KR101538150B1 - Ａｍｉ 시스템의 전력정보 계측 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변압기의 전력정보를 계측하여 이를 저장하고, 계측한 변압기 정보를 데이터 집중장치로 전달하여 변압기의 과부하를 예측하고 전력 사용 피크에 대한 예방 및 조치가 가능한 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치에 관한 것으로, 변압기에서 수용가측으로 공급되는 변압기의 전압 및 전류를 측정하는 계측모듈과, 이 계측모듈에서 계측한 전압 및 전류값을 이용하여 변압기의 전력정보를 연산하는 전력정보 생성모듈과, 전력정보 생성모듈에서 생성되는 변압기의 전력정보를 저장하는 메모리 및 통신부를 통해 데이터 집중장치와 데이터를 송수신하며 데이터 집중장치로부터 변압기의 전력정보 요청신호를 수신하면 상기 전력정보를 데이터 집중장치로 전송하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기의 전력정보를 계측하여 이를 저장하고, 계측한 변압기 정보를 데이터 집중장치로 전달하여 변압기의 과부하를 예측하고 전력 사용 피크에 대한 예방 및 조치가 가능한 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치에 관한 것이다.
일반적으로, AMI 시스템은(Advanced Metering Infrastructure System)은 에너지를 소비하는 수용가에 설치된 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 등 각종 계량기의 사용량을 원격에서 검침하는 한편, 해당 정보를 상위 시스템에서 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가에게 제공하는 양방항 통신 인프라를 의미한다.
이러한, AMI 시스템은 기존 수용가의 에너지 사용량 정보를 유틸리티 회사에서 단순 수집하기 위한 AMR 시스템(Advanced Meter Reading System ; 원격검침시스템)에 에너지 사용량 정보를 수용가에게 제공하는 양방향 소통의 기능을 추가한 차세대 버전의 에너지 계량 인프라로써, 전 세계적으로 스마트그리드 도입의 활성화에 힘입어 전력 분야에 광범위하게 도입되고 있다.
이와 같은 통상의 AMI 시스템에서는 수용가측에 설치된 전자식 전력량계의 사용량을 AMI용 슬레이브 모뎀과 마스터 모뎀을 이용하여 데이터 집중장치(Data Concentration Unit; DCU)에서 수집한 후 AMI 서버로 전송하게 된다.
여기서, AMI 서버는 검침을 위해 설치되는 전자식 전력량계, 모뎀 등 검침기기의 구성 정보를 관리하고 검침 데이터를 취득, 저장하며 웹브라우저를 통하여 각 수용가의 사용 정보를 제공한다. 또한, 데이터 집중장치(DCU)는 AMI 시스템에 있어서 수용가 측 전자식 전력량계의 검침데이터를 수집하는 장치이다. 전자식 전력량계는 수용가의 전기 사용량을 계측, 저장하고 통신을 통해 정보를 제공하는 전력량계이다.
