KR101671582B1 - 전력 계측기 및 전력 계측기 제어방법 - Google Patents

Abstract

실시 예에 따른 전력 계측기는, 전압 및 전류를 측정하는 측정모듈; 상기 측정모듈을 제어하는 제어모듈; 및 상기 측정모듈과 제어모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 측정모듈은 배선의 모드에 관계없이 전류를 측정하는 기본장착 변류기를 포함할 수 있다.

Description

전력 계측기 및 전력 계측기 제어방법{Power measuring device and Power measuring device controlling method}

실시 예는 전력 계측기에 관한 것이다.

실시 예는 전력 계측기 제어방법에 관한 것이다.

최근 경제적인 발전과 도시기능의 확대로 인하여 신축 건축물은 대부분 첨단화, 고층화, 대형화를 지향하고 있으며, 건물의 설비는 유지 관리의 편의성을 강조하고 사무기기의 증가와 안정성을 고려하여 비교적 에너지를 많이 소비하는 형태의 건축이 이루어지고 있다.

한편, 건물에서 소비되는 에너지를 절감하기 위하여 많은 연구가 진행되었는데, 예컨대 공조, 전력, 조명용 시스템이 각각 별개로 구축되고 이를 바탕으로 에너지 관리 시스템이 운영되고 있다.

상기 에너지 관리 시스템의 운영을 위해서는 많은 수의 전력 계측기가 필요하고, 종래에는 상기 전력 계측기가 상기 에너지 관리 시스템과 유선으로 연결되어 설치 및 변경에 문제점이 있었다.

또한, 단상, 3상과 선의 개수에 따라, 서로 다른 전력 계측기가 필요하여 전력 계측기 설치에 많은 비용과 시간이 소모되는 문제점이 있다.

실시 예는 간이한 설치가 가능한 전력 계측기를 제공한다.

실시 예는 내부회로 파손을 방지할 수 있는 전력 계측기 제어방법을 제공한다.

실시 예에 따른 전력 계측기는, 전압 및 전류를 측정하는 측정모듈; 상기 측정모듈을 제어하는 제어모듈; 및 상기 측정모듈과 제어모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고, 상기 측정모듈은 배선의 모드에 관계없이 전류를 측정하는 기본장착 변류기를 포함할 수 있다.

상기 측정모듈은 배선의 모드에 따라 변류기가 추가로 장착될 수 있다.

상기 배선의 모드에 따라 결선모드와 상모드를 선택하는 선택 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 제어모듈은 상기 모드에 따라 서로 다른 연산법으로 전력정보를 연산할 수 있다.

상기 제어모듈은 외부와 무선통신방식으로 교신하는 통신부를 포함할 수 있다.

상기 전원부는 상기 배선으로부터 공급되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 상기 측정모듈과 상기 제어모듈로 공급할 수 있다.

상기 기본장착 변류기는 다수의 변류기를 포함하는 변류 모듈일 수 있다.

상기 변류기는 다수의 스위치에 의해 배선과의 연결관계가 제어될 수 있다.

상기 측정모듈에 의해 측정된 전압에 의해 상기 스위치가 제어될 수 있다.

상기 스위치는 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압의 비교 결과에 의해 제어될 수 있다.

상기 모드는 상기 측정모듈에 의해 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압의 비교결과에 따라 결정될 수 있다.

실시 예에 따른 전력 계측기 제어방법은, 배선의 전압을 측정하는 단계; 상기 배선의 전압과 미리 설정된 기준전압을 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 모드를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 모드에 따라 서로 다른 연산방법으로 전력정보를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 결정된 모드에 따라 변류모듈의 스위치를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 측정된 전압 중 하나의 상에만 제1 기준전압이 측정된 경우 Y결선 단상모드로 판단할 수 있다.

상기 측정된 전압이 세 상 모두 제1 기준전압 이상 제2 기준전압 미만인 경우 Y결선 3상모드로 판단할 수 있다.

상기 측정된 전압이 세 상 모두 제2 기준전압 이상인 경우 D결선 3상모드로 판단할 수 있다.

실시 예에 따른 전력 계측기는 중앙 제어부와 무선으로 연결되어, 별도의 유선 연결배선의 설치를 생략할 수 있어 간이한 방법으로 설치할 수 있다.

