KR101288148B1 - 전력선 통신용 신호연결장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중심에 전력선이 관통하는 홈이 형성되는 하우징 및 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 전력선으로부터 전자기 유도방식에 따라 전원 신호 또는 전력선 통신 신호를 유도하는 비접촉식 인터페이스부를 포함하고, 상기 비접촉식 인터페이스부는 2차측 신호로서 상기 전원 신호를 유도하는 제1 변류기와, 2차측 신호로서 상기 전력선 신호를 유도하는 제2 변류기를 포함하여 이루어지는 전력선 통신용 신호연결장치에 관한 것이다.

Description

전력선 통신용 신호연결장치{SIGNAL COUPLING APPRATUS FOR POWER LINE COMMUNICATION}

본 발명은 전력선 통신용 신호연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비접촉식 전력선 통신용 신호연결장치에 관한 것이다.

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

전력선은 가정이나 사무실에 전기를 공급하기 위해 설치된 망으로 복잡한 구성과 열악한 선로특성 때문에 통신망으로는 적합하지 않으나, 이미 90%를 넘어선 광범위한 보급률과 그 어떤 유선통신망보다 유지보수가 뛰어나다는 점에서 가장 이상적인 가입자망 형태로 주목을 받게 되었다.

특히, 통신을 위해 새로 망을 구축하지 않아도 곳곳에 설치된 전원 콘센트 그대로를 통신단자로 이용할 수 있다는 점에서 막대한 투자비용을 줄일 수 있다.

이와 같은 전력선 통신은, 전력선을 흐르는 50Hz 또는 60Hz 상용교류에 다른 주파수대역(9kHz ~ 30MHz)의 전력선 통신 신호를 실어서 전송하고, 수신측에서는 그 전송된 신호를 주파수 필터로 분리하여 사용하는 원리를 이용한다.

도 1은 전력선 통신 모뎀이 내장된 리피터를 구비하는 원격검침 시스템을 도시한 일예시도이다.

각 수용가에 구비되는 전력량계(10, 20, 30)에는 전력선 통신 모뎀이 구비될 수 있고, 집중장치(50)는 전력선(L)을 통해 각 수용가(10, 20, 30)와 전력선 통신을 수행한다. 집중장치(50)는 각 수용가(10, 20, 30)로부터 검침 정보를 전송받고, 데이터 통신망을 통해 전력사업자 서버로 제공한다. 이러한 원격검침 시스템에 있어서, 필요한 경우에 일반 전주에 리피터(40)가 설치될 수 있는데, 전력선(L) 상의 신호를 리피터에 커플링시키기 위하여 인터페이스 장치가 필요하다.

전력선 신호를 커플링시키기 위한 종래의 인터페이스 장치는 전력선 피복 안의 동선과 소정의 스크루 핀을 전기적으로 연결하는 방식이 일반적이므로 작업자에 따라 작업 효율이 떨어질 수 있고, 작업자가 스크루 핀을 돌리기 위해 가하는 힘에 따라 전력선의 파손이 발생할 수 있으며, 고압의 전력선과 스크루 핀이 직접적으로 접속되는 것이므로 작업의 위험도가 커지는 문제점이 있다. 또한, 스크루 핀을 통해 습기 및 이물질 등이 전력선의 피복 내로 투입될 수 있으므로 통신 성능의 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 전자기 유도방식을 이용하여, 비접촉식으로 전력선에 흐르는 전원 신호 및 전력선 통신 신호를 커플링할 수 있는 전력선 통신용 신호연결장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명에 따른 일실시예인 전력선 통신용 신호연결장치는 중심에 전력선이 관통하는 홈이 형성되는 하우징 및 상기 하우징 내에 수용되고, 상기 전력선으로부터 전자기 유도방식에 따라 전원 신호 또는 전력선 통신 신호를 유도하는 비접촉식 인터페이스부를 포함한다.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 비접촉식 인터페이스부는 2차측 신호로서 상기 전원 신호를 유도하는 제1 변류기 및 2차측 신호로서 상기 전력선 통신 신호를 유도하는 제2 변류기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 제1 변류기와 제2 변류기는 각각 전선이 권선된 코어가 몰딩되어, 상기 하우징의 내부 공간을 분할하여 각각 수용되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 하우징은 길이 방향으로 분리되어 개폐가 가능하고, 양측이 개구된 원통 형상인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 하우징은 상부 브라켓 및 상기 상부 브라켓과 일측이 힌지를 통해 연결되어 개폐할 수 있는 하부 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 따른 일실시예의 일태양에 의하면, 상기 홈은 탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명은, 전력선에 흐르는 전원 신호의 유도를 위한 변류기와 전력선 통신 신호의 커플링을 위한 변류기를 각각 구비하여, 전자기 유도방식에 따라 비접촉식으로 전원 신호 및 전력선 통신 신호의 커플링이 가능하므로, 신호연결장치 설치의 효율성과 안정성을 향상시킬 수 있고, 전력선 통신 품질을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 전력선 통신 모뎀이 내장된 리피터를 구비하는 원격검침 시스템을 도시한 일예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치를 개략적으로 도시한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치를 설명하기 위한 회로도이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나, 또는 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나, '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치를 개략적으로 도시한 일예시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치는, 전력선이 관통하는 홈이 형성되는 원통형의 하우징과, 상기 하우징 내에 수용되어 전자기 유도방식에 따라 상기 하우징을 관통하는 전력선으로부터 소정의 신호를 유도하는 비접촉식 인터페이스부를 포함한다.