한편, 상기와 같은 종래기술로는 국내등록특허 제10-1126002호의 "전력 감시를 위한 원격검침 시스템" 및 국내등록특허 제10-0882577호의 "원격검침 구성요소 관리 및 진단시스템" 등이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 전자식 전력량계와 통신하여 원격검침을 수행하는 동시에 변압기의 전력정보를 계측하는 전력정보 계측장치를 구비하여 데이터 집중장치와 통신이 가능하도록 하고, 데이터 집중장치에서 상기 전력정보 계측장치로 데이터를 요청하면 그에 상응하는 데이터를 송신하여 변압기의 과부하를 예측하고 전력 사용 피크에 대한 예방 및 조치할 수 있도록 하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 변압기에서 수용가측으로 공급되는 변압기의 전압 및 전류를 측정하는 계측모듈과, 이 계측모듈에서 계측한 전압 및 전류값을 이용하여 변압기의 전력정보를 연산하는 전력정보 생성모듈과, 전력정보 생성모듈에서 생성되는 변압기의 전력정보를 저장하는 메모리 및 통신부를 통해 데이터 집중장치와 데이터를 송수신하며 데이터 집중장치로부터 변압기의 전력정보 요청신호를 수신하면 상기 전력정보를 데이터 집중장치로 전송하는 제어부를 포함하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 변압기의 각 상 선로의 전력정보를 계측하도록 제1 전압/전류 감지센서, 제2 전압/전류 감지센서 및 내지 제3 전압/전류 감지센서로 이루어진 계측모듈을 포함하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 변압기의 각상 또는 3상 전체의 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률 중 선택된 어느 하나 이상의 변압기의 전력정보를 가지며, 전력정보 생성모듈이 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률을 이용하여 변압기의 각 상 또는 3상 전체의 프로파일 정보, 현재시간, 디버깅, 프로파일 정보 저장 주기, 정전/복전 데이터, 펌웨어 버전정보, 계기정수의 데이터를 생성하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 변압기의 프로파일 정보로 평균전압, 최대전압, 최소전압, 평균전류, 최대전류, 최소전류, 유효전력, 무효전력, 역률 중 선택된 어느 하나 이상을 생성하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 변압기 각 상의 전압 계측값이 기준값 이하이면 정전 데이터를 생성하고, 기준값 이상이면 복전 데이터를 생성하여 저장하는 제어부를 포함하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 변압기의 부하가 설정 부하값을 초과하면 상기 데이터 집중장치로 변압기의 과부하 신호를 전송하는 제어부를 포함하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치에 의하면, 변압기의 전력정보를 계측하여 이를 저장하고, 데이터 집중장치로부터 변압기의 전력정보 데이터 요청신호를 수신하면 그에 상응하는 전력정보 데이터를 데이터 집중장치로 전송하여 변압기의 과부하를 예측하고 전력 사용 피크에 대한 예방 및 조치할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치가 적용되는 AMI 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 계측 모듈을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 계측 모듈을 도시한 도면이다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치(100)는 수용가측으로 전력을 공급하는 변압기(10)의 전력정보를 계측하여 저장하고, 데이터 집중장치(Data Concentration Unit; DCU)(20)의 요청에 따라 상기 전력정보를 데이터 집중장치(20)로 전송한다. 이때, 데이터 집중장치(20)는 전력정보 계측 장치(100)로부터 전송되는 상기 전력정보를 AMI 서버(30)로 전송하게 된다.
또한, 전력정보 계측 장치(100)는 변압기(10)의 각 상 또는 3상의 전류 및 전압을 감지하도록 변압기(10)의 하부에 설치되는 계측모듈(110)과, 계측모듈(110)에 의해 계측된 전류 및 전압을 이용하여 변압기(10)의 전력정보를 생성하는 전력정보 생성모듈(120)과, 변압기(10)의 전류 및 전압, 전력정보를 저장하기 위한 메모리(130)와, 전력정보 계측장치(100)를 제어하기 위한 제어부(Micro Controller Unit: MCU)(140)와, 데이터 집중장치(20)와의 데이터 송수신하기 위한 통신부(150)를 포함한다.
또한, 전력정보 계측장치(100)는 외부로부터 공급되는 사용전원이 차단되었을 때 구동을 위한 보조배터리(도시생략)를 더 포함할 수도 있다.
계측모듈(110)은 변압기(10)의 각 상의 전류 및 전압을 각각 측정할 수 있도록 제1 전압/전류 감지센서(111), 제2 전압/전류 감지센서(113), 제3 전압/전류 감지센서(115)를 구비한다.
제1 전압/전류 감지센서(111), 제2 전압/전류 감지센서(113) 및 제3 전압/전류 감지센서(115)는 변압기(10)의 각 상에서 분기되는 선로에 용이하게 탈부착하여 설치함과 동시에 전류와 전압을 동시에 계측할 수 있도록 이루어진다.
