KR102127459B1 - System and method for measuring power wirelessly - Google Patents

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KR102127459B1 KR1020190023581A KR20190023581A KR102127459B1 KR 102127459 B1 KR102127459 B1 KR 102127459B1 KR 1020190023581 A KR1020190023581 A KR 1020190023581A KR 20190023581 A KR20190023581 A KR 20190023581A KR 102127459 B1 KR102127459 B1 KR 102127459B1
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박지호
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Abstract

The present disclosure provides a wireless power measuring system and a wireless power measuring method. The wireless power measuring system comprises: at least one current measurer obtaining an effective value of an alternating current from an alternating current wire connected to alternating current power and a phase difference between the alternating current and an alternating current voltage, and transmitting the obtained effective value of the alternating current voltage and phase difference to a gateway in one direction; and a gateway obtaining the effective value and a frequency of the alternating current voltage from the alternating power, using the effective value and the phase difference of the received alternating current from the obtained effective value of the alternating current voltage, frequency, and current measurer to generate alternating current power information for the alternating power, and transmitting the generated alternating power information to a management server. According to the present disclosure, the amount of power consumption for the AC power can be more accurately measured by remotely integrated detection of current and phase information and voltage information of the alternating power.

Description

무선 전력 측정 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POWER WIRELESSLY}Wireless power measurement system and method{SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING POWER WIRELESSLY}

본 개시는 원격으로 교류 전원에 대한 전력을 측정하는 무선 전력 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a wireless power measurement system and method for remotely measuring power to an AC power source.

최근 온실가스의 저감이나 전력 소비의 효율적 관리를 위한 노력의 일환으로 새로 지어지는 공장 또는 아파트 등과 같은 공동 주택 등의 건물에서의 전력 소비에 대한 관리의 필요성이 증대되고 있다. 이에 따라, 건물 등에 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 등의 스마트한 전력 검침에 대한 요구도 증대되고 있다. 이러한 추세의 일환으로, 건물의 개별 부분에서의 전력 소비량을 검출할 수 있는 서브미터링(submetering) 방식이 적용되고 있다.Recently, as part of efforts to reduce greenhouse gases or efficiently manage power consumption, there is an increasing need for managing power consumption in buildings such as newly built factories or apartments. Accordingly, demands for smart power meter reading, such as AMI (Advanced Metering Infrastructure), are increasing in buildings. As part of this trend, a submetering method that can detect power consumption in individual parts of a building has been applied.

기존의 일반적인 일반적인 교류 전원 서브미터링 측정 장치의 경우 교류 전원을 단전하고 설치하여야 하므로 시간 및 비용에 한계성을 가지고 있다. 또한, 일반적으로 무선 전류 센서로 전류만 측정하고 있어, 서브미터링을 위한 에너지미터 및 파워미터로 활용되기 어려우며 전압 정보를 연동하지 못함에 따라 파워미터가 아닌 전류 센서로만 동작하는 한계를 가지고 있다.The conventional general AC power submetering measuring device has limitations in time and cost because the AC power must be cut off and installed. In addition, since only the current is generally measured by the wireless current sensor, it is difficult to be used as an energy meter and power meter for submetering, and as voltage information cannot be interlocked, there is a limit to operate only with a current sensor, not a power meter.

이러한 배경에서, 본 개시의 목적은, 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출하여 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.Against this background, an object of the present disclosure is to provide a wireless power measurement system and method capable of more accurately measuring power consumption for an AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply. .

또한, 본 개시의 목적은, 클램프 변류기(clamp current transformer)에 기반한 전류 측정기를 적용하여, 단전 없이 교류 전류의 전류 및 위상차를 측정할 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present disclosure is to provide a wireless power measurement system and method capable of measuring a current and a phase difference of an alternating current without power failure by applying a current meter based on a clamp current transformer.

또한, 본 개시의 목적은, 클램프 변류기에 형성된 내경의 일 영역에 정전용량 커플링을 구비하여 교류 전압의 영점을 검출함으로써, 보다 정확한 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차 정보를 획득할 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present disclosure is to provide a wireless power capable of obtaining more accurate phase difference information between an AC current and an AC voltage by detecting a zero point of the AC voltage by providing a capacitive coupling in one region of an inner diameter formed in the clamp current transformer. It is to provide a measuring system and method.

또한, 본 개시의 목적은, 클램프 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있는 자가 발전 전류 측정기를 적용하여, 배터리 사용에 따른 유지보수에 따른 비용을 감축할 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, the object of the present disclosure is to apply a self-generated current meter capable of supplying power using a secondary current of the clamp current transformer, and thus a wireless power measurement system and method that can reduce the cost of maintenance due to battery use Is to provide

또한, 본 개시의 목적은, 전류 측정기에서 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차 정보를 게이트웨이로 단방향 전송함으로써, 정보 전송에 따른 에너지를 감소시킬 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present disclosure is to provide a wireless power measurement system and method capable of reducing energy due to information transmission by unidirectionally transmitting an effective value and phase difference information of an alternating current obtained from a current meter to a gateway.

또한, 본 개시의 목적은, 게이트웨이에서 생성된 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 관리 서버로 무선 전송함으로써, 원격에서 교류 전원에 대한 전력 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있는 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present disclosure is to provide a wireless power measurement system and method that can more efficiently manage power consumption for AC power remotely by wirelessly transmitting AC power information for AC power generated at the gateway to a management server. Is to provide.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 일 측면에서, 본 개시는 교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하고, 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 적어도 하나의 전류 측정기 및 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하고, 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 전류 측정기로부터 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하고, 생성된 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 게이트웨이를 포함하는 무선 전력 측정 시스템을 제공할 수 있다.In order to achieve the above object, in one aspect, the present disclosure obtains an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage from an alternating current line connected to an alternating current power supply, and gateways the effective value and the phase difference of the obtained alternating current. Acquire the effective value and frequency of the alternating current voltage from at least one current meter and an AC power source that is unidirectionally transmitted to, It is possible to provide a wireless power measurement system including a gateway that generates AC power information for a power source and transmits the generated AC power information to a management server.

