급되는 전압을 제어하도록 구성된다.

그러나 상기와 같은 블로킹장치는, 전류코일에 공급되는 전압을 이용하여 부하에 공급되는 전압을 제어하기 때문에 전류코일의 출력전압과 입력전압의 위상차가 발생하고, 이로 인하여 자속쇄교코일의 권선수를 스위칭하는 소자인 트라이악 등이 파손되거나 부하에 과전압이 공급되는 문제점이 있다.

또한, 전기의 과부하 및 합선 등에 대한 과전류를 차단하기 위하여 NFB(No Fuse Breaker)를 사용하기 때문에, 사용 부하를 임의로 설정하여 필요한 전류의 값을 설정할 수 없어, 즉, 과부하나 합선 등에 의한 사고 발생시 전력의 사용을 억제할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 부하의 변동에 의한 정전압 유지, 입력측의 전압변동으로 인한 출력전압 정전압 유지, 초기 동작 특성에 의한 초기 전압 기동, 설정시간 및 설정전압에 따른 정전압 유지를 위한 동작이 신속하고 빈번하게 일어나기 때문에, 전압의 레벨을 조절하기 위하여 입출력 전압이 동기되는 순간 트리거 제어신호에 따라 스위칭수단의 소자가 제로 크로스에서 빈번하게 온/오프 동작되고, 이때동작속도가 전기적으로 너무 빨라 승압이나 강압의 쇄교자속을 조절하는 자속쇄교코일에 결합된 스위칭수단의 소자가 2개가 동시에 동작되는 현상, 즉, 순간 합선으로 인한 과전류가 발생되어 스위칭수단의 소자가 소손되는 문제점이 있다.

또한, 상기와 같이 블로킹장치가 오동작 또는 파손 등에 의해 정상적으로 동작되지 않는 경우 원격검침분석정보의 신뢰성이 저하되는 문제점이 발생하며, 이는 상기 PLC AMR 시스템에도 큰 신뢰도 저하를 유발하는 문제점이 있다.

한편, 상기 블로킹장치는 하루 중 모든 시간대에 동일한 전압, 즉 한전 표준 전압이 수용가(1)의 각 부하에 공급되도록 하기 때문에 10시-12시 및 14시-17시에는 수용가(1)의 전력 소모량이 한전 표준 전압의 최대값 부근에 해당하는 전력을 소모하고 있어 대규모 정전 사태를 유발하는 원인이 되고 있다.

이에, 한전이나 전력거래소 등과 같은 전력관리기관으로부터 전력 소비의 비상 상황 발생시에는 즉, 대규모 정전 사태가 예상되는 경우 수용가(1)의 부하에 공급되는 전력량(또는 전류량)을 임의로 설정되는 임계 전력량(또는 임계 전류량)에 대응되도록 제어하여 순차적으로 부하에 공급되는 분전반 등이 제어되도록 하거나, 또는 미리 설정한 부하들의 중요도에 따라 순차적으로 전력이 차단 또는 재공급되도록 하거나 또는, 일정시간 동안 전체 전력이 차단 또는 재공급되도록 하거나 또는, 최대 사용부하 전력량에 맞는 부하전류를 설정하고 있다가 설정 부하전류 초과시 중요 부하의 순서를 정해 순차적으로 전력이 차단 또는 재공급되도록 하는 등의 전력사용의 감시 및 제어가 원거리에서 양방향 통신에 의해 이루어지도록 할 수 있는 PLC AMR 시스템이 대두되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명의 목적은 해당 옥내 또는 옥외 부하에 투입되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS가 PLC중계기에 접속된 상태에서 상기 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 접속되는 중앙제어서버 또는 사용자단말기에 부하에 대한 전력상태정보를 제공하거나 반대로 전력제어정보를 제공받아 부하가 제어되도록 할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하루 중 전력 소모량이 상대적으로 많은 시간대에는 사용 부하 전류량이 최대한 제어되어 안정화 공급 전압 범위의 최저값이 부하에 공급되고 나머지 시간대에는 원하는 사용부하의 전류량이 조절되어 안정화 공급 전압 범위의 전압이 부하에 공급되도록 할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전력관리기관으로부터 전력 소비의 비상 상황 발생시 수용가의 부하들이 중요도에 따라 전력이 제어되도록 하여 전력사용의 감시 및 제어가 원거리에서 양방향 통신에 의해 이루어지도록 할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 전력관리기관으로부터 블랙아웃 또는 정전대란 예고시 중앙제어서버를 통하여 ESS를 제어하여 댁내에 투입되는 전력량(또는 전류량)을 임계 전력량(또는 임계 전류량)으로 제어되도록 하여 전력 부족 상황 발생시 효율적인 대처 방안을 제공할 수 있는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 제공하는 것이다.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

이를 위하여, 본 발명에 의하면, 각 수용가가 밀집된 지역에 전력을 공급하는 송배전선과 상기 송배전선에 연결되어 해당 수용가에 해당 교류 전원을 인가하는 변압기; 수용가의 내부에 구비되어 변압기로부터 부하에 제공되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS; 상기 각 수용가에 구비된 ESS들과 변압기 사이에 연결되어 상기 ESS들의 전력상태정보를 PLC를 통해 제공받아 중앙제어서버에 유무선 통신을 통해 제공하거나, 유무선 통신을 통해 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 ESS들에 제공하는 PLC중계기; 복수개의 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 연결되어 전력상태정보를 제공받아 이를 분석 관리하거나 해당 전력제어정보를 PLC중계기들에 제공하는 중앙제어서버; 및 상기 PLC중계기들 또는 중앙제어서버에 유무선 통신망을 통해 연결되어 중앙제어서버로부터 전력상태분석정보를 제공받거나 PLC중계기들에 전력제어정보를 제공하는 사용자단말기를 포함하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템이 제공된다.

따라서 본 발명에 의하면, 해당 옥내 또는 옥외 부하에 투입되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS가 PLC중계기에 접속된 상태에서 상기 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 접속되는 중앙제어서버 또는 사용자단말기에 부하에 대한 전력상태정보를 제공하거나 반대로 전력제어정보를 제공받아 부하가 제어되도록 할 수 있다.