구체적으로, 제1 전압/전류 감지센서(111), 제2 전압/전류 감지센서(113) 및 3 전압/전류 감지센서(115)는 변압기(10)의 각 상 선로가 삽입되어 안착하도록 홈이 각각 형성되는 상부 고정부(111a, 113a, 115a)와 하부 고정부(111b, 113b, 115b)를 구비하고, 상부 고정부(111a, 113a, 115a)의 상측에서 전압을 계측하기 위한 스크류핀(111c, 113c, 115c)이 삽입된다. 이때, 스크류핀(111c, 113c, 115c)은 변압기(10)의 각 상 선로를 관통하여 상기 선로의 전도체에 접촉한다.
또한, 상부 고정부(111a, 113a, 115a)와 하부 고정부(111b, 113b, 115b)는 일측면이 힌지 결합되고, 타측면이 토글클램프를 통해 상호 고정된다.
상기와 같은 제1 전압/전류 감지센서 내지 제3 전압/전류 감지센서(211, 213, 215)는 전자기장을 통해 상기 각 상 선로의 전류를 감지한다.
그리고, 제1 전압/전류 감지센서(111), 제1 전압/전류 감지센서(113) 및 제3 전압/전류 감지센서(115)에 의해 계측된 전류 및 전압 정보는 제어부(140)의 제어를 통해 메모리(130)에 저장된다.
제어부(140)는 제1 전압/전류 감지센서(111), 제1 전압/전류 감지센서(113) 및 제3 전압/전류 감지센서(115)에서 계측된 전류 및 전압 정보를 이용하여 변압기(10)의 각상 또는 3상 전체의 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률을 산출하고, 이를 전력정보 생성모듈(120)로 제공한다.
또한, 제어부(140)는 변압기(10)의 부하가 설정 부하값을 초과하면 데이터 집중장치(10)로 변압기(10)의 과부하 신호를 전송한다.
전력정보 생성모듈(120)은 제어부(140)를 통해 제공되는 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률을 이용하여 상기 변압기(10)의 전력정보인 각 상 또는 3상 전체의 프로파일(Profile) 정보, 현재시간, 디버깅, 프로파일 정보 저장 주기, 정전/복전 데이터, 계기정수의 데이터 생성한다.
그리고 전력정보 생성모듈(120)에서 생성하는 정보는 제어부(140)의 제어에 따라 메모리(130)에 저장된다.
또한, 전력정보 생성모듈(120)은 변압기(10) 각 상의 전압 계측값이 기준값 이하이면 정전 데이터 정보를 생성하고, 기준값 이상이면 복전 데이터 정보를 생성한다.
더하여, 전력정보 생성모듈(120)은 상기 프로파일 정보로 평균전압, 최대전압, 최소전압, 평균전류, 최대전류, 최소전류, 유효전력, 무효전력, 역률 중 선택된 어느 하나 이상을 생성한다.
한편, 전력정보 계측장치(100)는 상기 변압기(10) 각 상의 전압에 대한 전력정보 계측을 전압 측정용 ADC(Analog Digital Conversion)포트를 이용하여 각 상의 전압을 계산한다.
또한, 전력정보 계측장치(100)는 상기 변압기(10) 각 상의 전류에 대한 전력정보 계측을 위하여 계측모듈(110)에 CT(Current Transfer)를 장착할 수 있고, 각 상에 입력될 전류의 범위를 고려하여 상기 CT에 전선을 계산된 횟수만큼 턴(Turn)시켜 입력되는 전류의 비율을 조정하며, 전류 측정용 ADC(Analog Digital Conversion)포트를 통해 각 상의 전류를 계산한다.
상기와 같은 전력정보 계측장치(100)는 데이터 집중장치(20)로부터 변압기(10)의 전력정보 요청신호를 수신하면 메모리(130)에 저장된 전력정보를 통신부(150)를 통해 데이터 집중장치(20)로 전송한다.