다른 측면에서, 본 개시는 전류 측정기와 게이트웨이를 포함하는 무선 전력 측정 시스템을 이용한 무선 전력 측정 방법에 있어서, 전류 측정기를 통하여 교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 단계, 전류 측정기를 통하여 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 단계, 게이트웨이를 통하여 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하는 단계, 게이트웨이를 통하여 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 단계 및 게이트웨이를 통하여 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 단계를 포함하는 무선 전력 측정 방법을 제공할 수 있다.In another aspect, the present disclosure is a method for measuring wireless power using a wireless power measurement system including a current meter and a gateway, the effective value of an alternating current from an alternating current line connected to an alternating current source through an ammeter and between an alternating current and an alternating voltage. Obtaining a phase difference, transmitting the effective value and phase difference of the AC current obtained through the current meter to the gateway in one direction, obtaining an effective value and frequency of the AC voltage from the AC power source through the gateway, obtained through the gateway Wireless power including the step of generating AC power information for the AC power using the effective value and frequency of the AC voltage and the phase difference and the effective value of the received AC current, and transmitting the AC power information to the management server through the gateway. Measurement methods can be provided.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 개시에 의하면, 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출함으로써, 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.As described above, according to the present disclosure, it is possible to more accurately measure power consumption for an AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply.

또한, 본 개시에 의하면, 클램프 변류기에 기반한 전류 측정기를 적용함으로써, 단전 없이 간단한 설치만으로 교류 전류의 전류 및 위상차를 측정할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, by applying a current meter based on a clamp current transformer, it is possible to measure the current and phase difference of an alternating current with simple installation without interruption.

또한, 본 개시에 의하면, 클램프 변류기에 형성된 내경의 일 영역에 정전용량 커플링을 구비하여 교류 전압의 영점을 검출함으로써, 보다 정확한 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차 정보를 획득할 수 있다.Further, according to the present disclosure, by providing a capacitive coupling in one region of the inner diameter formed in the clamp current transformer to detect the zero point of the AC voltage, more accurate phase difference information between the AC current and the AC voltage can be obtained.

또한, 본 개시에 의하면, 클램프 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있는 자가 발전 전류 측정기를 적용함으로써, 배터리 사용에 따른 유지보수에 따른 비용을 감축할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, by applying a self-generating current meter capable of supplying power using the secondary current of the clamp current transformer, it is possible to reduce the cost of maintenance due to the use of the battery.

또한, 본 개시에 의하면, 전류 측정기에서 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차 정보를 게이트웨이로 단방향 전송함으로써, 정보 전송에 따른 에너지를 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present disclosure, the effective value of the alternating current and the phase difference information obtained by the current measuring device can be unidirectionally transmitted to the gateway, thereby reducing energy due to information transmission.

또한, 본 개시에 의하면, 게이트웨이에서 생성된 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 관리 서버로 무선 전송함으로써, 원격에서 교류 전원에 대한 전력 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, according to the present disclosure, power consumption for AC power can be more efficiently managed remotely by wirelessly transmitting AC power information for the AC power generated by the gateway to the management server.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전류 측정기의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템의 전류 측정기를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 방법에 대한 흐름도이다.
도 7 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템의 동작 방법에 대한 흐름도이다.1 is a view for explaining a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a block diagram showing the configuration of a current meter according to an embodiment of the present disclosure.
3 and 4 are diagrams for describing a current meter of a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure.
5 is a block diagram showing the configuration of a gateway according to an embodiment of the present disclosure.
6 is a flowchart of a method for measuring wireless power according to an embodiment of the present disclosure.
7 to 9 are flowcharts of a method of operating a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, the same components may have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present disclosure, when it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present disclosure, the detailed description may be omitted.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the components of the present disclosure, terms such as first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are only for distinguishing the component from other components, and the nature, order, or order of the component is not limited by the term. When a component is described as being "connected", "coupled" or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, but another component between each component It will be understood that elements may be "connected", "coupled" or "connected".

다른 정의가 없다면, 본 개시에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시의 실시예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 개시 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Unless otherwise defined, all terms used in the present disclosure (including technical and scientific terms) may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the embodiments of the present disclosure pertain. . In addition, terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless specifically defined. And terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present disclosure, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the present disclosure.

이하에서는, 첨부된 관련 도면을 참조하여 본 개시의 실시예들에 따른 무선 전력 측정 시스템 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a wireless power measurement system and method according to embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템(10)은, 교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하고, 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 적어도 하나의 전류 측정기(100) 및 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하고, 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 전류 측정기로부터 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하고, 생성된 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 게이트웨이(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the wireless power measurement system 10 according to an embodiment acquires an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage from an alternating current line connected to an alternating current power supply, and the effective effect of the obtained alternating current Acquire the effective value and frequency of the alternating current voltage from at least one current measuring device 100 and an AC power supply that unidirectionally transmits the value and the phase difference to the gateway, and the effective value and frequency of the obtained alternating voltage and the alternating current received from the current measuring device. It may include a gateway 200 for generating the AC power information for the AC power using the effective value and the phase difference, and transmits the generated AC power information to the management server.

적어도 하나의 전류 측정기(100_1, 100_2, ... 100_n)는 교류 전원(1)에 연결된 교류 전선(2)의 일 위치에 대응하여 각각 설치될 수 있다. 일 예에 따라, 전류 측정기(100)가 설치되는 위치는 교류 전원에 대한 전력 소비량을 측정하기를 원하는 위치일 수 있다. 예를 들어, 공동 주택의 경우 각 세대별로 전류 측정기가 설치될 수 있고, 공장 등의 경우 구비된 설비들에 각각 설치될 수 있다. At least one current measuring device 100_1, 100_2, ... 100_n may be respectively installed in correspondence with one position of the AC wire 2 connected to the AC power source 1. According to an example, the location where the current meter 100 is installed may be a location where power consumption for an AC power source is measured. For example, in the case of an apartment house, a current meter may be installed for each household, and in the case of a factory, each of the installed equipment may be installed.