실시 예에 따른 전력 계측기는 모드변환에 따라 자동적으로 모드를 설정하고, 변류기 연결을 변환할 수 있어 사용자의 잘못된 설치에 의한 전력 계측기 내부 회로의 파손을 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 제1 실시 예에 따른 전력 계측기를 나타낸 블록도이다.
도 3은 제1 실시 예에 따른 배선과 측정모듈의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 제2 실시 예에 따른 배선과 측정 모듈의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 제2 실시 예에 따른 변류모듈을 나타내는 회로도이다.
도 6은 제2 실시 예에 따른 전력 계측기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 제3 실시 예에 따른 전력 계측기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 제1 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 제1 실시 예에 따른 에너지 관리 시스템은 중앙 제어부(1) 및 다수의 전력 계측기(100)를 포함한다.

상기 다수의 전력 계측기(100)는 제1 내지 제n 전력 계측기(101 내지 10n)를 포함할 수 있다.

상기 다수의 전력 계측기(100)는 게이트웨이(10)를 통해 상기 중앙 제어부(1)와 연결될 수 있다. 상기 다수의 전력 계측기(100)는 무선통신 방식으로 상기 게이트웨이와 신호를 교환할 수 있다. 또는, 상기 다수의 전력 계측기(100)는 유선통신 방식으로 상기 게이트웨이(10)와 신호를 교환할 수도 있다.

상기 게이트웨이(10)는 상기 다수의 전력 계측기(100)로부터 전달받은 전력 계측정보를 상기 중앙 제어부(1)로 전송할 수 있다. 상기 중앙 제어부(1)는 상기 게이트웨이(10)로부터 전달받은 다수의 전력 계측정보를 이용하여 상기 에너지 관리 시스템이 구비된 건물의 에너지를 관리할 수 있다.

도 2는 제1 실시 예에 따른 전력 계측기를 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 제1 실시 예에 따른 전력 계측기(100)는 측정모듈(110), 제어모듈(120), 전원부(130) 및 선택 스위치(140)를 포함할 수 있다.

상기 측정모듈(110)은 계통으로부터 공급되는 전력정보를 측정할 수 있다. 상기 측정모듈(110)은 상기 계통으로부터 부하로 전력을 공급하는 배선의 전력정보를 측정할 수 있다. 상기 측정모듈(110)은 배선의 전류 및 전압을 측정하여 이를 통해 전력정보를 측정할 수 있다. 상기 전력정보는 전력, 역률 및 주파수를 포함할 수 있다.

상기 측정모듈(110)은 전압 측정부(111), 전류 측정부(113) 및 전력 측정부(115)를 포함할 수 있다.

상기 전압 측정부(111)는 상기 다수의 배선의 각각의 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 측정부(111)는 배선 전압값을 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 전류 측정부(113)는 상기 다수의 배선의 전류를 각각 측정할 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 배선 전류값을 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 전력 측정부(115)는 상기 배선 전압값과 배선 전류값을 이용하여 부하로 전달되는 전력정보를 측정할 수 있다. 도면에서는 상기 전력 측정부(115)가 측정모듈(110)에 포함되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 전력 측정부(115)는 상기 제어모듈(120)에 포함할 수 있다. 이 경우 상기 전압 측정부(111) 및 상기 전류 측정부(113)는 배선 전압값과 배선 전류값을 상기 제어모듈(120)로 전달할 수 있다.

또는 상기 전력정보는 상기 제어모듈(120)의 제어부(121)에서 연산될 수도 있다. 상기 제어부(121)에서 상기 전력정보가 연산되는 경우에는 상기 배선 전압값과 상기 배선 전류값은 상기 제어부(121)로 직접 전달될 수 있다.

상기 제어모듈(120)은 제어부(121) 및 통신부(123)를 포함할 수 있다. 상기 제어부(121)는 배선의 과전류, 과전압, 저전류 및 저전압 여부와 같은 과부족치를 검출할 수 있다.

상기 제어부(121)는 상기 선택 스위치(140)의 선택에 의해 모드를 결정할 수 있다. 상기 선택 스위치(140)는 사용자에 의해 선택될 수 있다. 상기 사용자는 상기 전력 계측기(100) 사용 전에 상기 선택 스위치(140)를 설정할 수 있다.

상기 모드는 결선모드와 상모드가 있다. 상기 결선모드는 Y결선모드 또는 D결선모드가 있다. 또한, 상기 상모드는 단상모드와 삼상모드가 있다. 상기 모드는 상기 결선모드와 상모드의 조합에 의해 결정될 수 있다.

즉, 상기 사용자의 선택 스위치(140) 조작에 의해 선택될 수 있는 모드는 예를 들어, Y결선 단상모드, Y결선 삼상모드 또는 D결선 삼상모드일 수 있다.