또한, 이를 통하여, 하루 중 전력 소모량이 상대적으로 많은 시간대에는 사용 부하 전류량이 최대한 제어되어 안정화 공급 전압 범위의 최저값이 부하에 공급되고 나머지 시간대에는 원하는 사용부하의 전류량이 조절되어 안정화 공급 전압 범위의 전압이 부하에 공급되도록 하거나, 전력관리기관으로부터 전력 소비의 비상 상황 발생시 수용가의 부하들이 중요도에 따라 전력이 제어되도록 하여 전력사용의 감시 및 제어가 원거리에서 양방향 통신에 의해 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 전력관리기관으로부터 블랙아웃 또는 정전대란 예고시 중앙제어서버를 통하여 ESS를 제어하여 댁내에 투입되는 전력량(또는 전류량)을 임계 전력량(또는 임계 전류량)으로 제어되도록 하여 전력 부족 상황 발생시 효율적인 대처 방안을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 종래의 PLC AMR 시스템을 나타낸 구성도;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 나타낸 구성도;
도 3은 도 2의 PLC AMR 시스템에 있어서 ESS를 나타낸 구성도; 및
도 4는 도 3의 ESS에 있어서 전원제어기의 구성을 회로로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템을 나타낸 구성도이고, 도 3은 도 2의 PLC AMR 시스템에 있어서 ESS를 나타낸 구성도이며, 도 4는 도 3의 ESS에 있어서 전원제어기의 구성을 회로로 나타낸 도면이다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템은, 가정이나 빌딩 등과 같은 수용가(1)가 밀집된 지역에 전력을 공급하는 송배전선(2)과 상기 송배전선(2)에 연결되어 해당 수용가(1)에 해당 교류 전원을 인가하는 변압기(3), 수용가(1)의 내부에 구비되어 변압기(3)로부터 부하(L)에 제공되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS(4), 상기 각 수용가(1)에 구비된 ESS(4)들과 변압기(3) 사이에 연결되어 상기 ESS(4)들의 소비전력량, 원격검침 데이터 등과 같은 전력상태정보를 PLC를 통해 제공받아 중앙제어서버(6)에 유무선 통신을 통해 제공하거나, 유무선 통신을 통해 반대로 ESS(4)들을 이용하여 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 ESS(4)들에 제공하는 PLC중계기(5), 복수개의 PLC중계기(5)에 유무선 통신망을 통해 연결되어 전력상태정보를 제공받아 이를 분석 관리하거나 해당 전력제어정보를 PLC중계기(5)들에 제공하는 중앙제어서버(6) 및 상기 PLC중계기(5)들 또는 중앙제어서버(6)에 유무선 통신망을 통해 연결되어 중앙제어서버(6)로부터 전력상태분석정보를 제공받거나 PLC중계기(5)들에 전력제어정보를 제공하는 사용자단말기(7) 등을 포함한다.

상기 중앙제어서버(6)는, TCP/IP를 기반으로 데이터 통신을 수행하도록 제공되는 유무선 통신망을 통해 다수의 PLC중계기(5)와 상호간 접속되어 통신망을 통해 PLC중계기(5)와 실시간으로 데이터 송수신을 수행하며 이를 통해 각 수용가(1)의 전력 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있다.

이를 위하여, 상기 중앙제어서버(6)는, PLC중계기(5)로부터 각 수용가(1)의 전력상태정보를 실시간으로 제공받을 수 있으며, 이러한 정보를 기초로 하여 각 수용가(1)의 전력 상태, 예를 들면, 정전, 공가, 도전, 누전, 검침 데이터 등을 분석한 전력상태분석정보를 해당 관리자나 사용자에게 제공한다.

여기서, 상기 중앙제어서버(6)는, 복수개의 수용가(1)들의 전력을 관리하는 전력관리기관에 구성되는 것이 바람직하며, 상기 각 수용가(1)들을 복수개의 그룹으로 관리되는 경우에는 복수개의 PLC중계기(5)들에 연결되어 상기 그룹들을 관리하는 별도의 관리기관에 중계용 서버를 구성하고 상기 중계용 서버에 유무선 통신망을 통해 접속되어 데이터 전송이 가능하도록 할 수 있다.

상기 사용자단말기(7)는, 무선 통신이 가능한 스마트폰 등과 같은 통신단말기로, 무선 통신망을 통해 중앙제어서버(6) 또는 PLC중계기(5)에 접속하여 해당 수용가(1)의 전력상태정보 또는 전력상태분석정보를 제공받을 수 있으며, PLC중계기(5) 또는 중앙제어서버(6)에 해당 수용가(1)의 부하(L)에 공급되는 전력을 직접 제어하기 위한 전력제어정보를 제공할 수도 있다. 여기서, 사용자단말기(7)의 중앙제어서버(6) 또는 PLC중계기(5)의 접속시에는 보안을 위하여 해당 인증절차를 통하여 권한이 부여된 사용자단말기(7)만이 접속되어 해당 정보를 제공받거나 제공하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 PLC중계기(5)는 각 수용가(1)에 설치된 각각의 ESS(4)와 인입선을 통해 광대역 PLC를 수행하는 한편, 유무선 통신망을 통해 중앙제어서버(6)와 데이터 통신을 수행한다. 예를 들면, PLC중계기(5)는 인입선을 통해 ESS(4)로부터 PLC 통신 데이터 규격의 전력상태정보를 수신받아 이를 유무선 통신 데이터 규격으로 변환한 후 중앙제어서버(6)로 전송한다. 또한, PLC중계기(5)는 중앙제어서버(6)로부터 유무선 통신 데이터 규격의 전력제어정보를 수신받아 이를 PLC 통신 데이터 규격으로 변환한 후 ESS(4)에 전송하여 해당 수용가(1) 부하(L)의 전력이 제어되도록 한다.

또한, 상기 PLC중계기(5)는, ESS(4)로부터 전송된 전력상태정보를 데이터저장부에 임시로 저장하고 있다가 중앙제어서버(6)로부터 이에 대한 요청신호가 수신되는 경우 이를 제공한다. 이때, PLC중계기(5)는 중앙제어서버(6)로부터 요청신호가 수신되지 않는 경우에도 기설정된 전송시간이 도래하면 상기 전력상태정보를 기설정된 시간에 따라 순차적으로 전송할 수 있다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 PLC AMR 시스템에 있어서, 상기 ESS(4)는, PLC모뎀(PM), 미터기(PE) 및 전원제어기(PS)를 포함하는데, 상기 PLC모뎀(PM)은 PLC중계기(5)와 광대역 PLC를 가능하게 하는 장치이고, 상기 미터기(PE)는 상기 변압기(3)를 통하여 수용가(1)에 공급되는 전력량을 검출하는 장치이며, 상기 전원제어기(PS)는 상기 변압기(3)를 통하여 수용가(1)의 부하(L)에 안정화 공급 전압 범위의 전압이 공급되도록 한다.