전류 측정기(100)는 설치된 위치를 통과하는 교류 전선에서 유도된 전류를 획득하기 위한 변류기 및 교류 전선에서 유기된 전압을 측정하기 위한 정전용량 커플링 등의 구성을 포함할 수 있다. 전류 측정기(100)의 하우징은 클램프 변류기(clamp CT)로 구현되어, 교류 전선이 통과하기 위한 내경이 형성될 수 있다.The current meter 100 may include components such as a current transformer for acquiring the current induced from the AC wire passing through the installed position and a capacitive coupling for measuring the voltage induced in the AC wire. The housing of the current meter 100 is implemented as a clamp current transformer (Clamp CT), it can be formed an inner diameter for the AC wire to pass.

전류 측정기(100)는 변류기의 2차측 권선에 유도되는 2차측 전류에 기초하여 1차측 전류의 실효값 및 영점을 획득할 수 있다. 전류 측정기(100)는 정전용량 커플링을 통하여 야기되는 전압의 영점을 검출할 수 있다. 전류 측정기(100)는 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점을 비교하고, 영점 간 간격에 기초하여 교류 전류와 교류 전압의 위상차를 획득할 수 있다.The current meter 100 may obtain an effective value and a zero point of the primary current based on the secondary current induced in the secondary winding of the current transformer. The current meter 100 can detect the zero point of the voltage caused by the capacitive coupling. The current meter 100 may compare the zero point of the detected current and the zero point of the voltage, and obtain a phase difference between the alternating current and the alternating voltage based on the interval between the zero points.

전류 측정기(100)는 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 전류 측정기(100)는 생성된 데이터 패킷을 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다. 일 실시예에 따라, 전류 측정기(100)에서 게이트웨이(200)로의 데이터 패킷의 전송은 단방향 전송 방식이 적용될 수 있다. 즉, 전류 측정기(100)에서 게이트웨이(200)로의 송신만 가능한 통신 모듈이 적용될 수 있다. 이에 따라 전류 측정기(100)에서 데이터의 수신에 소모되는 전력을 줄일 수 있다.The current meter 100 may generate a data packet including information on the effective value and phase difference of the obtained AC current. The current meter 100 may transmit the generated data packet to the gateway 200. According to an embodiment, a one-way transmission method may be applied to the transmission of data packets from the current meter 100 to the gateway 200. That is, a communication module capable of only transmitting from the current meter 100 to the gateway 200 may be applied. Accordingly, power consumed in receiving data in the current meter 100 may be reduced.

게이트웨이(200)는 적어도 하나의 전류 측정기(100)로부터 교류 전류의 실효값과 위상차에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 일 예에 따라, 데이터 패킷에는 데이터 패킷을 송신한 전류 측정기(100)를 지시하는 식별 정보가 더 포함될 수 있다. 게이트웨이(200)는 수신된 데이터 패킷 내의 식별 정보를 통하여 교류 전류의 실효값과 위상차가 측정된 전류 측정기(100)를 식별할 수 있다.The gateway 200 may receive a data packet including information about an effective value and a phase difference of an alternating current from at least one current meter 100. According to an example, the data packet may further include identification information indicating the current meter 100 that has transmitted the data packet. The gateway 200 may identify the current meter 100 in which the effective value and phase difference of the alternating current are measured through identification information in the received data packet.

게이트웨이(200)는 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하기 위하여 전압을 검출하기 위한 전압 검출부를 포함할 수 있다. 게이트웨이(200)는 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 전류 측정기로부터 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원(1)에 대한 교류 전력 정보를 생성할 수 있다. 일 예에 따라, 교류 전력 정보는 교류 전원에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 교류 전원에 대한 교류 전력 정보의 생성 시, 전류 측정기에서 검출된 정보에 더하여 교류 전압의 실효값과 주파수를 더 이용함으로써, 교류 전원에 대한 보다 정확한 정보가 획득될 수 있다.The gateway 200 may include a voltage detector for detecting a voltage in order to obtain an effective value and frequency of the AC voltage from an AC power source. The gateway 200 may generate AC power information for the AC power source 1 by using an effective value of the obtained AC voltage and a phase difference and an effective value of the AC current received from the frequency and current meter. According to an example, the AC power information may include information on at least one of voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power. When generating AC power information for AC power, more accurate information about AC power can be obtained by using the effective value and frequency of the AC voltage in addition to the information detected by the current meter.

게이트웨이(200)는 교류 전력 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 게이트웨이(200)는 생성된 데이터 패킷을 관리 서버(20)로 전송할 수 있다. 게이트웨이(200)와 관리 서버(20) 사이에서는 데이터 송수신이 수행될 수 있다. 따라서, 게이트웨이(200)는 관리 서버(20)와의 데이터 송수신을 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.The gateway 200 may generate a data packet including AC power information. The gateway 200 may transmit the generated data packet to the management server 20. Data transmission and reception may be performed between the gateway 200 and the management server 20. Accordingly, the gateway 200 may include a communication module for data transmission and reception with the management server 20.

일 예에 따라, 관리 서버(20)는 적어도 하나의 무선 전력 측정 시스템(10)으로부터 교류 전력 정보가 포함된 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 관리 서버(20)는 무선 전력 측정 시스템(10)이 설치된 건물 등에 대한 에너지 관리를 수행하는 중앙 서버일 수 있다. 일 예에 따라, 데이터 패킷에는 데이터 패킷을 송신한 무선 전력 측정 시스템(10)을 지시하는 식별 정보가 더 포함될 수 있다. 관리 서버(20)는 수신된 데이터 패킷 내의 식별 정보를 통하여 교류 전력 정보를 송신한 무선 전력 측정 시스템(10)을 식별할 수 있다.According to an example, the management server 20 may receive a data packet including AC power information from at least one wireless power measurement system 10. The management server 20 may be a central server that performs energy management for buildings, etc. in which the wireless power measurement system 10 is installed. According to an example, the data packet may further include identification information indicating the wireless power measurement system 10 that has transmitted the data packet. The management server 20 may identify the wireless power measurement system 10 that has transmitted AC power information through identification information in the received data packet.