상기 제어부(121)는 상기 선택 스위치(140)에 의해 선택된 모드에 따라 서로 다른 연산법으로 상기 전력정보를 연산할 수 있다. 상기 제어부(121)는 상기 모드에 따라 서로 다른 파라미터를 이용하여 상기 전력정보를 연산할 수 있다. 상기 제어부(121)는 상기 모드에 따라 서로 다른 임계치로 과전류, 과전압, 저전류 및 저전압과 같은 과부족치를 검출할 수 있다.

상기 사용자는 상기 선택 스위치(140)를 이용하여 상기 전력 계측기(100)를 초기화할 수 있다. 또한, 상기 사용자는 상기 선택 스위치(140)를 이용하여 상기 전력 계측기(100)를 재부팅할 수 있다. 상기 전력 계측기(100)가 초기화 또는 재부팅되는 경우 상기 제어부(121)의 소프트웨어 동작이 중지되고, 모든 통계 값 및 파라미터들이 기본값으로 설정될 수 있다. 이 때, 누적 전력량은 초기화되지 않는다.

상기 사용자는 물리적인 버튼을 이용하여 상기 전력 계측기(100)를 초기화 또는 재부팅할 수 있고, IR신호와 같은 무선신호를 이용하여 상기 전력 계측기(100)를 초기화 또는 재부팅할 수 있다. 상기 IR 신호를 이용하는 경우 간이한 방법으로 전력 계측기(100)의 제어가 가능하고, 사용자의 안전을 보장할 수 있는 효과가 있다.

상기 IR신호를 사용하는 경우 사용자는 IR 송신부를 등록할 수 있다. 상기 IR송신부는 특정동작에 의해 등록될 수 있다. 상기 IR송신부는 일정시간 이상 IR송신부의 특정버튼을 누르는 경우 등록될 수 있다.

상기 선택 스위치(140)를 이용한 초기화 및 재부팅은 상기 제어부(121)에 의해 수행될 수 있다.

상기 통신부(123)는 상기 제어부(123)의 제어에 의해 상기 중앙 제어부(1)와 데이터를 주고받을 수 있다. 상기 통신부(123)는 상기 전력정보 및 과부족치를 전송할 수 있다. 상기 통신부(123)는 상기 중앙 제어부(1)로부터 전달받은 제어명령을 상기 제어부(123)로 전달할 수도 있다.

상기 통신부(123)는 유선 통신부 또는 무선 통신부일 수 있다.

상기 통신부(123)가 유선 통신부일 때, 상기 통신부(123)와 상기 게이트웨이(10)는 유선으로 연결될 수 있다. 상기 통신부(123)는 펄스를 이용한 디지털-아웃을 사용하여 상기 중앙 제어부(1)과 연결될 수도 있고, RS-485를 이용한 모드버스방법으로 상기 중앙 제어부(1)와 연결될 수도 있다.

상기 통신부(123)가 펄스를 이용하는 경우 상기 펄스는 누적 전력량을 포함할 수 있다. 상기 펄스는 반복적으로 전력정보를 샘플링하여 누적값으로 전력정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 통신부(123)는 1초에 한 번씩 전력정보를 샘플링하여 총 15분치 정보를 합산하여 전력정보를 표현할 수 있다.

상기 통신부(123)가 무선통신부일 때, 상기 통신부(123)와 상기 게이트웨이(10)는 무선으로 연결될 수 있다. 상기 통신부(123)는 Rf통신으로 이용하여 상기 중앙 제어부(1)와 연결될 수도 있고, IEEE 802.15.4 를 기반으로 하는 6LoWPAN을 이용하여 연결될 수도 있다. 상기 통신부(123)가 상기 중앙 제어부(1)와 무선으로 연결되는 경우 간이한 방법으로 상기 전력 계측기(100)를 설치할 수 있고, 상기 전력 계측기(100)의 설치에 제약이 줄어드는 장점이 있다.

상기 전원부(130)는 상기 전력 계측기(100)의 내부 구성으로 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원부(130)는 측정모듈(110) 및 제어모듈(120)로 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원부(130)는 외부로부터 인가 받은 교류전압을 직류전압을 변환하여 상기 측정모듈(110) 및 제어모듈(120)로 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원부(130)는 인가 받은 교류전압의 레벨에 상관없이 동일한 직류전압을 출력할 수 있다. 상기 전원부(130)는 5V의 직류전압을 출력할 수 있다.