여기서, 상기 ESS(4)는, 각 수용가(1) 마다 한 개 이상 즉, 복수개가 구비될 수 있는데, 이 경우에는 각각 고유의 어드레스를 통하여 식별되어 중앙제어서버(6)로 하여금 각각의 전력상태정보를 분류하고 이에 대응된 전력상태분석정보가 생성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 PLC모뎀(PM)은, 커플러, 데이터변환부, PLC통신모듈부, 데이터저장부 및 중앙처리부를 포함한다. 여기서, 상기 커플러는 PLC중계기(5)로부터 옥외 인입선을 통해 전송된 데이터 즉, 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)의 전력제어정보를 추출하거나 데이터변환부로부터 전송된 데이터 즉, 전력상태정보를 옥외 인입선을 통해 PLC중계기(5)에 제공한다. 상기 데이터변환부는 커플러를 통해 추출된 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만 통과시키고 불필요한 대역을 필터링하여 PLC통신모듈부로 전송하거나 PLC통신모듈로부터 전송된 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만 통과시키고 불필요한 대역을 필터링하여 커플러로 전송한다. 상기 PLC통신모듈부는 광대역 전력선 통신이 가능하도록 지원하는 변복조 모듈로서, 그 변복조방식으로는 OFDM, CDMA 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, PLC통신모듈부는 데이터변환부로부터 전송된 데이터를 복조하는 한편, 후술된 전력량처리부에서 산출된 전력량, 즉 검침 데이터를 옥외 인입선으로 이용한 광대역 전력선 통신이 가능하도록 변조하는 역할을 수행한다. 상기 데이터저장부는 ROM, RAM으로 구성되며, 중앙처리부의 제어 하에 후술된 미터기(PE)의 전력량처리부와 전원제어기(PS)로부터 전송된 전력상태정보가 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장된다. 또한, 데이터저장부에는 상기 전력상태정보가 비교되기 위한 기설정된 다수의 전력상태정보 등이 저장될 수도 있으며, 이때, 기설정된 다수의 전력상태정보는 해당 수용가(1)의 평균전력 사용 변동량 등이 될 수 있다. 상기 중앙처리부는 기저장된 프로그램에 따라 동작되어 후술된 미터기(PE)의 전력량처리부와 전원제어기(PS)로부터 전송된 전력상태정보를 데이터저장부에 저장하고 PLC중계기(5)로부터 옥외 인입선을 통해 전송된 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)의 요청 신호에 따라 데이터저장부에 저장된 전력상태정보를 옥외 인입선을 통해 PLC중계기(5)로 전송한다. 또한, 후술된 미터기(PE)의 전력량처리부와 전원제어기(PS)로부터 전송된 전력상태정보를 실시간으로 전송받아 그 정보를 기설정된 기준 정보와 비교하여 수용가(1)에 대한 전력상태의 유무를 판단하고 그 결과를 PLC중계기(5)에 전송한다.

상기 미터기(PE)는, 전류/전압검출부, 전력량검출부, 전력량처리부 및 전력량표시부를 포함한다. 여기서, 상기 전류/전압검출부는 옥외 인입선을 통해 해당 수용가(1)로 실시간으로 공급되는 공급전원으로부터 전류/전압을 검출하여 전력량검출부로 공급한다. 상기 전력량검출부는 전류/전압검출부로부터 전류/전압을 전송받고 전송된 전류/전압을 이용하여 전력량을 산출한다. 이때, 전력량산출방법은 일반적인 산출방법이 적용된다. 상기 전력량처리부는 전력량검출부로부터 전송된 전력량을 전력량표시부를 통해 실시간으로 표시하는 한편, 상기 PLC모뎀(PM)과의 직렬 통신을 통해 산출된 전력량을 PLC모뎀(PM)의 데이터저장부에 저장한다. 상기 전력량표시부는 전력량처리부에 의해 제어되어 전력량을 표시하는 장치로, LCD, ELD 등과 같은 표시장치로 이루어진다. 전력량표시부에는 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 사용 전력량이 표시될 수 있으며, 이외에 시간대별 전력 사용 변동량 등이 표시되도록 할 수 있다. 여기서, 상기 전력량표시부는 PLC가 가능한 스마트 TV 등이 될 수도 있다.

한편, 상기 미터기(PE)는, 상기 전류/전압검출부 대신에 후술된 전원제어기(PS)의 입력전압검출부와 출력전압검출부를 이용하여 옥외 인입선을 통해 해당 수용가(1)로 실시간으로 공급되는 공급전원으로부터 전류/전압을 검출하여 전력량검출부로 공급하여도 무방하다.

상기 전원제어기(PS)는, 부하(L)로 접속되는 입력전원선(N,R_IN)의 일측단(R_IN)에 1차측이 직렬접속되며 설정된 입력전원을 공급하기 위한 소정의 권선비를 가지는 메인트랜스(MT), 상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 1차측을 통해 인가되는 입력전원의 전압 변화에 근거하여 변화치에 해당하는 전압을 보정하기 위한 다수의 자속 쇄교용 탭을 가지는 탭트랜스(TT), 상기 전압 변화치에 대응하여 다수개의 자속 쇄교용 탭을 상호 조합시키는 스위칭수단(ST), 미터기(PE)에 연결된 누전차단기(CT)의 출력라인에 연결되어 누전 전류를 감지하여 출력하는 누전검출부(110), 상기 메인트랜스(MT)의 1차측에 접속되어 입력전압을 검출하는 입력전압검출부(120), 상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 출력전압을 검출하는 출력전압검출부(130), 상기 누전검출부(110)에서 출력되는 신호가 증폭되어 출력되도록 하는 증폭부(140), 상기 증폭부(140)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환 출력하는 AD변환부(150), 상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 대응되는 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설 전류 데이터가 저장된 데이터입력부(160), 상기 누설전류 및 입출력 전압을 표시함과 동시에 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 경고음이 발생되도록 하는 표시및경고음발생부(170), 부하(L)에 과전압이나 과전류가 공급될 때나 데이터입력부(160)에 시스템 테스트용 데이터가 입력되어 시스템을 테스트한 결과 오류가 발생하였을 때 또는 한계치 이상의 누설전류가 발생되었을때 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 부하(L)에 공급되는 전원을 차단하는 라인스위칭부(180), 부하(L)의 동작 시간이 저장된 메모리 소자로 구성된 제어시간데이터저장부(210), 전원제어장치의 고유 데이터가 저장된 메모리로 구성된 번지저장부(220), 부하(L)의 동작을 위한 년, 월, 일에 해당되는 달력데이터 및 요일과 시간에 해당되는 시간데이터가 저장된 만년달력저장부(230), 콘트롤러(MC)에서 출력되는 데이터를 래치하여 어드레스 신호를 출력하는 래치부(240), 시스템을 테스트한 결과에 해당되는 데이터와 고유번호 및 달력데이터와 시간데이터를 외부 기기로 전송하는 인터페이스부(250), 상기 래치부(240)의 어드레스 신호를 완충하여 외부의 기기에 공급되도록 하거나 콘트롤러(MC)에서 출력되는 제어신호를 완충하여 출력되도록 하는 버퍼(260) 및 상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 해당된 데이터와 데이터입력부(160)에서 입력되어 설정된 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설전류 데이터를 비교판단하여 소정의 제어신호를 출력하고, 이와 동시에 입력전압검출부(120)와 출력전압검출부(130)에서 출력되는 데이터에 따라 복수개의 트리거 제어신호를 출력하여 항시 정격전압이 부하(L)에 공급되도록 하며, 이와 동시에 부하(L)의 동작을 설정된 시간에 따라 동작시키거나 상기 PLC모뎀(PM)을 통해 제공되는 전력제어정보에 대응되도록 상기 구성부들을 전반적으로 제어하고 시스템의 작동 및 고장 유무를 체크하여 그 결과에 따른 데이터를 전력상태정보로 출력하는 콘트롤러(MC)를 포함한다.