관리 서버(20)는 수신된 교류 전력 정보에 기초하여 무선 전력 측정 시스템(10)이 설치된 건물 등에서 소비되는 전력에 대한 정보를 표시할 수 있다. 이와 함께, 전력 관리를 위한 사용자 인터페이스(user interface)를 표시할 수 있다. 관리 서버(20)는 사용자 인터페이스를 통하여 관리자로부터 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작과 관련된 소정의 정보를 수신할 수 있다. 게이트웨이(200)는 관리 서버(20)로부터 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작과 관련된 소정의 정보를 수신할 수 있다.The management server 20 may display information about power consumed in a building or the like in which the wireless power measurement system 10 is installed, based on the received AC power information. In addition, a user interface for power management may be displayed. The management server 20 may receive predetermined information related to the operation of the wireless power measurement system 10 from the administrator through the user interface. The gateway 200 may receive predetermined information related to the operation of the wireless power measurement system 10 from the management server 20.

또한, 게이트웨이(200)는 교류 전원으로부터 동작에 필요한 전원을 공급받을 수 있다. 일 예에 따라, 게이트웨이(200)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 SMPS(switched mode power supply)와 같은 전원 공급 장치를 포함할 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 교류 전원으로부터 게이트웨이의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다면, 특정 장치에 한정되는 것은 아니다.In addition, the gateway 200 may receive power required for operation from AC power. According to an example, the gateway 200 may include a power supply such as a switched mode power supply (SMPS) that converts AC power into DC power. However, this is not limited to a specific device, as an example, if it is possible to supply power required for the operation of the gateway from AC power.

이에 따르면, 무선 전력 측정 시스템을 이용하여 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출함으로써, 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.According to this, it is possible to more accurately measure the power consumption of the AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply using a wireless power measurement system.

이하에서는, 관련 도면을 참조하여, 무선 전력 측정 시스템의 동작에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the wireless power measurement system will be described in detail with reference to the related drawings.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 전류 측정기의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3 및 도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템의 전류 측정기를 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 구성을 나타낸 블록도이다.2 is a block diagram showing the configuration of a current meter according to an embodiment of the present disclosure. 3 and 4 are diagrams for describing a current meter of a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure. 5 is a block diagram showing the configuration of a gateway according to an embodiment of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 전류 측정기(100)는 교류 전선이 통과하는 내경을 갖도록 형성되는 변류기(current transformer; CT, 110); 변류기에서 유도된 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 검출하는 전류 검출부(120), 내경의 일 영역에 구비된 정전용량 커플링(capacitive coupling, 130), 정전용량 커플링에서 유기된 전압의 영점을 검출하는 전압 영점 검출부(140), 검출된 전류에 기초하여 교류 전류의 실효값을 획득하고, 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점에 기초하여 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 연산부(150) 및 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 송신부(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the current meter 100 includes a current transformer (CT, 110) formed to have an inner diameter through which an AC wire passes; Current detection unit 120 for detecting the zero point of the secondary current and secondary current derived from the current transformer, capacitive coupling (130) provided in one region of the inner diameter, zero point of the voltage induced by the capacitance coupling Voltage zero detection unit 140 for detecting the, the operation unit 150 for obtaining an effective value of the alternating current based on the detected current, and obtaining a phase difference between the alternating current and the alternating voltage based on the detected zero point and the zero point of the voltage ) And the transmitting unit 160 for transmitting the effective value and phase difference of the obtained AC current to the gateway in one direction.

또한, 전류 측정기(100)는 변류기에서 유도된 2차측 전류를 이용하여 전류 측정기에 전원을 공급하는 에너지 하베스팅(energy harvesting)부(170) 및 변류기에서 유도된 2차측 전류를, 소정의 주기에 따라 전류 검출부(120)와 에너지 하베스팅부(170) 중 어느 하나로 스위칭하는 스위칭부(180)를 더 포함할 수 있다.In addition, the current meter 100 uses an energy harvesting unit 170 for supplying power to the current meter by using the secondary side current derived from the current transformer and the secondary side current derived from the current transformer at a predetermined cycle. Accordingly, the switching unit 180 for switching to any one of the current detection unit 120 and the energy harvesting unit 170 may be further included.

일 예에 따라, 전류 측정기(100)는 도 3에 도시된 것과 같이, 클램프(clamp)형 하우징으로 구현될 수 있다. 즉, 종래의 클램프 변류기(clamp current transformer)의 형태와 유사하게 구현될 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 전류 측정기의 형태는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 클램프(clamp)형 하우징 내부에는 변류기(110), 전류 검출부(120), 정전용량 커플링(130), 전압 영점 검출부(140), 연산부(150), 송신부(160), 에너지 하베스팅부(170) 및 스위칭부(180)가 모두 구비될 수 있다.According to an example, the current meter 100 may be implemented as a clamp type housing, as shown in FIG. 3. That is, it can be implemented similarly to the form of a conventional clamp current transformer. However, the form of the current meter shown in FIG. 3 is an example, and is not limited thereto. A current transformer 110, a current detection unit 120, a capacitive coupling 130, a voltage zero detection unit 140, a calculation unit 150, a transmission unit 160, an energy harvesting unit 170 inside the clamp type housing And a switching unit 180 may be provided.