그리고 데이터 집중장치(20)는 전력정보 계측장치(100)로부터 전송되는 변압기(10)의 전력정보를 AMI 서버(30)로 전송한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 변압기 20 : 데이터 집중장치
30 : AMI 서버 100 : 전력정보 계측장치
110 : 계측모듈 111 : 제1 전압전류 감지센서
113 : 제2 전압전류 감지센서 115 : 제3 전압전류 감지센서
120 : 전력정보 생성모듈 130 : 메모리
140 : 제어부 150 : 통신부
30 : AMI 서버 100 : 전력정보 계측장치
110 : 계측모듈 111 : 제1 전압전류 감지센서
113 : 제2 전압전류 감지센서 115 : 제3 전압전류 감지센서
120 : 전력정보 생성모듈 130 : 메모리
140 : 제어부 150 : 통신부
Claims (6)
- 변압기에서 수용가측으로 공급되는 변압기의 전압 및 전류를 측정하는 계측모듈;
상기 계측모듈에서 계측한 상기 전압 및 전류값을 이용하여 상기 변압기의 전력정보를 연산하는 전력정보 생성모듈;
상기 전력정보 생성모듈에서 생성되는 상기 전력정보를 저장하는 메모리; 및
통신부를 통해 데이터 집중장치와 데이터를 송수신하며, 상기 데이터 집중장치로부터 상기 변압기의 전력정보 요청시 상기 전력정보를 상기 데이터 집중장치로 전송하는 제어부를 포함하며,
상기 계측모듈은 상기 변압기의 각 상 선로의 전력정보를 계측하도록 제1 전압/전류 감지센서, 제2 전압/전류 감지센서 및 제3 전압/전류 감지센서를 포함하고,
상기 제1 전압/전류 감지센서, 상기 제2 전압/전류 감지센서 및 상기 제3 전압/전류 감지센서는 상기 변압기의 각 상 선로가 삽입되어 안착하도록 홈이 각각 형성되는 상부 고정부와 하부 고정부를 구비하며,
상기 상부 고정부의 상측에서 전압을 계측하기 위한 스크류핀이 상기 변압기의 각 상 선로를 관통하여 상기 선로의 전도체에 접촉하도록 삽입되고,
상기 상부 고정부와 상기 하부 고정부는 일 측면이 힌지 결합되고, 타 측면이 토글 클램프를 통해 상호 고정되며,
상기 변압기의 전력정보는 상기 각 상 또는 3상 전체의 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률 중 선택된 어느 하나 이상이며,
상기 전력정보 생성모듈은 상기 전압, 전류, 유효전력량, 무효전력량, 역률을 이용하여 상기 변압기의 각 상 또는 3상 전체의 프로파일 정보, 현재시간, 디버깅, 프로파일 정보 저장 주기, 정전/복전 데이터, 펌웨어 버전정보, 계기정수의 데이터를 생성하고,
상기 프로파일 정보는 평균전압, 최대전압, 최소전압, 평균전류, 최대전류, 최소전류, 유효전력, 무효전력, 역률 중 선택된 어느 하나 이상이며,
상기 제어부는 상기 변압기 각 상의 전압 계측값이 미리 설정된 기준값 이하이면 정전 데이터를 생성하고, 미리 설정된 기준값 이상이면 복전 데이터를 생성하여 저장하고,
상기 계측모듈에 CT(Current Transfer)를 장착하여, 각 상에 입력될 전류의 범위를 고려하여 상기 CT에 전선을 계산된 횟수만큼 턴(Turn) 시켜 입력되는 전류의 비율을 조정하고, 전류 측정용 ADC(Analog Digital Conversion) 포트를 통해 각 상의 전류를 계산하며,
외부로부터 공급되는 사용 전원이 차단되었을 때 구동을 위한 보조배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치.
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- 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 변압기의 부하가 설정 부하값을 초과하면 상기 데이터 집중장치로 상기 변압기의 과부하 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 전력정보 계측 장치.
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