상기 메인트랜스(MT)는, 부하(L)로 접속되는 입력전원선(N,R_IN)의 일측단(R_IN)에 1차측(X1,X2)이 직렬접속되며 설정된 입력전원을 공급하기 위한 소정의 권선비를 가지는 트랜스로, 1차와 2차의 극성이 승압 방향으로 설정되고, 탭트랜스(TT)의 1차측으로부터 인가될 전원단자가 2차측(Y1,Y2)으로 설정되며, 상기 2차측(Y1,Y2) 단자의 권선코일 전압 값이 탭트랜스(TT)의 최고 전압 값으로 설정되며, 콘트롤러(MC)의 트리거 제어신호에 따른 탭트랜스(TT)의 1차측 및 2차측의 조합에 따라 승압 및 강압이 제어된다.

상기 탭트랜스(TT)는, 상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 1차측을 통해 인가되는 입력전원의 전압 변화에 근거하여 변화치에 해당하는 전압을 보정하기 위한 다수의 자속 쇄교용 탭을 가지는 트랜스로서, 메인트랜스(MT)의 2차측 일단(Y1)에 접속되어 기준 전압을 제공하는 기준전압(CT)을 설정하고 상기 기준전압(CT)을 중심으로 승압방향으로 구성된 다수의 포지티브탭(P1,P2) 및 상기 기준전압(CT)을 중심으로 강압방향으로 구성된 다수의 네거티브탭(N1,N2,N3)을 형성하여 1차측 조합이 설정되고, 메인트랜스(MT)의 2차측 타단(Y2)과 접속되도록 구성된 다수의 매직탭(M1,M2,M3)을 형성하여 2차측 조합이 설정된다.

여기서, 상기 승압 방향 및 강압 방향의 의미를 구체적으로 설명하면, 메인트랜스(MT)의 2차측은 1차측으로부터 입력된 전압에 의해 유기되며 유기된 전압은 CT탭으로 인가된다. 여기서, 상기 CT탭으로 인가된 전압은 탭트랜스(TT)의 기준전압으로 설정된다. 한편, 탭트랜스(TT)의 2차측으로 구성되는 매직탭은 스위칭수단(ST)에 의해 포지티브탭 또는 네거티브탭과의 조합이 이루어지는데, 전류의 흐름으로 판단할 때, 포지티브 탭과 네거티브 탭은 상호 반대 방향의 전압이 인가된다. 예를 들면, 매직탭을 거쳐 포지티브탭 또는 포지티브탭을 거쳐 매직탭으로 전압이 인가될 경우, 매직탭 즉, 도면의 하측에서 상측으로 인가된 전압이 탭트랜스(TT)의 1차측 포지티브탭에서는 도면의 상측에서 하측으로 유기전압을 발생시켜 전압의 흐름이 반시계방향으로 설정되고, 이러한 전압 방향은 메인트랜스(MT)의 1차측으로 인가되는 입력전원의 전압을 승압시킨다.

한편, 기준전압(CT)이 탭트랜스(TT)의 1차측 네거티브으로 인가될 경우, 네거티브탭으로 인가된 전압은 도면의 하향이며, 탭트랜스(TT)의 2차측 매직탭에서의 전압방향은 도면의 하향으로 성립되어 즉, 시계방향으로 전압의 흐름이 발생되고, 이러한 전압 방향은 메인트랜스(MT)의 1차측으로 인가되는 입력전원의 전압을 강압시킨다.

따라서 상기와 같은 구조를 토대로 기준전압(CT)이 인가되는 CT탭의 위치가 탭트랜스(TT)의 1차측 단자 중 어느 위치에 접속되느냐에 따라 승압의 범위 또는 강압의 범위가 결정될 수 있다.

상기와 같이, 탭트랜스(TT)의 1차측으로 구성되는 포지티브탭 및 네거티브탭과 조합되는 2차측의 매직탭은 조합방법에 따라, 탭트랜스(TT)의 1차 및 2차측으로 흐르는 전압의 방향이 변경되며, 이러한 전압방향은 메인트랜스(MT)의 2차측을 통해 1차측으로 영향을 끼치게 된다. 따라서 메인트랜스(MT)의 1차측으로 인가되는 입력전원의 전압과 순행하도록 탭트랜스(TT)의 전압방향이 결정될 경우 이를 승압방향이라 하며, 메인트랜스(MT)의 1차측으로 인가되는 입력전원의 전압과 역행하도록 탭트랜스(TT)의 전압방향이 결정될 경우 이를 강압방향이라 한다.

따라서 메인트랜스(MT)의 1차측으로 입력전원의 전압이 공급되면 메인트랜스(MT)의 2차측은 상기 1차측으로 입력되는 전압과 반대방향으로 전압이 유기되고, 이때, 탭트랜스(TT)의 1차측의 포지티브탭과 2차측의 매직탭이 조합될 경우 탭트랜스(TT)의 전압 방향은 메인트랜스(MT)의 2차측으로 유기된 전압의 방향과 일치하여 승압이 이루어지게 된다.

여기서, 상기 메인트랜스(MT)는 1차와 2차의 극성이 승압방향으로 설정되고, 상기 탭트랜스(TT)의 1차측으로부터 인가될 전원단자를 2차측(Y1,Y2)으로 설정하며, 상기 2차측 단자의 권선코일 전압 값이 탭트랜스(TT)의 최고 전압 값으로 설정된다. 따라서 상기 콘트롤러(MC)의 승압 및 강압에 대하여 탭트랜스(TT)의 1차측 포지티브탭, 네거티브탭 및 2차측 매직탭의 조합이 제어될 수 있다.

상기 스위칭수단(ST)은, 상기 전압 변화치에 대응하여 다수개의 자속 쇄교용 탭 즉, 탭트랜스(TT)를 상호 조합시키기 위해 스위칭 동작되는 것으로, 승압 제어시 포지티브 오차 값에 해당된 번지의 무접점 소자를 스위칭(제로 크로스 소프트 스위칭) 제어하고 강압인 경우 네거티브 오차 값에 해당된 번지의 무접점 소자를 스위칭(제로 크로스 소프트 스위칭) 제어를 수행한다. 여기서, 상기 무접점 소자는 고전력 트랜지스터 또는 트라이악으로 구성된다.

한편, 상기 탭트랜스(TT)의 매직탭은, 메인트랜스(MT)의 권선비 * 전압변환기본값의 배수로 강압 방향의 직렬구조로 형성된다. 여기서, 상기 전압변환기본값은 전압을 변화시키기 위한 단위로서, 7V로 설정되었으며, 이러한 전압변환기본값을 기준으로 일정 배수로 설정된다. 그리고 설정전압은 강압방향으로 이루어지며, 매직탭을 구성하는 각 단자는 직렬로 이루어지며, 일례로, 상기 매직탭은, 각 단자별로 M1 = 0V, M2 = 28V, M3 = 56V의 설정전압을 가진다.

