KR102066559B1 - 무선 교류 전류센서 시스템 - Google Patents

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박건우
맹주철
지상현
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주식회사 케이디파워
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Abstract

본 발명은 원격 자가발전 무선 전류센서의 소형화 및 동작 최적화를 구현함과 더불어 무선 전류센서와 연동할 수 있는 게이트웨이를 제공하도록 한 무선 교류 전류센서 시스템에 관한 것으로서, 전선 케이블에 클램핑되어 상기 전선 케이블에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전류 검출부에 결합되고 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전원을 생성하는 전원 생성부와, 상기 전원 생성부에서 생성된 전원을 저장하는 전원 저장부와, 상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 전류 검출부로부터 검출된 전류를 전달받아 분석하는 MCU 연산부와, 상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 MCU 연산부에서 분석된 전류에 대한 정보를 외부로 송신하는 무선통신 송신부와, 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부와, 상기 전압 변환부에서 변환된 전압에 포함된 노이즈를 제거하여 상기 MCU 연산부에 공급하는 필터부와, 상기 무선통신 송신부를 통해 데이터를 수신하고 외부의 상위 관리 서버와 연동을 위해 유/무선 통신부를 포함하고 수신된 교류전류 정보를 생성하는 게이트웨이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

무선 교류 전류센서 시스템{WIRELESS AC CURRENT SENSOR MEASUREMENT SYSTEM}
본 발명은 교류 전류센서 시스템에 관한 것으로서, 특히 소형화 및 저가화를 구현하고 검출 정확도를 향상시키도록 한 무선 교류 전류센서 시스템에 관한 것이다.
최근 날로 증가하는 전기와 관련한 화재 및 재해의 절반 이상이 전기 누전에 의해 발생되었다. 이는 절연저항이 주요원인으로서, 이러한 원인을 사전에 예방할 수 있다면 화재로 인한 사회적, 경제적 손실을 대폭으로 줄일 수 있다.
자가용 전기설비에서 가장 많이 발생하는 사고는 저압회로의 누전에 기인하는 사고로서 전기화재나 감전사고, 그리고 정전범위의 확대 등으로 발전하기 때문에 빠른 누전검출 및 경보를 통해 사전에 회로를 차단하는 것이 중요하다.
기존의 일반적인 전류센서의 경우 동작에 필요한 전원을 공급하기 위해 별도의 전원을 공급하거나 배터리를 포함하기 때문에 이를 설치하거나 유지보수함에 있어 많은 시간이 투여되고 설치 및 유지 비용의 상승을 초래하였다.
또한, 별도의 전원을 공급하기 위해서는 교류 전원을 단전하거나 이를 공급하기 위한 추가 장치의 설치 때문에 설치에 대한 용이성의 제약을 따르게 된다. 이를 해결하기 위해 배터리를 탑재한 무선 전류센서가 제안되었으나, 해당 경우는 배터리 사용에 따른 배터리 교체의 유지보수 문제가 여전히 존재하게 된다.
이를 해결하기 위해 원격 자가발전 무선 전류센서가 제안되고 있지만, 배전반 및 분전반의 환경을 고려한 낮은 전류영역에서의 안정적 동작을 위한 소형화 및 동작 최적화 솔루션은 해결하지 못하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 원격 자가발전 무선 전류센서의 소형화 및 동작 최적화를 구현함과 더불어 무선 전류센서와 연동할 수 있는 게이트웨이를 제공하도록 한 무선 교류 전류센서 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 원격 무선 전류센서의 최적화된 에너지 하베스팅과 단방향 무선송신, 클램프 CT 자체 통신을 통해 단전없이 설치가 가능하고 유지보수가 용이하며 소형화 및 저가화가 가능하도록 한 무선 교류 전류센서 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 게이트웨이에서 수신된 교류전류 RMS값과 데이터 송신 카운트를 이용하여 전류정보를 재구성함으로써 무선 전류센서의 검출 정확도를 향상시키도록 한 무선 교류 전류센서 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 무선 교류 전류센서 시스템은 전선 케이블에 클램핑되어 상기 전선 케이블에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 상기 전류 검출부에 결합되고 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전원을 생성하는 전원 생성부와, 상기 전원 생성부에서 생성된 전원을 저장하는 전원 저장부와, 상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 전류 검출부로부터 검출된 전류를 전달받아 분석하는 MCU 연산부와, 상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 MCU 연산부에서 분석된 전류에 대한 정보를 외부로 송신하는 무선통신 송신부와, 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부와, 상기 전압 변환부에서 변환된 전압에 포함된 노이즈를 제거하여 상기 MCU 연산부에 공급하는 필터부와, 상기 무선통신 송신부를 통해 데이터를 수신하고 외부의 상위 관리 서버와 연동을 위해 유/무선 통신부를 포함하고 수신된 교류전류 정보를 생성하는 게이트웨이를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 의한 무선 교류 전류센서 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 클램프 CT와 결합된 원격 무선 전류센서의 최적화된 에너지 하베스팅과 단방향 무선송신, 클램프 CT 자체 특성을 통한 단전 없이 설치가 가능하고 유지보수의 획기적 개선으로 소형화, 저가화를 구현할 수 있다.