도 3에 도시된 것과 같이, 전류 측정기(100)의 상부(100a)와 하부(100b)의 일 측에서 힌지(hinge) 등의 체결 수단에 의해 연결될 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 것과 같이, 전류 측정기(100)의 상부(100a)와 하부(100b)는, 교류 전선(2)이 통과할 수 있는 내경을 갖도록 서로 결합될 수 있다. 전류 측정기(100)가 클램프 형태로 구현되어, 내경의 일측을 열고 교류 전선(2)을 내경에 삽입한 이후 내경의 일측을 닫음으로써, 단전 등의 별도 조치 없이 간단하게 전류 측정기(100)가 설치될 수 있다. As shown in FIG. 3, it may be connected by fastening means such as a hinge at one side of the upper part 100a and the lower part 100b of the current meter 100. In addition, as shown in FIG. 4, the upper part 100a and the lower part 100b of the current meter 100 may be coupled to each other to have an inner diameter through which the AC electric wire 2 can pass. Current meter 100 is implemented in the form of a clamp, by opening one side of the inner diameter and inserting the AC wire 2 into the inner diameter and then closing one side of the inner diameter, the current meter 100 is simply installed without additional measures such as power failure. Can be.

변류기(110)는 전류 측정기(100) 내부에서 내경 주위에 배치될 수 있다. 변류기(110)는 교류 전원(1)에 연결되어 전력을 공급하는 교류 전선(2)으로부터 전류를 유도하는 1차측 권선과 2차측 권선 등을 포함할 수 있다. 교류 전원(1)에서 전력을 공급하는 경우, 교류 전선(2)에 흐르는 전류에 의하여 교류 전선 주위에 자기장이 형성되며, 이러한 자기장에 의하여 변류기에서 전류가 유도될 수 있다. 교류 전선에 흐르는 전류에 의한 유도 전류를 검출할 수 있다면, 전류 측정기(100) 내부의 변류기의 구조는 특정 구조로 한정되지 않는다.The current transformer 110 may be disposed around the inner diameter inside the current meter 100. The current transformer 110 may include a primary side winding, a secondary side winding, and the like, which are connected to an AC power source 1 to induce current from an AC wire 2 that supplies power. When power is supplied from the AC power source 1, a magnetic field is formed around the AC wire by the current flowing through the AC wire 2, and the current may be induced in the current transformer by the magnetic field. If it is possible to detect the induced current caused by the current flowing in the AC line, the structure of the current transformer inside the current meter 100 is not limited to a specific structure.

전류 검출부(120)는 변류기(110)에서 유도된 2차측 전류를 검출할 수 있다. 전류 검출부(120)는 변류기의 1차측 권선과 2차측 권선의 권선비에 따라 2차측 권선에 유도된 2차측 전류를 검출하여 연산부(150)로 제공할 수 있다.The current detector 120 may detect the secondary-side current derived from the current transformer 110. The current detector 120 may detect the secondary current induced in the secondary winding according to the ratio of the windings of the primary and secondary windings of the current transformer and provide it to the calculator 150.

또한, 전류 검출부(120)는 2차측 전류의 영점(zero crossing point)을 검출하기 위한 전류 영점 검출 회로를 포함할 수 있다. 전류의 영점을 검출할 수 있다면 전류 영점 검출 회로는 특정 회로에 한정되지 않고 다양한 회로가 적용될 수 있다. 일 예에 따라, 전류 검출부(120)는 2차측 전류가 통과하는 션트 저항(shunt resistance)을 포함할 수 있다. 전류 검출부(120)는 2차측 전류가 션트 저항을 통과할 때 생성되는 센싱 전압을 검출할 수 있다.In addition, the current detection unit 120 may include a current zero detection circuit for detecting a zero crossing point of the secondary side current. If the zero point of the current can be detected, the current zero point detection circuit is not limited to a specific circuit, and various circuits may be applied. According to an example, the current detection unit 120 may include a shunt resistance through which the secondary side current passes. The current detector 120 may detect the sensing voltage generated when the secondary current passes through the shunt resistor.

정전용량 커플링(130)은 전류 측정기(100)에 형성된 내경의 일 영역에 구비될 수 있다. 일 예에 따라, 도 3에 도시된 것과 같이, 정전용량 커플링(130)은 전류 측정기의 하부(100b)의 내경의 일 영역에 구비될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니다. 정전용량 커플링의 형상 및 배치는 필요에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 정전용량 커플링(130)은 전류 측정기의 상부(100a)의 내경의 일 영역에 구비될 수 있다. 교류 전원(1)에서 전력을 공급하는 경우, 정전용량 커플링을 통하여 전류 측정기(100)의 내경을 통과하는 교류 전선(2)의 전압과 동기되어 동일 위상의 전압이 유기될 수 있다.The capacitive coupling 130 may be provided in one region of the inner diameter formed in the current meter 100. According to an example, as illustrated in FIG. 3, the capacitive coupling 130 may be provided in one region of the inner diameter of the lower portion 100b of the current meter. However, this is an example, and is not limited thereto. The shape and arrangement of the capacitive coupling can be set differently as needed. For example, the capacitive coupling 130 may be provided in one region of the inner diameter of the upper portion 100a of the current meter. When power is supplied from the AC power source 1, a voltage of the same phase may be induced in synchronization with the voltage of the AC wire 2 passing through the inner diameter of the current meter 100 through the capacitive coupling.

전압 영점 검출부(140)는 유기된 전압의 영점을 검출하기 위한 전압 영점 검출 회로를 포함할 수 있다. 전압의 영점을 검출할 수 있다면 전압 영점 검출 회로는 특정 회로에 한정되지 않고 다양한 회로가 적용될 수 있다.The voltage zero detection unit 140 may include a voltage zero detection circuit for detecting the zero of the induced voltage. If the voltage zero point can be detected, the voltage zero detection circuit is not limited to a specific circuit, and various circuits may be applied.

연산부(150)는 검출된 전류 정보에 기초하여 교류 전류의 실효값을 연산할 수 있다. 즉, 연산부(150)는 변류기의 정보 및 검출된 2차측 전류에 대한 정보 등에 기초하여, 1차측 전류인 교류 전류의 실효값을 연산할 수 있다. 연산부(150)는 일 예에 따라, MCU 등으로 구현될 수 있다. The calculator 150 may calculate an effective value of the alternating current based on the detected current information. That is, the calculating unit 150 may calculate the effective value of the alternating current, which is the primary current, based on information of the current transformer and information on the detected secondary current. According to an example, the operation unit 150 may be implemented by an MCU or the like.