상기 전원부(130)는 전원공급을 위한 교류전압을 별도의 교류전원으로부터 공급받을 수도 있고, 상기 측정모듈(110)과 연결되는 배선으로부터 공급받을 수도 있다. 상기 전원부(130)가 배선으로부터 교류전압을 공급받음으로써 별도의 교류전원을 생략할 수 있어 제조단가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

상기 전원부(130)는 상기 측정모듈(110)과 상기 제어모듈(120)에 서로 다른 연결배선을 이용하여 전원을 공급할 수 있다. 상기 전원부(130)가 서로 다른 연결배선을 이용하여 상기 측정모듈(110)과 상기 제어모듈(120)로 전원을 공급함으로써 전류 및 절연상태가 달라 발생할 수 있는 상기 측정모듈(110)과 제어모듈(120)의 손상을 방지할 수 있다.

상기 전원부(130)가 상기 전력 계측기(100)에 포함됨으로써 별도의 전원부(130)를 설치하는 것으로 인한 비용을 절감할 수 있다.

도시하지 않았지만, 상기 전력 계측기(100)는 저장부를 포함할 수 있다. 상기 제어부(121)는 상기 저장부에 누적 전력량을 저장할 수 있다. 상기 누적 전력량은 일정시간 단위로 저장될 수 있다. 상기 제어부(121)는 상기 저장부의 영역을 나누어 몇 개의 영역에 순환하며 데이터를 저장할 수 있다. 상기 저장부는 플래시 메모리, RAM 또는 EEPROM일 수 있다.

도시하지 않았지만, 상기 전력 계측기(100)는 표시부를 포함할 수 있다. 상기 표시부는 음성 표시부 또는 영상 표시부를 포함할 수 있다.

상기 음성 표시부는 부저일 수 있다. 상기 부저는 측정전압이 오차를 넘어서거나 과전류에 해당하는 경우 소리를 출력할 수 있다.

상기 영상 표시부는 표시패널 또는 다수의 LED일 수 있다. 상기 영상 표시부가 표시패널인 경우 상기 제어부(121)는 상기 표시패널을 이용하여 시스템의 상태, 통신 상태 및 펄스 출력상태를 표현할 수 있다. 상기 영상 표시부가 다수의 LED인경우 상기 제어부(121)는 상기 다수의 LED를 이용하여 시스템의 상태, 통신 상태 및 펄스 출력상태를 표현할 수 있다. 또한, 상기 다수의 LED 중 하나는 전원의 공급상태를 표시하는 전원 LED일 수 있다.

도 3은 제1 실시 예에 따른 배선과 측정모듈의 연결관계를 나타내는 도면이다.

도 3a는 제1 실시 예에서 삼상 4선식으로 연결된 배선과 측정모듈을 나타내는 도면이다.

도 3a를 참조하면, 삼상 4선식인 경우 상기 배선은 N선, R선, S선 및 T선을 포함할 수 있다.

상기 N선, R선, S선 및 T선의 배선은 각각 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 배선은 각각 노드를 통해 별도의 배선으로 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 노드는 상기 측정모듈(110)의 전압 측정부(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 노드와 연결된 별도의 배선은 각각 전압측정 프로브를 통해 상기 전압 측정부(111)와 연결될 수 있다.

상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정하여 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 배선 중 R선, S선 및 T선은 각각 변류기와 연결될 수 있다. 상기 R선에는 제1 변류기(151)가 연결될 수 있고, 상기 S선에는 제2 변류기(153)가 연결될 수 있고, 상기 T선에는 제3 변류기(155)가 연결될 수 있다.

상기 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)는 상기 측정 모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)는 상기 전류 측정부(113)와 연결될 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)를 통해 상기 R선, S선 및 T선의 전류를 각각 측정할 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 측정된 전류를 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 전압 측정부(115)가 N선, R선, S선 및 T선과 연결되고, 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)와 연결되는 경우 사용자는 상기 선택 스위치(140)를 통해 모드를 삼상 4선모드로 설정한다. 상기 제어부(121)는 상기 선택 스위치(140)의 선택에 의해 상기 배선의 전력정보를 삼상 4선방식으로 연산할 수 있다.

도 3b는 제1 실시 예에서 삼상 3선식으로 연결된 배선과 측정 모듈을 나타내는 도면이다.

도 3b를 참조하면, 삼상 4선식인 경우 상기 배선은 R선, S선 및 T선을 포함할 수 있다.

상기 R선, S선 및 T선의 배선은 상기 측정 모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 배선은 각각 노드를 통해 별도의 배선으로 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 노드는 상기 측정모듈(110)의 전압 측정부(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 노드와 연결된 별도의 배선은 각각 전압측정 프로브를 통해 상기 전압 측정부(111)와 연결될 수 있다.