둘째, 원격 게이트웨이에서는 수신된 교류전류 RMS값과 데이터 송신 카운트를 이용하여 전류정보를 재구성함으로써 무선 전류센서의 정확도에서 성능 개선을 통해 사용자 경험을 개선할 수 있다.
셋째, 설치시 교류전원 단전이 없는 무선 교류 전류센서 시스템 구성으로 설치 비용을 줄일 수 있다.
넷째, 자가발전 무선 전류센서로 유지보수 비용을 줄일 수 있다.
다섯째, 에너지 하베스팅 구성 및 간헐적 무선 데이터 전송 보장 설계로 1차측 낮은 전류영역에서 높은 전류영역까지 측정 범위의 확장으로 정확도를 개선할 수 있다.
여섯째, 직접적인 전류 RMS값 측정과 MCU 리셋에 따른 무선통신 송신 카운트를 이용하여 시간간격 평균화 기법으로 측정 정확도를 개선함과 더불어 전력 소모를 줄일 수 있다.
일곱째, 무선 전류센서 및 게이트웨이 이원화 구성으로 시스템 설치가 용이하고, 서브미터링 시스템 도입으로 활성화가 가능하면서 상위 관리서버와의 연동으로 에너지 관리 시스템 최적화를 이룰 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 무선 교류 전류센서 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도
도 2는 도 1의 무선 교류 전류센서 시스템을 나타낸 구성도
도 3 및 도 4는 에너지 하베스팅부 및 MCU 연산부의 동작 제어를 나타낸 타이밍도 및 전류 검출부의 MCU 연산부의 동작 주기를 설명하기 위한 타이밍도
도 5는 도 2의 게이트 웨이를 개략적으로 나타낸 구성도
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 의한 무선 교류 전류센서 시스템을 개략적으로 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1의 무선 교류 전류센서 시스템을 나타낸 구성도이다.
본 발명에 의한 무선 교류 전류센서 시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전선 케이블(10)에 클램핑되어 상기 전선 케이블(10)에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부(110)와, 상기 전류 검출부(110)에 결합되고 상기 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 전달받아 전원을 생성하는 전원 생성부(200)와, 상기 전원 생성부(200)에서 생성된 전원을 저장하는 전원 저장부(Cout)(210)와, 상기 전원 저장부(210)에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 전류 검출부(110)로부터 검출된 전류를 전달받아 분석하는 MCU 연산부(300)와, 상기 전원 저장부(210)에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 MCU 연산부(300)에서 분석된 전류에 대한 정보를 외부로 송신하는 무선통신 송신부(400)와, 상기 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 전달받아 전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부(220)와, 상기 전압 변환부(220)에서 변환된 전압에 포함된 노이즈를 제거하여 상기 MCU 연산부(300)에 공급하는 필터부(230)와, 상기 무선통신 송신부(400)를 통해 데이터를 수신하고 외부의 상위 관리 서버(600)와 연동을 위해 유/무선 통신부를 포함하고 수신된 교류전류 정보를 생성하는 게이트웨이(500)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 전류 검출부(110)는 클램프 CT 형태로 각종 회로부를 통합한 하나의 외형을 가지는 무선 전류 센서 또는 클램프 CT와 회로부를 전선 및 커넥터로 외부에서 연결할 수 있는 두 개의 외형을 가지는 무선 전류 센서로서, 상기 전선 케이블(10)에 클램핑되어 결합되어 구성된다.