또한, 상기 포지티브탭은, CT탭값 + 매직탭 설정차수의 값의 배수로 승압 방향의 직렬구조로 형성된다. 즉, 매직탭의 다수 단자 중 설정된 단자값과 CT값의 합산에 의해 포지티브탭을 결정함으로써, 승압해야할 전압이 설정되도록 한다. 이를 위해, 매직탭은 이미 설정된 전압 변화단위(설정 차수)에 대한 배수로 결정된다. 그리고, 이러한 탭 간의 결선 구조는 직렬구조로 승압이 이루어지며, 일례로 상기 포지티브탭은, 각 단자별로 P1 = 84V, P2 = 168V의 설정전압을 가진다.

또한, 상기 네거티브탭은, CT탭값 - 매직탭 설정 차수의 값(등가값)의 배수로 강압 방향의 직렬구조로 형성된다. 여기서, 매직탭의 설정차수는 이미 전술한 바와 같이, 매직탭의 설정 차수에 대한 배수 값을 CT탭 값과의 감산을 통해 강압을 수행하며, 일례로 상기 네거티브탭은, 각 단자별로 N1 = 168V, N2 = 84V, N3 = 0V의 설정전압을 가진다.

상기 매직탭의 설정차수값을 구체적으로 설명하면, 먼저, 매직탭을 구성하는 각 단자는 승압 또는 강압을 할 수 있도록 전압변화를 유도하는 단위 전압이 설정되며, 이러한 단위전압을 설정차수값으로 정의한다. 상기 단위전압은 매직탭의 각 단자 간 권취되는 코일의 권취 수에 비례한다.

상기 CT탭값은 메인트랜스(MT)의 1차측을 경유하는 입력전원의 전압에 의해 2차측의 Y1 단자로 유도되는 기준전압으로, 콘트롤러(MC)는 이러한 CT탭에서 검출된 전압을 토대로 강압 또는 승압을 결정한다.

상기와 같이, 결정된 탭들의 전압값 중 CT탭 기준으로, 높은 전압값으로 결정된 포지티브탭들과 낮은 전압값으로 결정된 네거티브탭들이 각각 매직탭들과 순열로 연결되면 테브난 정리에 의해, 승압은 '(포지티브탭 각 값 + CT 값 + 매직탭 각 값) / 권선비 = 승압전압 변환 기본 값의 배수'로 정렬되고, 강압은 (네거티브탭 각 값 - CT 값 + 매직탭 각 값) / 권선비 = 강압전압 변환 기본 값의 배수'로 정렬된다.

따라서 상기 콘트롤러(MC)는, 이와 같은 승압과 강압 제어를 위해 포지티브탭과 매직탭을 조합하는데, 먼저, 입력전압검출부(120)의 입력전압과 탭의 권취 코일 수에 대응하는 전압변환 기본값 및 출력전압을 설정하기 위한 전압을 입력받아 출력전압검출부(130)의 출력전압에 대한 전압 변화치를 토대로 스위칭수단(ST)을 조합 제어하여 승압 또는 강압 제어를 수행하는데, 예를 들면, 전압변화치를 인지한 후 현재 입력되는 전압이 200V인 경우에 있어서 24V를 승압해야 하는 경우에는 P2탭과 M3탭을 조합하고, 전압변화치를 인지한 후 현재 입력되는 전압이 230V인 경우에 있어서 7V를 강압해야 하는 경우에는 N1탭과 M3탭을 조합한다.

이때, 상기 스위칭수단(ST)은, 상기 전압 변화치에 대응하여 다수개의 자속 쇄교용 탭 즉, 탭트랜스(TT)를 상호 조합시키기 위해 스위칭 동작되는 것으로, 탭트랜스(TT)의 각각의 탭에 직결된 복수개의 트라이악(T1-T6, 승압CT,강압CT)을 포함하는데, 상기 T1,T2,T3는 각각 M3,M2,M1에 직결되고, T4,T5,T6는 각각 N1,N2,N3 또는 P2,P1에 직결되며, 상기 승압CT와 강압CT는 각각 탭트랜스(TT)의 1차측과 메인트랜스(MT)의 2차측 사이에 직결된다.

따라서 상기 스위칭수단(ST)은, 상기 콘트롤러(MC)로부터 제공되는 트리거 제어신호에 따라 해당 트라이악이 구동되고 이때, 상기 동작되는 트라이악에 직결된 탭트랜스(TT)의 1차측과 2차측이 조합되어 승압 또는 강압이 이루어지게 된다.

한편, 상기 스위칭수단(ST)은, 상기 콘트롤러(MC)에서 출력되는 복수개의 트리거 제어신호에 따라 각각 동작되는 포토센서를 통하여 탭트랜스(TT)에 유기된 고전압이 콘트롤러(MC) 등에 공급되지 않도록 해당 구성부들을 보호하는 과전류보호부(미도시)와, 상기 포토센서)들의 동작에 따라 스위칭되는 트랜지스터(미도시) 및 상기 트라이악을 보호하는 퓨즈와 고저항을 더 포함하는 것이 바람직하며, 더불어, 트라이악의 작동에 따라 권수가 가변되는 탭트랜스(TT)의 일측단에 연결되어 복수개의 트라이악 중 어느 하나가 파손되었을 때, 탭트랜스(TT)로부터 유기되는 일정치 이상의 전압을 콘트롤러(MC)에 공급하여 후술된 라인스위칭부(180)를 동작시키는 트라이악파손감지부(미도시)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스위칭수단(ST)은, 인쇄회로기판 상에 일렬로 실장되는 다수의 트라이악으로부터 발생되는 열을 방출시키기 위해서 상기 인쇄회로기판의 상측에 설치되는 방열판(미도시)과, 상기 방열판에 일체로 연장되는 방열날개를 통하여 열로부터 스위칭 소자를 보호하는 것이 바람직하다.

상기 누전검출부(110)는, 미터기(PE)에 연결된 누전차단기(CT)의 출력라인에 연결되어 누전 전류를 감지하여 출력하며, 전단에, 서로 다른 값을 가지는 저항에 각각 직렬로 접속되고 병렬 상태로 전단에 연결된 다수의 스위치로 구성되는 누설전류발생기(F)를 더 포함한다.

상기 입력전압검출부(120)는, 상기 메인트랜스(MT)의 1차측에 접속되어 입력전압을 검출하는 것으로, 부하(L)에 직렬접속되어 부하(L)에 공급되는 전압을 조절하는 메인트랜스(MT)의 1차측 전단에 소형 트랜스를 통해 연결되어 입력단에 입력되는 사용교류 전원의 전류와 전압을 각각 검출하여 증폭부를 통해 증폭한 후 콘트롤러(MC)에 제공한다.

출력전압검출부(130)는, 상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 출력전압을 검출하는 것으로, 메인트랜스(MT)의 1차측 후단에 소형 트랜스를 통해 연결되어 부하(L)에 공급되는 전압을 검출하여 증폭부를 통해 증폭한 후 콘트롤러(MC)에 제공한다.

상기 증폭부(140)는 누전검출부(110)에서 출력되는 신호가 증폭되도록 연산증폭기와 가변저항 및 저항 등으로 구성되고, AD변환부(150)는 아날로그/디지털 변환기로 구성된다.