도 2를 참조하여, 상기 전력선 통신용 신호연결장치의 구성을 상세하게 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치는, 상기 하우징을 구성하는 상부 브라켓(110), 하부 브라켓(120) 및 걸이쇄 개폐기(130)와, 상기 인터페이스부를 구성하는 제1 변류기(140) 및 제2 변류기(150), 그리고, 상기 인터페이스부에서 유도된 소정의 신호를 출력하는 인출선(160)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하우징은, 길이 방향으로 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)으로 분리되어 개폐가 가능하고, 일측이 힌지 등을 통해 연결되며, 양측이 개구되도록 형성됨으로써 전력선을 훼손하지 않고도 상기 하우징 내로의 상기 전력선의 인입, 인출이 용이하다.

상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)에는 상기 전력선이 인입되는 홈(170)이 형성되고, 서로 실질적으로 동일한 구조를 가지는 것이 바람직하다.

상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)에 형성된 상기 전력선이 인입되는 홈(170)은 고무 등과 같은 탄성이 있는 재질로 이루어지므로, 다양한 두께의 전선을 수용할 수 있으며, 상기 전력선의 압착도도 증가시킬 수 있다.

걸이쇄 개폐기(130)는 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)을 닫아서 잠그기 위한 것으로서, 상기 전력선이 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)의 홈(170)과 긴밀히 접촉하도록 할 수 있고, 상기 하우징 내에 인입된 상기 전력선의 유동을 최소화하도록 한다. 이와 같이, 상기 전력선과 홈(170)이 긴밀히 접촉되게 함으로써, 상기 인터페이스부의 제1 변류기(140) 및 제2 변류기(150)를 통한 신호 유도의 효율을 높일 수 있다.

상기 인터페이스부의 제1 변류기(140) 및 제2 변류기(150)는 코어에 전선이 권선된 변류기(current transformer)를 나타내며, 전선이 권선된 코어는 몰딩되어 상기 하우징, 즉, 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)의 내부 공간을 분할하여 각각 수용된다.

상술한 바와 같이, 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)이 길이 방향으로 분리되어 상기 전력선의 인입 및 인출이 용이하도록 개폐되는 구조로 이루어질 수 있으므로, 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)의 내부 공간에 수용되는 제1 변류기(140) 및 제2 변류기(150)는 길이 방향으로 분할된 코어에 클램프(clamp) 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 코어의 중심에는 상기 전력선의 외주를 감싸도록 원통형의 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

전력선이 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)의 중심에 인입되고, 걸이쇄 개폐기(130)에 의해 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)이 닫혀서 잠기면, 상부 브라켓(110)과 하부 브라켓(120)의 내부에 수용된 상기 분할된 코어는 서로 긴밀하게 접촉함으로써 상기 코어의 전체를 통해 자속이 흐를 수 있도록 구성된다.

한편, 상기 전력선에는 AC 상용전원과 전력선 통신 신호가 존재하는데, 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치에서는, 상기 AC 상용전원과 전력선 통신 신호로부터 각각 2차측 전원신호와 2차측 전력선 통신 신호를 유도하기 위하여, 비접촉식 전원 인터페이스로서 제1 변류기(140)와 비접촉식 전력선 통신 신호 인터페이스로서 제2 변류기(150)가 구비된다.

즉, 제1 변류기(140)는 2차측 신호로서, 상기 전력선으로부터 2차측 전원 신호를 유도한다. 제1 변류기(140)의 코어는 대전류에서 포화 특성이 우수한 무방향성 규소 강판을 이용하는 것이 바람직하며, 상기 규소 강판을 적층하여 와전류와 같은 손실을 최소화할 수 있다.