또한, 상기 전원 생성부(200)는 상기 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 정류하는 제 1 정류부(121)와, 상기 제 1 정류부(121)를 통해 정류된 전류를 전달받아 필요한 전원을 생성하는 에너지 하베스팅부(120)를 포함한다. 이때 상기 제 1 정류부(121)와 에너지 하베스팅부(120) 사이에는 상기 제 1 정류부(121)에서 정류된 전류를 저장하는 커패시터(Cin)(123)가 구성되어 있다.
상기 전류 검출부(110)는 상기 에너지 하베스팅부(120)에 의한 전류 왜곡을 제거하기 위해 센서 제어부(도시되지 않음)에 의해 특정 시간동안만 스위칭되어 동작하는 별도의 회로부(도시되지 않음)를 구성하고 있다.
상기 MCU 연산부(300)는 상기 전류 검출부(110)로부터 측정된 전류 정보와 상기 무선통신 송신부(400)에서 무선으로 데이터를 송신한 횟수를 카운트정보를 기반으로 상기 전류 검출부(110)가 클램프된 전원 케이블(10)의 1차측 전류 RMS 값과 MCU 연산부(300)의 동작 횟수를 연산하여 데이터를 패킷화한다.
상기 패킷된 데이터를 상기 무선통신 송신부(400)를 통해 게이트웨이(500)로 전송한다. 이때 데이터를 전송하는 방식은 단방향 Tx 방식으로 블루투스를 활용한 비콘(becon), RF의 단방향 등 에너지 하베스팅을 통한 저전력 방식을 사용한다. 즉, 양방향 구현을 위한 Rx 대기 상태의 소모전력을 제거하여 단방향 Tx 방식으로 전송함으로써 저전력 구동에 따른 전력 소모를 줄일 수 있다.
한편, 상기 MCU 연산부(300)와 무선통신 송신부(400)는 분리형으로 구성되는 것을 설명하고 있지만, 이에 한정하지 않고 하나의 패키지로 구성할 수도 있다.
상기 에너지 하베스팅부(120)는 벅컨버터(122a), Buck 제어부(122b) 및 Vout 제어부(122c)로 구성된다. 또한, 상기 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 정류하는 제 1 정류부(121)로 구성되어 회로 동작에 필요한 전원을 공급한다. 이때 상기 에너지 하베스팅부(120)는 하나의 패키지로 구성되어 소형화를 이룰 수 있다.
상기 전압 변환부(220)는 제 2 정류부(221)와 센싱전압 생성부(222) 및 제 1 스위칭부(223)를 포함하여 구성된다.
상기 게이트웨이(500)는 외부의 AC 전원을 공급받아 동작하고, 상기 무선통신 송신부(400)를 통해 원격 무선 전류센서로부터 단방향으로 전류 RMS값과 무선통신 송신 카운트값 취득, 전류 RMS값과 수신 카운트값으로 전류 데이터 연산 및 데이터 패킷을 생성한다.
상기 게이트웨이(500)는 상위 서버 시스템(도시되지 않음)과의 유/무선 통신을 통한 데이터 패킷 송수신, 에너지 관리 시스템을 구성한다.
상기 MCU 연산부(300)는 상기 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 통한 에너지 하베스팅부(120)와 전류 검출부(110)를 일정 주기로 동작한다.
상기 MCU 연산부(300)는 상기 에너지 하베스팅을 통해 충분한 에너지가 저장되었을 때 동작하도록 에너지 하베스팅부(120)와 전원 저장부(210) 사이에 제 2 스위칭부(190)가 추가로 구성되어 있다. 상기 제 2 스위칭부(190)는 일정 전원이 생성되지 않았을 때 상기 MCU 연산부(300)가 동작하지 않도록 OFF되어 있다가 충분한 에너지 하베스팅이 일어나면 ON되어 상기 MCU 연산부(300)가 동작한다.
상기 MCU 연산부(300)는 제어 및 연산부(310), 카운터부(320) 및 센서 제어부(330)로 구성되어 있다.
상기 제어 및 연산부(310)는 상기 에너지 하베스팅부(120)로부터 필요한 전원을 공급받아 상기 전류 검출부(110)로부터 검출된 전류 정보를 전달받아 연산하거나 상기 무선통신 송신부(400)를 제어한다.
상기 카운터부(320)는 상기 무선통신 송신부(400)에서 무선으로 데이터를 송신한 횟수를 카운트한다.