또한, 연산부(150)는 정전용량 커플링을 통하여 유기된 전압의 영점과 교류 전류의 영점과 비교함으로써, 교류 전류와 교류 전압의 위상차에 대한 정보를 획득할 수 있다. 일 예에 따라, 연산부(150)는 전류 검출부에서 생성된 센싱 전압과 정전용량 커플링으로 통하여 유기된 전압에 대하여 중간 전압 기준의 비교기 회로로 영점 검출 PWM(pulse width modulation)을 생성할 수 있다. 연산부(150)는 영점 검출 PWM에서 영점 통과부 차이를 비교 연산하여 위상차 정보를 획득할 수 있다. 연산부(150)는 획득된 전류 정보와 위상차 정보를 이용하여 교류 전원에 대한 역률(power factor)을 연산할 수 있다.Also, the calculator 150 may obtain information about the phase difference between the AC current and the AC voltage by comparing the zero point of the voltage induced by the capacitance coupling and the zero point of the AC current. According to an example, the operation unit 150 may generate a zero point detection pulse width modulation (PWM) with a comparator circuit of an intermediate voltage with respect to the voltage generated through the sensing voltage and the capacitance coupling generated by the current detection unit. The calculating unit 150 may obtain phase difference information by comparing and calculating the difference between the zero passing parts in the zero detection PWM. The calculator 150 may calculate a power factor for the AC power using the obtained current information and phase difference information.

연산부(150)는 교류 전류의 실효값, 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차 또는 역률에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 일 예에 따라, 데이터 패킷은 저전력 블루투스 또는 단방향 무선주파수 통신 프로토콜에 따라 생성될 수 있다. 다만, 이는 일 예로서, 이에 한정되는 것은 아니며, 저전력으로 게이트웨이로의 단방향 전송이 수행될 수 있다면, 특정 통신 방식으로 한정되지 않는다.The calculating unit 150 may generate a data packet including information about an effective value of the alternating current, a phase difference or power factor between the alternating current and the alternating voltage. According to an example, the data packet may be generated according to a low power Bluetooth or unidirectional radio frequency communication protocol. However, this is not limited to this as an example, and if a unidirectional transmission to the gateway can be performed with low power, it is not limited to a specific communication method.

송신부(160)는 데이터 패킷을 저전력 블루투스의 비콘(beacon) 또는 단방향 무선주파수(RF) 통신을 통하여 게이트웨이(200)로 전송할 수 있다. 즉, 전류 측정기(100)는 게이트웨이로부터 데이터를 수신하기 위한 별도의 수신부가 구비되지 않을 수 있다. 이에 따라 전류 측정기(100)에서 데이터의 수신에 소모되는 전력을 줄일 수 있다.The transmitter 160 may transmit the data packet to the gateway 200 through low-power Bluetooth beacon or unidirectional radio frequency (RF) communication. That is, the current meter 100 may not be provided with a separate receiving unit for receiving data from the gateway. Accordingly, power consumed in receiving data in the current meter 100 may be reduced.

에너지 하베스팅부(170)는 변류기(110)에서 유도된 2차측 전류를 정류하여 전류 측정기(100)의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 일 예에 따라, 에너지 하베스팅부(170)는 정류된 2차측 전류를 이용하여 에너지를 저장하기 위한 커패시터(capacitor)를 포함할 수 있다. 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있다면, 에너지 하베스팅부(170)는 특정 구조로 한정되지 않는다. 또한, 일 예에 따라, 에너지를 저장하는 커패시터는 과전압 보호를 위한 회로를 포함할 수 있다. 커패시터에 충전된 에너지는 SMPS(switched mode power supply)와 같은 전원 공급 장치 및 LDO(Low-Dropout) 레귤레이터 등을 거쳐 전류 측정기(100)의 각 구성 요소로 공급될 수 있다.The energy harvesting unit 170 may rectify the secondary current induced from the current transformer 110 to supply power required for the operation of the current meter 100. According to an example, the energy harvesting unit 170 may include a capacitor for storing energy by using the rectified secondary-side current. If power can be supplied using the secondary current of the current transformer, the energy harvesting unit 170 is not limited to a specific structure. Further, according to an example, the capacitor storing energy may include circuitry for overvoltage protection. The energy charged in the capacitor may be supplied to each component of the current meter 100 through a power supply such as a switched mode power supply (SMPS) and a low-dropout (LDO) regulator.

스위칭부(180)는 변류기에서 유도된 2차측 전류를 소정의 주기에 따라 전류 검출부(120)와 에너지 하베스팅부(170) 중 어느 하나로 스위칭할 수 있다. 일 예에 따라, 스위칭 동작은 연산부(150)의 제어에 따라 수행될 수 있다. 일 예에 따라, 스위칭 주기는 전류 측정기(100)의 동작에 필요한 에너지가 하베스팅되는 시간 및 전류 검출을 위해 필요한 시간에 기초하여 설정될 수 있다. The switching unit 180 may switch the secondary-side current derived from the current transformer to one of the current detection unit 120 and the energy harvesting unit 170 according to a predetermined period. According to an example, the switching operation may be performed under the control of the operation unit 150. According to one example, the switching period may be set based on a time required for energy detection required for operation of the current meter 100 and a time required for current detection.

즉, 스위칭부(180)는 전류 및 위상 측정 순간만 에너지 하베스팅부(170)로 가는 2차측 전류를 분리하여 전류 검출부(120)로 스위칭할 수 있다. 전류 및 위상 검출 시간동안에는 에너지 하베스팅부(170)가 동작하지 않으므로, 해당 시간동안에도 전류 측정기(100)에 전원을 공급할 수 있도록 에너지 하베스팅부(170)에 포함된 커패시터의 용량이 설계될 수 있다.That is, the switching unit 180 may switch the current detection unit 120 by separating the secondary-side current going to the energy harvesting unit 170 only at the moment of current and phase measurement. Since the energy harvesting unit 170 does not operate during the current and phase detection time, the capacity of the capacitor included in the energy harvesting unit 170 may be designed to supply power to the current meter 100 even during the corresponding time.