상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정하여 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 배선 중 R선 및 T선은 각각 변류기와 연결될 수 있다. 상기 R선에는 제1 변류기(151)가 연결될 수 있고, 상기 T선에는 제2 변류기(153)가 연결될 수 있다. 상기 제2 변류기(153)는 상기 T선과 연결되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 상기 제2 변류기(153)는 S선과 연결될 수도 있다. 즉, 상기 제2 변류기(153)는 상기 S선 및 T선중 어느 하나와 연결되어 전류를 상기 측정 모듈(110)로 전달할 수 있다.

상기 제1 및 제2 변류기(151, 153)는 상기 측정 모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 제1 및 제2 변류기(151, 153)는 상기 전류 측정부(113)와 연결될 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 제1 및 제2 변류기(151, 153)를 통해 상기 R선 및 T선의 전류를 각각 측정할 수 있다. 또는 상기 전류 측정부(113)는 상기 제1 및 제2 변류기(151, 153)를 통해 상기 R선 및 S선의 전류를 각각 측정할 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 측정된 전류를 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 전압 측정부(115)가 R선, S선 및 T선과 연결되고, 제1 및 제2 변류기(151, 153)와 연결되는 경우 사용자는 상기 선택 스위치(140)를 통해 모드를 삼상 3선모드로 설정한다. 상기 제어부(121)는 상기 선택 스위치(140)의 선택에 의해 상기 배선의 전력정보를 삼상 3선방식으로 연산할 수 있다.

도 3c는 제1 실시 예에서 단상 2선식으로 연결된 배선과 측정모듈을 나타내는 도면이다.

도 3c를 참조하면, 단상 2선식인 경우 상기 배선은 N선 및 R선을 포함할 수 있다.

상기 N선 및 R선의 배선은 각각 측정 모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 배선은 각각 노드를 통해 별도의 배선으로 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 노드는 상기 측정모듈(110)의 전압 측정부(111)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 노드와 연결된 별도의 배선은 각각 전압측정 프로브를 통해 상기 전압 측정부(111)와 연결될 수 있다.

상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정할 수 있다. 상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 노드의 전압을 측정하여 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 배선 중 R선은 제1 변류기(151)와 연결될 수 있다.

상기 제1 변류기(151)는 상기 측정 모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 제1 변류기(151)는 상기 전류 측정부(113)와 연결될 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 제1 변류기(151)를 통해 상기 R선의 전류를 각각 측정할 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 측정된 전류를 상기 전력 측정부(115)로 전달할 수 있다.

상기 전압 측정부(115)가 N선 및 R선과 연결되고, 제1 변류기(151)와 연결되는 경우 사용자는 상기 선택 스위치(140)를 통해 모드를 단상 2선모드로 설정한다. 상기 제어부(121)는 상기 선택 스위치(140)의 선택에 의해 상기 배선의 전력정보를 단상 2선방식으로 연산할 수 있다.

도 3에서 상기 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)는 논리적인 구분일 뿐 서로 다른 변류기를 정의하는 것은 아니다. 따라서, 상기 측정모듈(110)과 가장 인접한 변류기를 기본장착 변류기로 정의하고, 모드 변환에 따라 추가되는 변류기는 추가적으로 설치하여 운용할 수 있다.

즉, 도 3a에서는 제3 변류기(155)가 기본장착 변류기로 운용되고, 제1 및 제2 변류기(151, 153)가 R선 및 S선에 추가로 장착되어 운용될 수 있고, 도 3b에서는 제2 변류기(153)가 기본장착 변류기로 운용되고, R선에 제1 변류기(151)가 추가로 장착되어 운용되고, 도 3c에서는 제1 변류기(151)가 기본장착 변류기로 운용될 수 있다. 상기와 같이 어느 하나의 변류기를 기본장착 변류기로 운용하여 전력 계측기(100)의 설치시간을 줄일 수 있고, 간이한 방법으로 변류기를 설치할 수 있는 효과가 있다.

도 4는 제2 실시 예에 따른 배선과 측정 모듈의 연결관계를 나타내는 도면이며, 도 5는 제2 실시 예에 따른 변류모듈을 나타내는 회로도이다.

제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 도 2의 선택 스위치가 생략되고, 모드 결정을 제어부에서 수행하는 것 이외에는 동일하다. 따라서, 제2 실시 예를 설명함에 있어서, 제1 실시 예와 공통되는 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 1 및 도 2와 함께 도 4 및 도 5를 참조하면, 제2 실시 예에 따른 전력 계측기(100)는 측정모듈(110) 및 변류모듈(150)을 포함한다.

상기 측정 모듈(110)은 전압 측정부(111), 전류 측정부(113) 및 전력 측정부(115)를 포함할 수 있다.