상기 센서 제어부(330)는 상기 카운터부(320)의 카운트 정보를 기반으로 상기 전류 검출부(110)가 클램프된 전원 케이블(10)의 1차측 전류 RMS 값과 MCU 연산부(300)의 동작 횟수를 연산하여 데이터를 패킷화한다.
도 3 및 도 4는 에너지 하베스팅부 및 MCU 연산부의 동작 제어를 나타낸 타이밍도 및 전류 검출부의 MCU 연산부의 동작 주기를 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 3 및 도 4에서와 같이, 전류 검출부(110)의 2차측 전류를 정류하여 커패시터(Cin)(123)에 저장한다. 이때 상기 커패시터(Cin)(123)에 Vin, set까지 에너지가 축적되면 Buck 제어부(122b)가 en1을 ON시켜 벅컨버터(122a)를 가동하여 출력전압 Vo, reg를 생성하도록 동작한다.
상기 Buck 제어부(122b)는 상기 벅컨버터(122a)의 입력측 에너지 감소로 Vin, min에 도달하면 en1을 OFF시켜 벅컨버터(122a)의 동작을 멈추고 커패시터(Cin)(123)에 에너지를 축적한다.
상기 에너지 하베스팅부(120)의 Vout 제어부(122c)는 벅컨버터(122a) 동작 중 Vo, sw 이상이 되면 en2를 ON시켜 상기 MCU 연산부(300)에 전원을 공급함으로서 MCU 연산부(300)가 동작을 시작하도록 한다.
상기 Vo, sw 이하로 내려가면 en2는 OFF되어 커패시터(Cin)(123)에 에너지가 축적될 수 있도록 동작한다.
한편, 상기 MCU 연산부(300)는 한번 동작하면 Vo, min까지 전원 저장부(210)에 저장된 전원을 사용하며 동작하다가 전원 저장부(210)에 저장된 전원을 다 사용하게 되면 꺼지게 된다. 즉, 상기 전류 검출부(110)가 동작하게 되는 조건은 MCU 연산부(300)의 동작을 의미하며, 상기 MCU 연산부(300)가 동작을 하는 조건에서는 전류 검출부(110)의 2차측 전류가 하나도 없다고 하더라도 커패시터(Cin)(123)와 전원 저장부(Cout)(210)에 축적된 에너지가 전부 소진될 때까지 동작한다.
이를 기준으로 전류 검출부(110)의 최소 동작 주기를 보장하도록 커패시터(Cin)(123)와 전원 저장부(Cout)(210)를 설계하여 상기 MCU 연산부(300)가 한번 켜지게 되면 최소한 전류 측정과 무선 데이터 전송이 한번 이상은 일어나도록 보장한다.
상기 전류 검출부(110)는 상기 MCU 연산부(300)가 켜지게 되면 바로 센서제어부(330)를 통해 센싱전압 생성부(Rsense)(222)로 스위칭한다. 상기 센싱전압 생성부(Rsense)(222)를 통한 2차측 전류 전체를 통과시켜 센싱 전압을 생성한다. 상기 제 2 정류부(221)로 인해 그라운드(Ground)를 별도로 분리하지 않도록 구성하여 회로를 단순 소형화할 수 있다.
또한, 상기 에너지 하베스팅부(120)의 에너지축적을 돕기 위해 최소 시간만 센서 제어부를 ON시키고 바로 OFF를 하고, 이후 MCU 연산부(300)는 데이터 생성 및 무선통신 송신을 수행하도록 동작한다.
상기 무선통신 송신부(400)는 단방향 무선통신을 통한 전류 RMS값과 무선통신 송신 카운트값 전송, 무선통신 송신 카운트값은 하베스팅 에너지가 작아 MCU 연산부(300)가 동작하지 않고 RESET이 되면 0으로 초기화되고, 하베스팅 에너지가 충분하여 항상 동작할 경우, 정해진 일정주기로 계속 데이터를 송신하며 카운트값을 누적한다.
상기 무선통신 송신부(400)의 전송주기는 전류 검출부(110)의 2차측 전류에 의해 하베스팅 되는 에너지량에 따라 결정된다. 1차측의 낮은 전류 구간에서는 간헐적으로 데이터를 전송하게 되며, 전류가 커질수록 간헐적 데이터 전송주기가 짧아지게 되며, 일정 전류이상에서는 전체 회로부의 저전력 구동 최적화로 에너지가 남는 구간이 발생되고 이 구간부터는 계속 전류측정 및 데이터 전송이 일정 주기로 일어난다(도 4 참조). 또한, 해당 구간에서는 제 1 정류부(121)의 출력단(Vin) 과전압에 의한 회로 보호를 위해 제 1 정류부(121)의 입력단 또는 출력단에 과전압 보호회로(도시되지 않음)를 구성할 수도 있다.