상기 데이터입력부(160)는 상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 대응되는 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설 전류 데이터가 저장되기 위한 저장될 수 있는 메모리소자이고, 제어시간데이터저장부(210)는 부하(L)의 동작 시간이 저장된 메모리소자이며, 번지저장부(220)는 전원제어장치의 고유 데이터가 저장된 메모리소자이고, 만년달력저장부(230)는 부하(L)의 동작을 위한 년, 월, 일에 해당되는 달력데이터 및 요일과 시간에 해당되는 시간데이터가 저장된 메모리소자로 각각의 데이터를 콘트롤러(MC)에 제공하여, 콘트롤러(MC)의 해당 제어를 위한 제어신호를 발생시키는 연산에 이용되도록 한다.

상기 표시및경고음발생부(170)는 상기 누설전류 및 입출력 전압을 표시함과 동시에 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 경고음이 발생되도록 하는 부저나 LCD 등과 같은 표시장치를 포함한다.

상기 라인스위칭부(180)는, 부하(L)와 메인트랜스(MT)의 1차측 후단에 구비되어 부하(L)에 과전압이나 과전류가 공급될 때나 데이터입력부(160)에 시스템 테스트용 데이터가 입력되어 시스템을 테스트한 결과 오류가 발생하였을 때 또는 한계치 이상의 누설전류가 발생되었을때 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 부하(L)에 공급되는 전원을 차단하는 전자스위치를 포함한다.

상기 래치부(240)는, 콘트롤러(MC)에서 출력되는 데이터를 래치하여 어드레스 신호를 출력하는 것으로, 래치소자인 복수개의 D형 플립플롭으로 구성된다.

상기 인터페이스부(250)는 시스템을 테스트한 결과에 해당되는 데이터와 고유번호 및 달력데이터와 시간데이터 등의 전력상태정보를 외부 기기 즉, PLC모뎀(PM)으로 전송하거나 PLC모뎀(PM)으로부터 전력제어정보를 전송받는 인터페이스이고, 상기 버퍼(260)는 상기 래치부(240)의 어드레스 신호를 완충하여 외부의 기기에 공급되도록 하거나 콘트롤러(MC)에서 출력되는 제어신호를 완충하여 출력되도록 하는 완충기이다.

상기 콘트롤러(MC)는, 상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 해당된 데이터와 데이터입력부(160)에서 입력되어 설정된 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설전류 데이터를 비교판단하여 소정의 제어신호를 출력함과 동시에 입력전압검출부(120)와 출력전압검출부(130)에서 출력되는 데이터에 따라 복수개의 트리거 제어신호를 출력하여 항시 정격전압이 부하(L)에 공급되도록 함과 동시에 부하(L)의 동작을 설정된 시간에 따라 동작시키거나 상기 PLC모뎀(PM)을 통해 제공되는 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)의 전력제어정보에 대응되도록 상기 구성부들을 전반적으로 제어하고 시스템의 작동 및 고장 유무를 체크하여 그 결과에 따른 데이터를 전력상태정보로 출력하여 PLC모뎀(PM)을 통해 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)에 제공되도록 한다. 또한, 과부하의 차단 전류값이 고정된 NFB(No Fuse Breaker)의 단점 즉, 전기의 과부하 및 합선 등에 대한 과전류 및 필요 이상의 전력 사용을 억제하기 위하여 사용 부하를 임의로 설정하여 필요한 전류값을 설정할 수 있다.

여기서, 상기 부하(L)는, 각 수용가(1)에 구비된 복수개의 전력소비제품으로, 해당 콘센트에 접속되어 전력 제어가 이루어지는 것이 바람직하며, 이때, 상기 부하(L)는 각각 중요도에 따라 전력 제어 우선순위가 미리 정해지는 것이 바람직하다.

따라서 상기 ESS(4)에 의하면, 상기 PLC중계기(5)를 통하여 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)에 부하(L)에 대한 전력상태정보를 제공하거나 반대로 전력제어정보를 제공받아 부하(L)가 제어되도록 하는데, 가령, 하루 중 전력 소모량이 상대적으로 많은 시간대에는 사용 부하 전류량이 최대한 제어되어 안정화 공급 전압 범위의 최저값(예를 들면, 206.8V)이 부하에 공급되고 나머지 시간대에는 원하는 사용부하의 전류량이 조절되어 안정화 공급 전압 범위의 전압(예를 들면, 206.8V-233.2V)이 부하에 공급되도록 하거나, 한전 등과 같은 전력관리기관으로부터 전력 소비의 비상 상황 발생시 수용가(1)의 부하(L)들이 중요도에 따라 전력이 제어되도록 하여 전력사용의 감시 및 제어가 원거리에서 양방향 통신에 의해 이루어지도록 할 수 있으며, 이와 같은 제어 방법은 다양하게 실시될 수 있고 또한, 당업자에게는 분명한 사실이므로 제어 방법에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 전력상태정보는, 부하(L)의 공급되는 전압값, 전력소비량, 원격검침 데이터, 누전 여부, 과부하 여부, 전력 차단/재공급 제어를 위한 우선 순위 정보 등을 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 전력제어정보는, 부하(L)에 공급되는 전압의 범위, 해당 우선 순위 정보를 기초로 하는 부하에 대한 전력 차단/재공급 제어, 전체 부하(L)에 대한 전력의 차단/재공급 제어 정보 등을 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템의 동작에 따른 해당 수용가의 부하에 대한 전력상태 점검과 전력제어 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, ESS를 이용한 PLC AMR 시스템의 수용가의 부하에 대한 전력상태 점검에 대해 설명하면, 우선 각 ESS(4)가 실시간으로 수용가(1)의 부하(L)에 공급되는 전압값, 전력소비량, 원격검침 데이터, 누전 여부, 과부하 여부 등과 같은 전력상태정보를 미터기(PE)와 전원제어기(PS)를 통해 생성하여 PLC모뎀(PM)을 통해 옥외 인입선을 경유하여 PLC중계기(5)로 전송하는 한편, 상기 전력상태정보를 저장한다. 이때, 상기 ESS(4)는 상기 전력상태정보를 토대로 수용가(1)의 전력상태를 자체적으로 분석하여 수용가(1)의 이상유무를 판단하고, 그 결과를 PLC중계기(5)로 전송한다.

이후, 상기 PLC중계기(5)는 상기 ESS(4)의 전력상태정보를 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)에 제공하고, 상기 중앙제어서버(6)는 상기 전력상태정보를 토대로 해당 수용가(1)의 부하(L)에 대한 전력상태분석정보를 생성하여 사용자 또는 관리자로 하여금 상기 정보를 인지하도록 한다.