스위칭부(180)의 스위칭 수행에 따라, 에너지 하베스팅 회로에 의한 전류 왜곡을 제거하기 위해, 2차측 전류의 측정 및 영점 검출은 전류 검출부(120)로 스위칭된 이후 t1 시간의 안정화 기간을 거친 후 t2의 시간동안 ADC 샘플링과 주기 검출로 수행될 수 있다. 에너지 하베스팅부(170)와 스위칭부(180)를 구비함으로써, 자가 발전이 가능한 전류 측정기를 구현할 수 있다.According to the switching performance of the switching unit 180, in order to remove the current distortion caused by the energy harvesting circuit, the measurement of the secondary side current and the zero point detection are performed after the stabilization period of t1 time after being switched to the current detection unit 120 It can be performed by ADC sampling and period detection for t2 time. By providing the energy harvesting unit 170 and the switching unit 180, it is possible to implement a current meter capable of self-generation.

도 5를 참조하면, 게이트웨이(200)는 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 검출하는 전압 검출부(210), 전류 측정기로부터 교류 전류의 실효값과 위상차를 수신하는 수신부(220), 검출된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 연산부(230) 및 생성된 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하고 관리 서버로부터 소정의 정보를 수신하는 통신부(240)를 포함할 수 있다. 또한, 게이트웨이(200)는 교류 전원을 직류 전원으로 변환하는 SMPS(switched mode power supply, 250)와 같은 전원 공급 장치를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the gateway 200 includes a voltage detector 210 that detects an effective value and frequency of an AC voltage from an AC power source, and a receiver 220 that receives an effective value and a phase difference of an AC current from a current meter, which is detected. Using the effective value and frequency of the AC voltage and the difference between the effective value and the phase difference of the received AC current, the operation unit 230 for generating AC power information for the AC power and the generated AC power information are transmitted to the management server and predetermined from the management server It may include a communication unit 240 for receiving the information. In addition, the gateway 200 may include a power supply such as a switched mode power supply (SMPS) 250 that converts AC power into DC power.

전압 검출부(210)는 교류 전원(1)으로부터 전압을 검출할 수 있다. 교류 전압을 검출할 수 있다면, 전압 검출부(210)는 특정 회로에 한정되지 않는다. 전압 검출부(210)는 검출된 전압에 대한 정보를 연산부(230)로 제공할 수 있다.The voltage detector 210 can detect a voltage from the AC power supply 1. If the AC voltage can be detected, the voltage detector 210 is not limited to a specific circuit. The voltage detector 210 may provide information on the detected voltage to the calculator 230.

수신부(220)는 전류 측정기(110)의 송신부(160)로부터 교류 전류의 실효값과 위상차 등의 정보를 포함하는 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 일 예에 따라, 데이터 패킷은 저전력 블루투스 또는 단방향 무선주파수 통신 프로토콜에 따라 수신될 수 있다. 일 예에 따라, 게이트웨이(200)에는 전류 측정기로의 데이터 전송을 위한 송신부가 구비되지 않을 수 있다. 이에 따라 게이트웨이(200)에서 전류 측정기로의 데이터 송신에 소모되는 전력을 줄일 수 있다.The receiver 220 may receive a data packet including information such as an effective value of an AC current and a phase difference from the transmitter 160 of the current meter 110. According to an example, the data packet may be received according to a low power Bluetooth or unidirectional radio frequency communication protocol. According to an example, the gateway 200 may not be provided with a transmitter for data transmission to the current meter. Accordingly, power consumed for data transmission from the gateway 200 to the current meter can be reduced.

연산부(230)는 검출된 교류 전압에 기초하여 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득할 수 있다. 연산부(230)는 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차 등을 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성할 수 있다. 교류 전력 정보는, 교류 전원(1)에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차 등을 이용한 교류 전력 정보의 연산은 공지의 방법이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The calculating unit 230 may obtain an effective value and frequency of the AC voltage based on the detected AC voltage. The calculating unit 230 may generate AC power information for the AC power using the effective value and frequency of the AC voltage and the effective value and phase difference of the received AC current. The AC power information may include at least one of voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power supply 1. Since calculation of AC power information using the effective value and frequency of the AC voltage and the effective value and phase difference of the received AC current is a known method, a detailed description thereof will be omitted.

연산부(230)는 교류 전력 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 일 예에 따라, 데이터 패킷은 원격의 관리 서버와의 통신을 위한 다양한 통신 프로토콜에 따라 생성될 수 있다.The calculation unit 230 may generate a data packet including AC power information. According to an example, data packets may be generated according to various communication protocols for communication with a remote management server.

통신부(240)는 데이터 패킷을 무선 전력 측정 시스템(10)이 설치된 건물 등에 대한 에너지 관리를 수행하는 관리 서버(20)로 전송할 수 있다. 또한, 통신부(240)는 관리 서버(20)로부터 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작과 관련된 소정의 정보를 수신할 수 있다.The communication unit 240 may transmit the data packet to the management server 20 that performs energy management for a building in which the wireless power measurement system 10 is installed. Also, the communication unit 240 may receive predetermined information related to the operation of the wireless power measurement system 10 from the management server 20.

일 예에 따라, 통신부(240)는 유선통신 방식, 이동통신 방식, 무선 인터넷 방식 또는 근거리 통신 방식 중 적어도 하나에 따라 구축된 통신망을 통하여 관리 서버(20)와 통신을 수행하기 위한 모듈을 포함할 수 있다. 일 예에 따라, 통신부(240)에 구비된 통신 모듈이 전류 측정기(100)로부터의 단방향 전송 데이터를 수신하는 기능을 지원하는 경우, 수신부(220)는 통신부(240)에 통합될 수 있다.According to an example, the communication unit 240 may include a module for performing communication with the management server 20 through a communication network constructed according to at least one of a wired communication method, a mobile communication method, a wireless Internet method, or a short-range communication method. Can. According to an example, when the communication module provided in the communication unit 240 supports a function of receiving unidirectional transmission data from the current meter 100, the reception unit 220 may be integrated into the communication unit 240.