상기 배선은 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 배선의 각 노드는 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 측정 모듈(110)의 상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 각각의 전압을 측정할 수 있다.

상기 변류 모듈(150)은 상기 배선과 연결될 수 있다. 상기 변류 모듈(150)은 상기 배선 중 R선, S선 및 T선과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 변류 모듈(150)은 배선 중 N선을 제외한 모든 배선과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 변류 모듈(150)은 상기 측정모듈(110)과 연결될 수 있다. 상기 변류 모듈(150)은 상기 전류 측정부(113)와 연결될 수 있다. 상기 전류 측정부(113)는 상기 변류 모듈(150)을 통해 상기 배선에 흐르는 전류를 측정할 수 있다.

상기 변류 모듈(150)은 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)와 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 포함할 수 있다.

상기 제1 변류기(151)는 R선과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제2 변류기(153) 및 제1 스위치(SW1)는 S선과 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 제3 변류기(155) 및 제2 스위치(SW2)는 T선과 전기적으로 연결될 수 있다.

상기 제1 스위치(SW1)는 제2 변류기(153)와 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는 제2 변류기(153)와 연결될 수도 있고, 부하에 연결되는 S선과 연결될 수도 있다. 상기 제1 스위치(SW1)는 제어부(121)의 제어에 의해 스위칭될 수 있다. 즉, 상기 제1 스위치(SW1)는 상기 제어부(121)의 제어에 따라 상기 제2 변류기(153)를 계통 측의 S선과 연결하거나, 상기 제2 변류기(153)를 바이패스하여, 계통 측의 S선과 부하 측의 S선을 전기적으로 연결할 수 있다.

상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제3 변류기(155)와 직렬로 연결될 수 있다. 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제3 변류기(155)와 연결될 수도 있고, 부하에 연결되는 T선과 연결될 수도 있다. 상기 제2 스위치(SW2)는 제어부(121)의 제어에 의해 스위칭될 수 있다. 상기 제2 스위치(SW2)는 상기 제어부(121)의 제어에 따라 상기 제3 변류기(155)를 계통 측의 S선과 연결하거나, 상기 제3 변류기(155)를 바이패스하여, 계통 측의 T선과 부하 측의 T선을 전기적으로 연결할 수 있다.

결과적으로 상기 제어부(121)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 제어하여 상기 제2 변류기(153) 및 제3 변류기(155)를 플로팅시킬 수 있다. 즉, 상기 제어부(121)는 상기 제1 및 제2 스위치(SW1, SW2)를 제어하여 상기 제2 변류기(153) 및 제3 변류기(155)를 사용하지 않는 상태로 제어할 수 있다.

상기 제어부(121)에 의한 변류모듈(150)의 제어는 후술한다.

도 6은 제2 실시 예에 따른 전력 계측기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 제2 실시 예에 따른 전력 계측기(100)는 전압을 측정한다. (S210)

상기 전력 계측기(100)는 상기 측정 모듈(110)의 전압 측정부(111)를 통해 상기 배선의 전압을 측정한다. 상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 개수에 관계 없이 모든 배선의 전압을 측정한다.

상기 전력 계측기(100)는 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압을 비교한다. (S220)

상기 제어부(100)는 상기 전압 측정부(111)에 의해 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압을 비교할 수 있다. 상기 기준전압은 제1 기준전압 및 제2 기준전압을 포함할 수 있다.

상기 제1 기준전압은 단상3선의 기준전압 및 삼상4선의 기준전압일 수 있다. 상기 제1 기준전압은 220V일 수 있다. 상기 제1 기준전압은 220V에서 오차범위를 포함하는 전압일 수 있다. 상기 오차범위는 10%일 수 있다.

상기 제2 기준전압은 삼상 3선의 기준전압일 수 있다. 상기 제2 기준전압은 380V일 수 있다. 상기 제2 기준전압은 380V에서 오차범위를 포함하는 전압일 수 있다. 상기 오차범위는 10%일 수 있다.

상기 제어부(121)는 상기 비교결과에 따라 모드를 결정할 수 있다. (S230)

상기 전압 측정부(111)에서 측정한 전압 중 하나의 상에만 제1 기준전압 이상의 전압이 측정된 경우 상기 제어부(121)는 Y결선 단상모드로 판단한다.

상기 전압 측정부(111)에서 측정한 전압의 세 상 모두 제1 기준전압 이상 제2 기준전압 미만의 전압인 경우 상기 제어부(121)는 Y결선 3상모드로 판단한다.