한편, ESS를 이용한 PLC AMR 시스템의 수용가의 부하에 대한 전력제어 방법에 대해 설명하면, 사용자 또는 관리자가 상기 전력상태분석정보 또는 전력상태정보를 토대로 해당 수용가(1)의 부하(L)에 대한 전력제어가 필요하다고 판단되는 경우, 즉, 시간대별 전력이 조절되어야 하거나 또는, 대정전 사태가 예상되어 부하(L)들이 임계 전력량(또는 임계 전류량)에 따라 제어되어야 하거나, 또는, 부하(L)들이 중요도에 따라 제어되어야 하거나 또는, 전체 부하(L)들의 전력이 제어되어야 하는 등의 경우 발생시, 중앙제어서버(6) 또는 사용자단말기(7)를 통하여 유무선 통신망을 통하여 PLC중계기(5)에 해당 전력제어정보 즉, 부하(L)에 공급되는 전압(또는 전류)의 범위, 해당 우선 순위나 임계 전력량(또는 임계 전류량) 정보를 기초로 하는 부하에 대한 전력 차단/재공급 제어, 전체 부하(L)에 대한 전력의 차단/재공급 제어 정보를 전송한다.

즉, 예를 들면, 시간대별 전력이 조절되어야 하는 경우에는, 0시-10시, 12시-14시, 16시-24시에는 각 부하(L)의 효율 동작 전압 범위인 198V-242V에 대하여 최소값은 각 부하(L)의 효율 동작 전압 범위의 최소값보다 크고 최대값은 각 부하(L)의 효율 동작 전압 범위의 최소값 보다 작은 한전 표준 전압 범위인 안정화 공급 전압 범위인 206.8V-233.2V이고, 10시-12시, 14시-16시에는 상기 안정화 공급 전압 범위의 최저값인 206.8V가 공급되도록 하는 전력제어정보가 해당 ESS(4)에 제공되고, ESS(4)의 전원제어기(PS)가 이에 대응되도록 구성부를 제어한다.

또한, 전력관리기관으로부터 블랙아웃 또는 정전대란 예고시 중앙제어서버(6)를 통하여 ESS(4)를 제어하여 댁내에 투입되는 전력량(또는 전류량)을 임계 전력량(또는 임계 전류량)으로 제어되도록 하는데, 가령 ESS(4)에 의해 댁내의 부하1 내지 부하6(이때, 부하1의 전류량은 15A, 부하2의 전류량은 25A, 부하3의 전류량은 10A, 부하4의 전류량은 20A, 부하5의 전류량은 20A 및 부하6의 전류량은 10A라고 가정)에 총 100A의 전류가 투입되도록 제어되고 있는 상태에서, 상기 전력제어정보가 현재 댁내에 사용 중인 총 전류량의 50%로 임계 전류량을 설정하는 경우, ESS(4)는 댁내의 분전반 또는 각 부하들의 현재 사용 전류량들을 검출하여 모두 합한 후, 이를 임계 전류량과 비교하여 현재 사용 중인 총 전류량이 임계 전류량에 대응되도록 임의로 해당 분전반 또는 부하들 즉, 부하4 내지 부하6에 공급되는 전력을 순차적으로 차단하도록 할 수 있다. 이때, 상기 부하들이 전력 차단 순서에 따른 각각의 우선 순위가 정해진 경우에는 즉, 부하4 내지 부하6의 우선 순위가 부하1 내지 부하3 보다 높은 경우에는 부하1 내지 부하3에 공급되는 전력이 차단될 수 도 있다.

또한, 대정전 사태가 예상되어 부하(L)들의 중요도에 따른 전력이 제어되어야 하는 경우, 부하(L)들의 중요도에 따른 전력 제어 우선 순위에 따라 우선 순위가 낮은 순서에서부터 높은 순서대로 부하(L)들에 공급되는 전력이 차단(재투입은 반대 순서로)되도록 하거나, 또는, 전체 부하(L)들에 대한 전력 공급이 모두 차단(재투입)되도록 할 수도 있다.

이후, 상기 PLC중계기(5)는 상기 전력제어정보를 처리하여 이를 해당 수용가(1)의 ESS(4)에 전송하며, ESS(4)는 상기 전력제어정보에 대응되도록 전원제어기(PS)를 제어한다.

이때, 상기 ESS(4)는, 상기와 같은 전력제어정보에 대응된 전원제어기(PS)의 제어시, 해당 수용가(1)의 거주자 등에게 이에 대한 정보를 인지시키는 안내문구나 안내방송 등이 출력되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 ESS(4)는, 상기와 같은 전력제어정보가 제공되지 않는 경우에는 사용자로부터 사용자단말기(7) 또는 별도의 입력장치로부터 설정된 설정정보에 따라 해당 프로그램을 통해 부하(L)의 전력을 제어하는 것이 바람직하며, PLC중계기(5)를 통해 전력제어정보의 제공시에는 우선순위를 이에 맞추어 부하(L)에 대한 전력이 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 상술한 바와 같은 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템에 의하면, 해당 옥내 또는 옥외 부하에 투입되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS가 PLC중계기에 접속된 상태에서 상기 PLC중계기에 유무선 통신망을 통해 접속되는 중앙제어서버 또는 사용자단말기에 부하에 대한 전력상태정보를 제공하거나 반대로 전력제어정보를 제공받아 부하가 제어되도록 할 수 있다.

또한, 이를 통하여, 하루 중 전력 소모량이 상대적으로 많은 시간대에는 사용 부하 전류량이 최대한 제어되어 안정화 공급 전압 범위의 최저값이 부하에 공급되고 나머지 시간대에는 원하는 사용부하의 전류량이 조절되어 안정화 공급 전압 범위의 전압이 부하에 공급되도록 하거나, 전력관리기관으로부터 전력 소비의 비상 상황 발생시 수용가의 부하들이 임의의 우선순위에 따라 제어되도록 하는 전력사용의 감시 및 제어가 원거리에서 양방향 통신에 의해 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 전력관리기관으로부터 블랙아웃 또는 정전대란 예고시 중앙제어서버를 통하여 ESS를 제어하여 댁내에 투입되는 전력량(또는 전류량)을 임계 전력량(또는 임계 전류량)으로 제어되도록 하여 전력 부족 상황 발생시 효율적인 대처 방안을 제공할 수 있다.

상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.

Claims (6)