간헐적 주기 내에서의 MCU 연산부(300)의 동작방식은 전류측정, 데이터 생성, 무선데이터 Tx 전송의 3단계로 이루어지며, 전류측정단계에서는 Vin의 전압이 MCU 부하의 양에 따라 서서히 줄어들게 되며 해당 전류측정단계가 마치게 되면(en2 OFF), 전류 검출부(110)의 1차측 전류의 양에 따라 에너지를 축적하거나 일부 방전이 일어날 수도 있다.
이후 단계의 데이터 생성 및 Tx 단계에서는 커패시터(Cin)(123)과 전원 저장부(Cout)(210)에 축적된 에너지를 동시에 사용하여 수행한다. 동일하게 1차측 전류에 영향을 받으나, Vin이 먼저 떨어진 후 Vout이 순차적으로 떨어지게 되며, MCU 연산부(300)가 완전히 동작을 멈추는 Vo, min에 도달하기 전에 Tx까지의 2단계를 모두 수행한다.
도 5는 도 2의 게이트 웨이를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 게이트웨이(500)는 전원 공급부(510), 무선통신 수신부(520), MCU(530) 및 유/무선 통신부(540)를 포함하여 구성된다.
상기 전원 공급부(510)는 AC 전원으로서 상기 게이트웨이(500)에 필요한 전원을 공급한다.
상기 무선통신 수신부(520)는 상기 무선통신 송신부(400)로부터 전달된 데이터를 수신하고, 상기 MCU(530)는 상기 무선통신 수신부(520)를 통해 전달된 데이터를 근거로 카운터 분석부(531), 전류 RMS 재구성부(532) 및 상위 데이터 생성부(533)를 포함한다.
상기 유/무선 통신부(540)는 상기 MCU(530)를 통해 생성된 데이터를 외부의 상위 관리서버(600)로 전송한다.
상기 MCU(530)는 단방향 무선통신 수신부(520)로부터 무선통신 송신부(400)에서 송신한 데이터를 받아 상위 관리서버(600)로 전송할 데이터를 연산하여 생성한다. 상기 MCU(530)는 부하 소모 전력이 낮아 원격 무선 전류센서의 데이터 전송 주기가 간헐적으로 일어날 경우 부하의 급변상황에서 정확도 오차가 커질 수 있으며, 또한, 무선통신 수신부(520)에서 데이터 패킷을 잃어버리는 경우에 정확도 오차가 커질 수 있다. 이와 같이 수신된 데이터 카운트를 기반으로 시간간격을 이용한 수신 전류 RMS값을 시간에 따른 평균화하여 상위 관리서버(600)로 전송할 전류정보를 재생성하여 정확도를 개선한다.
상기 상위 데이터 생성부(533)는 타임 스템프(time stamp)를 추가하며, 무선 센서로부터 수신된 카운트값과 타임 스템프 시간 간격을 활용하여, 전류 RMS값을 재구성한다. 또한 상위 관리서버에 전송할 데이터에 최종 타임 스템프와 전류 RMS값을 패킷화한다.
상기 게이트웨이(500)는 상기 유/무선 통신부(540)를 통해 상위 관리서버와 연동하는데, 하위 단방향 무선통신 수신부와 달리 상위 시스템 연동은 유/무선 통신을 다 사용할 수 있으며, 상황에 따라 양방향 통신을 수행하도록 설계할 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 무선 교류 전류센서 시스템은 자가발전 원격 무선 전류센서로 설치가 용이하며, 유지보수를 원활하게 할 수 있다.
또한, 원격 무선 전류센서에서의 전류 RMS값과 MCU Reset 주기에 따른 카운트값으로 배전반 및 분전반의 전류에 정보를 생성하여 보다 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 원격 무선 전류센서의 단방향 무선 송신부로 저전력 및 가격경쟁력 개선, 에너지 하베스팅 용량 감소로 클램프 CT를 통한 교류전원 소모 전력이 낮은 영역을 축소시키고, 에너지 하베스팅의 벅컨버터 구조 및 Buck 제어부, Vout 제어부 동작을 통한 간헐적 데이터 전송 보장 설계로 1차측 부하전류가 낮은 영역에서의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉, 항상 켜져있는 특정 전류의 영역을 저전력으로 넓히고, 1차측 부하에 따른 간헐적 데이터 전송 주기 변동 방식으로 최소 동작 범위를 확장시킬 수 있다.