상기 전압 측정부(111)에서 측정한 전압의 세 상 모두 제2 기준전압 이상인 경우 상기 제어부(121)는 D결선 3상모드로 판단한다.

상기 제어부(121)는 판단된 모드에 따라 서로 다른 연산법으로 상기 전력정보를 연산할 수 있다.

상기와 같이 측정되는 전압에 따라 다른 연산법으로 전력정보를 연산함으로써 선택 스위치(140)를 생략할 수 있어 제조단가를 절감할 수 있다. 또한, 사용자에 의한 선택 스위치(140)의 선택과정을 생략할 수 있어, 오작동에 의한 상기 전력 계측기(100)의 손상을 방지할 수 있고, 사용자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

부가적으로 상기 제어부(121)는 상기 결정된 모드에 따라 스위치를 제어할 수 있다. (S240)

상기 제어부(121)는 상기 결정된 모드에 따라 상기 변류 모듈(150)을 제어할 수 있다. 상기 제어부(121)는 상기 결정된 모드에 따라 상기 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 제어할 수 있다.

상기 제어부(121)는 Y결선 단상모드로 판단되면, 단상 2선식에 해당하므로, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 부하 측 배선과 연결되도록 제어한다. 즉, 상기 제1 스위치(SW1)를 통해 상기 계통 측 S선과 부하 측 S선을 전기적으로 연결하고, 제2 스위치(SW2)를 통해 상기 계통 측 T선과 부하 측 T선을 전기적으로 연결한다. 다시 말해, 상기 제2 변류기(153)와 제3 변류기(155)를 플로팅 상태로 제어하고, 제1 변류기(151)를 통해 R선의 전류만 측정한다.

상기 제어부(121)는 D결선 삼상모드라고 판단되면, 삼상 3선식에 해당하므로, 제1 스위치(SW1)가 부하 측 배선과 연결되고, 제2 스위치(SW2)가 제3 변류기(155)와 연결되도록 제어한다. 즉, 상기 제1 스위치(SW1)를 통해 상기 계통 측 S선과 부하 측 S선을 전기적으로 연결하고, 상기 제2 스위치(SW2)를 통해 상기 계통 측 T선과 상기 제3 변류기(155)를 전기적으로 연결한다. 이를 통해, 상기 전류 측정부(113)는 상기 제1 변류기(151) 및 제3 변류기(155)를 통해 R선 및 T선의 전류를 측정한다.

상기 제어부(121)는 Y결선 삼상모드라고 판단되면, 삼상 4선식에 해당하므로, 상기 제1 스위치(SW1)가 상기 제2 변류기(153)와 연결되고, 상기 제2 스위치(SW2)가 상기 제3 변류기(155)와 연결되도록 제어한다. 즉, 상기 제1 스위치(SW1)를 통해 상기 계통 측 S선과 제2 변류기(153)가 전기적으로 연결되고, 상기 제2 스위치(SW2)를 통해 상기 계통 측 T선과 상기 제3 변류기(155)가 전기적으로 연결된다. 이를 통해 상기 전류 측정부(113)는 상기 제1 내지 제3 변류기(151 내지 155)를 통해 R선, S선 및 T선의 전류를 측정한다.

상기와 같이 제어부(121)가 스위치를 제어하여 상기 변류기의 연결관계를 제어함으로써 사용자의 연결 오류에 따른 전력 계측기의 파손을 방지할 수 있고, 설치의 용이성이 향상될 수 있다. 또한, 사용하지 않는 변류기를 플로팅 상태로 변환하여 전력소비를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 7은 제3 실시 예에 따른 전력 계측기의 제어방법을 나타내는 순서도이다.

제3 실시 예는 제2 실시 예와 비교하여, 모드를 판단하는 과정이 상이할 뿐 나머지 구성은 동일하다. 따라서, 제3 실시 예를 설명함에 있어서, 제2 실시 예와 공통되는 구성에 대해서는 동일한 도면번호를 부여하고 상세한 설명을 생략한다.

도 7을 참조하면, 제3 실시 예에 따른 전력 계측기(100)는 Y결선 단상모드로 모드를 설정한다. (S310)

상기 제어부(121)는 초기모드 조건을 Y결선 단상모드로 설정한다.

상기 전압 측정부(111)는 상기 배선의 전압을 측정한다. (S320)

상기 제어부(121)는 상기 전압 측정부(111)로부터 측정된 전압으로부터 하나의 상에만 제1 기준전압 이상의 전압이 있는지 판단한다. (S330)

상기 제어부(121)는 측정된 전압 중 하나의 상에만 제1 기준전압 이상의 전압이 있는 경우 모드 설정을 종료한다. 즉, 측정된 전압 중 하나의 상에만 제1 기준전압 이상의 전압이 있는 경우에는 초기설정대로 Y결선 단상모드로 모드가 설정된다.