제2 변류기(150)는 2차측 신호로서, 상기 전력선으로부터 2차측 전력선 통신 신호를 유도한다. 즉, 변류기를 이용하여 상기 전력선에 흐르는 전력선 통신 신호를 커플링하여, 제2 변류기(150)의 2차측 신호인 상기 2차측 전력선 통신 신호를 얻을 수 있다. 상기 2차측 전력선 통신 신호는 9kHz ~ 30MHz의 주파수 대역을 가지므로, 제2 변류기(150)의 코어는 전력선 통신의 주파수 대역에서 감쇄가 작은 나노결정립(Nanocrystalline) 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 변류기(150)가 대전류에서 되지 않게 하기 위하여 단면적과 공극(Air Gap)을 조절하여 자속밀도를 제어하는 방법으로 단위 면적당 자속을 감소시키는 방식을 적용할 수 있다.

인출선(160)은 제1 변류기(140) 및 제2 변류기(150)에서 유도된 2차측 신호, 즉, 상기 2차측 전원 신호와 상기 2차측 전력선 통신 신호를 리피터 등의 다른 전력선 통신 장치로 전달한다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치는, 전자기 유도방식에 따라 비접촉식의 신호 커플링이 가능하며, 전력선의 절단, 피복 제거 등의 전력선 훼손 없이 전력선의 인입/인출이 가능하도록 개폐 가능한 하우징을 제공하므로 전력선 통신 성능의 저하를 방지할 수 있다.

이하에서는, 도 3을 참조하여, 전력선 통신 시스템에 적용되는 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치에 대해서 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치를 설명하기 위한 회로도이다.

도 3을 참조하면, 전력선(L)에 흐르는 신호는 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치를 매개로 하여 전력선 통신 모뎀이 내장된 리피터(200)로 전달될 수 있다.

전력선(L)에는 AC 상용전원과 고주파 대역의 전력선 통신 신호가 존재한다.

제1 변류기(140)에 의해 상기 AC 상용전원에 따른 1차 전류로부터 2차 전류가 유도된다. 상기 2차 전류가, 제1 변류기(140)에 의해 유도되는 상기 2차측 전원 신호를 나타낸다. 상기 전원 신호는 인출선(160)을 통해 리피터(200)로 전송된다. 더욱 상세하게는, 상기 전원 신호는 리피터(200)에 구비되는 AC/DC 변환기(210)로 전송되고, AC/DC 변환기(210)에 의해 DC 전원으로 변환되어 리피터(200)의 구동 전원으로 제공될 수 있다.

한편, 제2 변류기(150)에 의해 상기 전력선 통신 신호로부터 2차측 전력선 통신 신호가 유도된다. 상기 2차측 전력선 통신 신호는 인출선(160)을 통해 리피터(200)의 커플링 회로(220)로 전달된다. 커플링 회로(220)는 제2 변류기(150)로부터 입력받은 상기 2차측 전력선 통신 신호를 전력선 통신 모뎀(도시하지 않음)으로 전달하며, 제2 변류기(150)와 상기 전력선 통신 모뎀을 전기적으로 절연시켜 상기 2차측 전력선 통신 신호의 잡음 등이 상기 전력선 통신 모뎀으로 전달되지 않도록 한다.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신용 신호연결장치는, 전자기 유도방식을 이용하여, 비접촉식으로 전력선에 흐르는 신호의 커플링이 가능하며, 전원 신호의 유도를 위한 변류기와 전력선 통신 신호의 커플링을 위한 변류기를 각각 구비하여 전원 신호와 전력선 통신 신호를 리피터 등의 전력선 통신 시스템으로 연결할 수 있다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 다음의 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 전력선 통신용 신호연결장치
110 : 상부 브라켓
120 : 하부 브라켓
130 : 걸이쇄 개폐기
140 : 제1 변류기
150 : 제2 변류기
160 : 인출선

Claims (6)

1. 중심에 전력선이 관통하는 홈이 형성되는 하우징; 및
   상기 하우징 내에 수용되고, 상기 전력선으로부터 전자기 유도방식에 따라 전원 신호 또는 전력선 통신 신호를 유도하는 비접촉식 인터페이스부를 포함하고, 상기 비접촉식 인터페이스부는,
   2차측 신호로서 상기 전원 신호를 유도하는 제1 변류기; 및
   2차측 신호로서 상기 전력선 통신 신호를 유도하는 제2 변류기를 포함하는 전력선 통신용 신호연결장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 변류기와 제2 변류기는,
   각각 전선이 권선된 코어가 몰딩되어, 상기 하우징의 내부 공간을 분할하여 각각 수용되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 신호연결장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   길이 방향으로 분리되어 개폐가 가능하고, 양측이 개구된 원통 형상인 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 신호연결장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상부 브라켓; 및
   상기 상부 브라켓과 일측이 힌지를 통해 연결되어 개폐할 수 있는 하부 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 신호연결장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 홈은,
   탄성부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력선 통신용 신호연결장치.
   

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