또한, 교류 전류 RMS값의 직접적 측정, 무선통신 데이터 수신 카운트 정보를 이용한 게이트웨이에서의 타임 스템프 조합의 시간간격 평균화 기법 적용으로 검출 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상위 시스템과 하위 시스템 통합 구현 가능성으로 시스템 수준 에너지 관리 서버 시스템 구성 및 가격 경쟁력을 갖는 시스템을 구축할 수 있다.
한편, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110 : 전류 검출부 200 : 전원 생성부
210 : 전원 저장부 220 : 전압 변환부
300 : MCU 연산부 400 : 무선통신 송신부
500 : 게이트웨이 600 : 상위 관리서버

Claims (10)

  1. 전선 케이블에 클램핑되어 상기 전선 케이블에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와,
    상기 전류 검출부에 결합되고 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전원을 생성하는 전원 생성부와,
    상기 전원 생성부에서 생성된 전원을 저장하는 전원 저장부와,
    상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 전류 검출부로부터 검출된 전류를 전달받아 분석하는 MCU 연산부와,
    상기 전원 저장부에 저장된 전원을 공급받아 동작하고 상기 MCU 연산부에서 분석된 전류에 대한 정보를 외부로 송신하는 무선통신 송신부와,
    상기 전류 검출부의 2차측 전류를 전달받아 전압으로 변환하여 출력하는 전압 변환부와,
    상기 전압 변환부에서 변환된 전압에 포함된 노이즈를 제거하여 상기 MCU 연산부에 공급하는 필터부와,
    상기 무선통신 송신부를 통해 데이터를 수신하고 외부의 상위 관리 서버와 연동을 위해 유/무선 통신부를 포함하고 수신된 교류전류 정보를 생성하는 게이트웨이를 포함하여 이루어지고,
    상기 전원 생성부는 상기 전류 검출부의 2차측 전류를 정류하는 제 1 정류부와, 상기 제 1 정류부를 통해 정류된 전류를 전달받아 전원을 생성하는 에너지 하베스팅부를 포함하고, 상기 제 1 정류부와 에너지 하베스팅부 사이에는 상기 제 1 정류부에서 정류된 전류를 저장하는 커패시터가 구성되며,
    상기 MCU 연산부는 상기 에너지 하베스팅부로부터 전원을 공급받아 상기 전류 검출부로부터 검출된 전류 정보를 전달받아 연산하거나 상기 무선통신 송신부를 제어하는 연산 및 제어부와, 상기 무선통신 송신부에서 무선으로 데이터를 송신한 횟수를 카운트하는 카운터부 및 상기 카운터부의 카운트 정보를 기반으로 상기 전류 검출부가 클램프된 전원 케이블의 1차측 전류 RMS 값과 MCU 연산부의 동작 횟수를 연산하여 데이터를 패킷화하는 센서 제어부를 포함하여 이루어지고,
    상기 게이트웨이는 상기 무선통신 송신부로부터 전달된 데이터를 수신하는 무선통신 수신부와, 상기 무선통신 수신부를 통해 전달된 데이터를 근거로 상위 관리서버로 전송할 데이터를 연산하여 생성하는 MCU와, 상기 MCU를 통해 생성된 데이터를 외부의 상위 관리서버로 전송하는 유/무선 통신부를 포함하고, 상기 MCU는 타임 스템프를 추가하며, 수신된 카운트값과 타임 스템프 시간 간격을 활용하여, 전류 RMS값을 재구성하고 상기 상위 관리서버에 전송할 데이터에 최종 타임 스템프와 전류 RMS값을 패킷화하는 상위 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 검출부는 클램프 CT 형태로 각종 회로부를 통합한 하나의 외형을 가지는 무선 전류 센서 또는 클램프 CT와 회로부를 전선 및 커넥터로 외부에서 연결할 수 있는 두 개의 외형을 가지는 무선 전류 센서인 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 검출부는 상기 에너지 하베스팅부에 의한 전류 왜곡을 제거하기 위해 센서 제어부에 의해 특정 시간동안만 스위칭되어 동작하는 회로부를 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 MCU 연산부는 상기 전류 검출부로부터 측정된 전류 정보와 상기 무선통신 송신부에서 무선으로 데이터를 송신한 횟수를 카운트정보를 기반으로 상기 전류 검출부가 클램프된 전원 케이블의 1차측 전류 RMS 값과 MCU 연산부의 동작 횟수를 연산하여 데이터를 패킷화하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 패킷된 데이터를 상기 무선통신 송신부를 통해 게이트웨이로 전송하고, 상기 데이터를 전송하는 방식은 단방향 Tx 방식으로 블루투스를 활용한 비콘, RF의 단방향으로 에너지 하베스팅을 통한 저전력 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 MCU 연산부와 무선통신 송신부는 분리형 또는 하나의 패키지로 