상기 제어부(121)는 하나의 상에만 제1 기준전압 이상의 전압이 있는 경우가 아니라면, 세상 모두 제2 기준전압 이상인지 판단한다. (S340)

상기 제어부(121)는 세상 모두 제2 기준전압 이상인 경우 D결선 삼상모드로 모드를 변경한다. (S350)

상기 제어부(121)는 세상 모두 제2 기준전압 이상이 아닌 경우 Y결선 삼상모드로 설정한다. (S360)

상기 제어부(121)는 Y결선 삼상모드 설정 이후 세상 모두 제1 기준전압 이상인지를 판단한다. (S370)

상기 제어부(121)는 세상 모두 제1 기준전압 이상인 경우 모드설정을 종료한다. 즉, 세상 모두 제1 기준전압 이상인 경우 Y결선 삼상 모드로 설정된다.

상기 제어부(121)는 세상 모두 제1 기준전압 이상이 아닌 경우 다시 Y결선 단상모드로 설정하고, 모드 설정 알고리즘을 반복한다.

상기 제어부(121)는 설정된 모드에 따라 서로 다른 연산법으로 상기 전력정보를 연산할 수 있다.

상기와 같이 측정되는 전압에 따라 다른 연산법으로 전력정보를 연산함으로써 선택 스위치(140)를 생략할 수 있어 제조단가를 절감할 수 있다. 또한, 사용자에 의한 선택 스위치(140)의 선택과정을 생략할 수 있어, 오작동에 의한 상기 전력 계측기(100)의 손상을 방지할 수 있고, 사용자의 편의성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 설정되지 않은 경우 모드설정 알고리즘을 반복함으로써 일시적인 오류에 따라 모드가 설정되지 않는 오류를 방지할 수 있는 효과가 있다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

1: 중앙 제어부
10: 게이트웨이
100: 전력 계측기
110: 측정 모듈
111: 전압 측정부
113: 전류 측정부
115: 전력 측정부
120: 제어 모듈
121: 제어부
123: 통신부
130: 전원부
140: 선택 스위치
150: 변류 모듈
151: 제1 변류기
153: 제2 변류기
155: 제3 변류기

Claims (16)

1. 전압 및 전류를 측정하는 측정모듈;
   상기 측정모듈을 제어하는 제어모듈;
   상기 측정모듈과 제어모듈에 전원을 공급하는 전원부; 및
   다수의 배선과 연결되어 상기 배선의 전류를 측정하는 변류모듈을 포함하고, -상기 다수의 배선은 R선, S선 및 T선을 포함함-
   상기 변류모듈은 R선과 연결되는 제1 변류기, S선의 부하측과 연결되는 제2 변류기, T선의 부하측과 연결되는 제3 변류기, 상기 S선의 계통측과 연결되는 제1 스위치 및 상기 T선의 계통측과 연결되는 제2 스위치를 포함하고,
   상기 제1 스위치는 상기 제어모듈의 제어에 의해 상기 S선의 계통측과 상기 S선의 부하측을 직접 연결하거나, 상기 S선의 계통측과 상기 제2 변류기를 연결하고,
   상기 제2 스위치는 상기 제어모듈의 제어에 의해 상기 T선의 계통측과 상기 T선의 부하측을 직접 연결하거나, 상기 T선의 계통측과 상기 제3 변류기를 연결하
   는 전력 계측기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 배선의 모드에 따라 결선모드와 상모드를 선택하는 선택 스위치를 더 포함하는 전력 계측기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어모듈은 상기 모드에 따라 서로 다른 연산법으로 전력정보를 연산하는 전력 계측기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어모듈은 외부와 무선통신방식으로 교신하는 통신부를 포함하는 전력 계측기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 전원부는 상기 배선으로부터 공급되는 교류전압을 직류전압으로 변환하여 상기 측정모듈과 상기 제어모듈로 공급하는 전력 계측기.
7. 삭제
8. 삭제
9. 제1항에 있어서,
   상기 측정모듈에 의해 측정된 전압에 의해 상기 제1 스위치 및 제2 스위치가 제어되는 전력 계측기.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 제2 스위치는 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압의 비교 결과에 의해 제어되는 전력 계측기.
11. 제3항에 있어서,
    상기 모드는 상기 측정모듈에 의해 측정된 전압과 미리 설정된 기준전압의 비교결과에 따라 결정되는 전력 계측기.
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제

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