1. 각 수용가(1)가 밀집된 지역에 전력을 공급하는 송배전선(2)과 상기 송배전선(2)에 연결되어 해당 수용가(1)에 해당 교류 전원을 인가하는 변압기(3);
   수용가(1)의 내부에 구비되어 변압기(3)로부터 부하(L)에 제공되는 전력의 제어와 원격검침 및 전력선통신을 가능하게 하는 ESS(4);
   상기 각 수용가(1)에 구비된 ESS(4)들과 변압기(3) 사이에 연결되어 상기 ESS(4)들의 전력상태정보를 PLC를 통해 제공받아 중앙제어서버(6)에 유무선 통신을 통해 제공하거나, 유무선 통신을 통해 전력을 제어하기 위한 전력제어정보를 제공받아 ESS(4)들에 제공하는 PLC중계기(5);
   복수개의 PLC중계기(5)에 유무선 통신망을 통해 연결되어 전력상태정보를 제공받아 이를 분석 관리하거나 해당 전력제어정보를 PLC중계기(5)들에 제공하는 중앙제어서버(6); 및
   상기 PLC중계기(5)들 또는 중앙제어서버(6)에 유무선 통신망을 통해 연결되어 중앙제어서버(6)로부터 전력상태분석정보를 제공받거나 PLC중계기(5)들에 전력제어정보를 제공하는 사용자단말기(7)를 포함하며,
   상기 ESS(4)는,
   PLC모뎀(PM)과 미터기(PE) 및 전원제어기(PS)를 포함하고,
   상기 전원제어기(PS)는,
   부하(L)로 접속되는 입력전원선(N,R_IN)의 일측단(R_IN)에 1차측이 직렬접속되며 설정된 입력전원을 공급하기 위한 권선비를 가지는 메인트랜스(MT);
   상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 1차측을 통해 인가되는 입력전원의 전압 변화에 근거하여 변화치에 해당하는 전압을 보정하기 위한 다수의 자속 쇄교용 탭을 가지는 탭트랜스(TT);
   상기 전압 변화치에 대응하여 다수개의 자속 쇄교용 탭을 상호 조합시키는 스위칭수단(ST);
   상기 미터기(PE)에 연결된 누전차단기(CT)의 출력라인에 연결되어 누전 전류를 감지하여 출력하는 누전검출부(110);
   상기 메인트랜스(MT)의 1차측에 접속되어 입력전압을 검출하는 입력전압검출부(120);
   상기 메인트랜스(MT)의 2차측에 접속되어 출력전압을 검출하는 출력전압검출부(130);
   상기 누전검출부(110)에서 출력되는 신호가 증폭되어 출력되도록 하는 증폭부(140);
   상기 증폭부(140)에서 증폭된 신호를 디지털 신호로 변환 출력하는 AD변환부(150);
   상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 대응되는 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설 전류 데이터가 저장된 데이터입력부(160);
   상기 누설전류 및 입출력 전압을 표시함과 동시에 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 경고음이 발생되도록 하는 표시및경고음발생부(170);
   부하(L)에 과전압이나 과전류가 공급될 때나 데이터입력부(160)에 시스템 테스트용 데이터가 입력되어 시스템을 테스트한 결과 오류가 발생하였을 때 또는 한계치 이상의 누설전류가 발생되었을때 콘트롤러(MC)의 제어신호에 따라 부하(L)에 공급되는 전원을 차단하는 라인스위칭부(180);
   부하(L)의 동작 시간이 저장된 메모리 소자로 구성된 제어시간데이터저장부(210);
   전원제어기의 고유 데이터가 저장된 메모리로 구성된 번지저장부(220);
   부하(L)의 동작을 위한 년, 월, 일에 해당되는 달력데이터 및 요일과 시간에 해당되는 시간데이터가 저장된 만년달력저장부(230);
   콘트롤러(MC)에서 출력되는 데이터를 래치하여 어드레스 신호를 출력하는 래치부(240);
   시스템을 테스트한 결과에 해당되는 데이터와 고유번호 및 달력데이터와 시간데이터를 외부 기기로 전송하는 인터페이스부(250);
   상기 래치부(240)의 어드레스 신호를 완충하여 외부의 기기에 공급되도록 하거나 콘트롤러(MC)에서 출력되는 제어신호를 완충하여 출력되도록 하는 버퍼(260); 및
   상기 AD변환부(150)에서 출력되는 누설전류에 해당된 데이터와 데이터입력부(160)에서 입력되어 설정된 누설전류 한계치 데이터 및 상승 누설전류 데이터를 비교판단하여 제어신호를 출력하고, 이와 동시에 입력전압검출부(120)와 출력전압검출부(130)에서 출력되는 데이터에 따라 복수개의 트리거 제어신호를 출력하여 항시 정격전압이 부하(L)에 공급되도록 하며, 이와 동시에 부하(L)의 동작을 설정된 시간에 따라 동작시키거나 상기 PLC모뎀(PM)을 통해 제공되는 전력제어정보에 대응되도록 상기 구성부들을 제어하고 시스템의 작동 및 고장 유무를 체크하여 그 결과에 따른 데이터를 전력상태정보로 출력하는 콘트롤러(MC)를 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 메인트랜스(MT)는,
   1차와 2차의 극성이 승압 방향으로 설정되고, 탭트랜스(TT)의 1차측으로부터 인가될 전원단자가 2차측(Y1,Y2)으로 설정되며, 상기 2차측(Y1,Y2) 단자의 권선코일 전압 값이 탭트랜스(TT)의 최고 전압 값으로 설정되며,
   상기 탭트랜스(TT)는,
   상기 메인트랜스(MT)의 2차측 일단(Y1)에 접속되어 기준 전압을 제공하는 기준전압(CT)을 설정하고 상기 기준전압(CT)을 중심으로 승압방향으로 구성된 다수의 포지티브탭(P1,P2) 및 상기 기준전압(CT)을 중심으로 강압방향으로 구성된 다수의 네거티브탭(N1,N2,N3)을 형성하여 1차측 조합이 설정되고, 메인트랜스(MT)의 2차측 타단(Y2)과 접속되도록 구성된 다수의 매직탭(M1,M2,M3)을 형성하여 2차측 조합이 설정되며,
   상기 스위칭수단(ST)은,
   상기 탭트랜스(TT)의 각각의 탭에 직결된 복수개의 트라이악(T1-T6, 승압CT,강압CT)을 포함하는데, 상기 T1,T2,T3는 각각 M3,M2,M1에 직결되고, T4,T5,T6는 각각 N1,N2,N3 또는 P2,P1에 직결되며, 상기 승압CT와 강압CT는 각각 탭트랜스(TT)의 1차측과 메인트랜스(MT)의 2차측 사이에 직결되는 것을 특징으로 하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 탭트랜스(TT)의 매직탭은,
   메인트랜스(MT)의 권선비 * 전압변환기본값의 배수로 강압 방향의 직렬구조로 형성되고,
   상기 포지티브탭은,
   CT탭값 + 매직탭 설정차수의 값의 배수로 승압 방향의 직렬구조로 형성되며,
   상기 네거티브탭은,
   CT탭값 - 매직탭 설정 차수의 값(등가값)의 배수로 강압 방향의 직렬구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템.
5. 제3항에 있어서, 상기 스위칭수단(ST)은,
   상기 콘트롤러(MC)에서 출력되는 복수개의 트리거 제어신호에 따라 각각 동작되는 포토센서를 통하여 탭트랜스(TT)에 유기된 고전압이 콘트롤러(MC)에 공급되지 않도록 해당 구성부들을 보호하는 과전류보호부(미도시), 상기 포토센서들의 동작에 따라 스위칭되는 트랜지스터(미도시) 및 상기 트라이악을 보호하는 퓨즈와 고저항을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템.
6. 제3항에 있어서, 상기 스위칭수단(ST)은,
   트라이악의 작동에 따라 권수가 가변되는 탭트랜스(TT)의 일측단에 연결되어 복수개의 트라이악 중 어느 하나가 파손되었을 때, 탭트랜스(TT)로부터 유기되는 일정치 이상의 전압을 콘트롤러(MC)에 공급하여 라인스위칭부(180)를 동작시키는 트라이악파손감지부(미도시)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ESS를 이용한 PLC AMR 시스템.

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