구성하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트웨이는 외부의 AC 전원을 공급받아 동작하고, 상기 무선통신 송신부를 통해 원격 무선 전류센서로부터 단방향으로 전류 RMS값과 무선통신 송신 카운트값 취득, 전류 RMS값과 수신 카운트값으로 전류 데이터 연산 및 데이터 패킷을 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 MCU 연산부는 상기 에너지 하베스팅을 통해 에너지가 저장되었을 때 동작하도록 에너지 하베스팅부와 전원 저장부 사이에 제 2 스위칭부를 구성하고, 상기 제 2 스위칭부는 일정 전원이 생성되지 않았을 때 상기 MCU 연산부가 동작하지 않도록 OFF되어 있다가 에너지 하베스팅이 일어나면 ON되어 상기 MCU 연산부를 동작하는 것을 특징으로 하는 무선 교류 전류센서 시스템.
  10. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102205321B1 (ko) * 2020-03-10 2021-01-20 주식회사 케이디파워 교류 단상 및 삼상 겸용 에너지하베스팅 무선 전류센서 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140333286A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Eaton Corporation Load panel branch circuit monitor employing an intelligent current sensor module
US20150331025A1 (en) * 2012-03-13 2015-11-19 Informetis Corporation Sensor, sensor signal processor, and power line signal encoder
KR101659453B1 (ko) * 2014-10-21 2016-09-26 창신정보통신(주) 홈 에너지 관리 서버 및 홈 에너지 관리 시스템
KR101740861B1 (ko) * 2016-05-17 2017-05-29 주식회사 아프로스 자가 발전 스마트 전류 센서
JP2017138212A (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 アルプス電気株式会社 自己給電型の電流センサ
US20180120362A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Equinix, Inc. Power monitoring probe for monitoring power distribution in an electrical system
KR20180103617A (ko) * 2017-03-10 2018-09-19 엘지전자 주식회사 스마트 전력 측정 시스템
KR101933380B1 (ko) * 2018-05-29 2018-12-31 주식회사 케이디파워 직류계통 비접촉 전원을 이용한 지락 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150331025A1 (en) * 2012-03-13 2015-11-19 Informetis Corporation Sensor, sensor signal processor, and power line signal encoder
US20140333286A1 (en) * 2013-05-07 2014-11-13 Eaton Corporation Load panel branch circuit monitor employing an intelligent current sensor module
KR101659453B1 (ko) * 2014-10-21 2016-09-26 창신정보통신(주) 홈 에너지 관리 서버 및 홈 에너지 관리 시스템
JP2017138212A (ja) * 2016-02-04 2017-08-10 アルプス電気株式会社 自己給電型の電流センサ
KR101740861B1 (ko) * 2016-05-17 2017-05-29 주식회사 아프로스 자가 발전 스마트 전류 센서
US20180120362A1 (en) * 2016-11-02 2018-05-03 Equinix, Inc. Power monitoring probe for monitoring power distribution in an electrical system
KR20180103617A (ko) * 2017-03-10 2018-09-19 엘지전자 주식회사 스마트 전력 측정 시스템
KR101933380B1 (ko) * 2018-05-29 2018-12-31 주식회사 케이디파워 직류계통 비접촉 전원을 이용한 지락 검출 장치 및 이를 구비한 태양광 발전 시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102205321B1 (ko) * 2020-03-10 2021-01-20 주식회사 케이디파워 교류 단상 및 삼상 겸용 에너지하베스팅 무선 전류센서 시스템

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