관리 서버(20)는 수신된 교류 전력 정보에 기초하여 무선 전력 측정 시스템(10)이 설치된 건물 등에서 소비되는 전력에 대한 정보를 표시할 수 있다. 이와 함께, 전력 관리를 위한 사용자 인터페이스(user interface)를 제공할 수 있다. 관리 서버(20)는 사용자 인터페이스를 통하여 관리자로부터 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작과 관련된 소정의 정보를 수신할 수 있다. 관리 서버(20)는 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작과 관련된 소정의 정보를 통신부(240)로 송신할 수 있다. 이에 따라, 통합적인 에너지 관리 시스템이 구현될 수 있다.The management server 20 may display information about power consumed in a building or the like in which the wireless power measurement system 10 is installed, based on the received AC power information. In addition, a user interface for power management may be provided. The management server 20 may receive predetermined information related to the operation of the wireless power measurement system 10 from the administrator through the user interface. The management server 20 may transmit predetermined information related to the operation of the wireless power measurement system 10 to the communication unit 240. Accordingly, an integrated energy management system can be implemented.

이에 따르면, 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출함으로써, 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 클램프 변류기에 기반한 전류 측정기를 적용함으로써, 단전 없이 간단한 설치만으로 교류 전류의 전류 및 위상차를 측정할 수 있다. 또한, 클램프 변류기에 형성된 내경의 일 영역에 정전용량 커플링을 구비하여 교류 전압의 영점을 검출함으로써, 보다 정확한 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차 정보를 획득할 수 있다.According to this, it is possible to more accurately measure the power consumption of the AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply. In addition, by applying a current meter based on a clamp current transformer, it is possible to measure the current and phase difference of an alternating current with a simple installation without power failure. In addition, by providing a capacitive coupling in one region of the inner diameter formed in the clamp current transformer to detect the zero point of the AC voltage, more accurate phase difference information between the AC current and the AC voltage can be obtained.

또한, 클램프 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있는 자가 발전 전류 측정기를 적용함으로써, 배터리 사용에 따른 유지보수 문제를 해결할 수 있다. 또한, 전류 측정기에서 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차 정보를 게이트웨이로 단방향 전송함으로써, 정보 전송에 따른 에너지를 감소시킬 수 있다. 또한, 게이트웨이에서 생성된 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 관리 서버로 무선 전송함으로써, 원격에서 교류 전원에 대한 전력 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, by applying a self-generating current meter capable of supplying power using the secondary current of the clamp current transformer, it is possible to solve maintenance problems caused by battery use. In addition, by transmitting the effective value and the phase difference information of the alternating current obtained from the current meter to the gateway in one direction, it is possible to reduce energy due to information transmission. In addition, by wirelessly transmitting the AC power information for the AC power generated at the gateway to the management server, it is possible to more efficiently manage power consumption for the AC power remotely.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 방법에 대한 흐름도이다. 6 is a flowchart of a method for measuring wireless power according to an embodiment of the present disclosure.

본 개시에 따른 무선 전력 측정 방법은, 도 1을 참조하여 설명한 무선 전력 측정 시스템(10)에서 구현될 수 있다. 이하 필요한 도면들을 참조하여, 본 개시에 따른 무선 전력 측정 방법과, 이를 구현하기 위한 무선 전력 측정 시스템(10)의 동작을 상세히 설명하기로 한다.The wireless power measurement method according to the present disclosure may be implemented in the wireless power measurement system 10 described with reference to FIG. 1. Hereinafter, a method for measuring a wireless power according to the present disclosure and an operation of the wireless power measuring system 10 for implementing the same will be described in detail with reference to the necessary drawings.

도 6을 참조하면, 전류 측정기와 게이트웨이를 포함하는 무선 전력 시스템을 이용한 무선 전력 측정 방법에 있어서, 전류 측정기는 교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득할 수 있다[S110]. 무선 전력 측정 시스템의 전류 측정기는 교류 전원에 연결된 교류 전선의 일 위치에 대응하여 설치될 수 있다. 일 예에 따라, 전류 측정기가 설치되는 위치는 교류 전원에 대한 전력 소비량을 측정하기를 원하는 위치일 수 있다. Referring to FIG. 6, in a wireless power measuring method using a wireless power system including a current meter and a gateway, the current meter acquires an effective value of the AC current and a phase difference between the AC current and the AC voltage from an AC wire connected to the AC power You can do it [S110]. The current meter of the wireless power measurement system may be installed in correspondence with a position of an AC wire connected to an AC power source. According to an example, the location in which the current meter is installed may be a location in which power consumption for an AC power source is measured.

전류 측정기는 설치된 위치를 통과하는 교류 전선에서 유도된 전류를 획득하기 위한 변류기 및 교류 전선에서 유기된 전압을 측정하기 위한 정전용량 커플링 등의 구성을 포함할 수 있다. 전류 측정기의 하우징은 클램프 변류기(clamp CT)로 구현되어, 교류 전선이 통과하기 위한 내경이 형성될 수 있다.The current meter may include components such as a current transformer for acquiring the current derived from the AC wire passing through the installed location and a capacitive coupling for measuring the voltage induced in the AC wire. The housing of the current meter is implemented with a clamp CT, so that an inner diameter for the AC wire to pass can be formed.

전류 측정기는 변류기의 2차측 권선에 유도되는 2차측 전류에 기초하여 1차측 전류의 실효값 및 영점을 획득할 수 있다. 전류 측정기는 정전용량 커플링을 통하여 야기되는 전압의 영점을 검출할 수 있다. 전류 측정기는 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점을 비교하고, 영점 간 간격에 기초하여 교류 전류와 교류 전압의 위상차를 획득할 수 있다.The current meter can obtain an effective value and a zero point of the primary current based on the secondary current induced in the secondary winding of the current transformer. The current meter can detect the zero point of the voltage caused by the capacitive coupling. The current meter compares the zero point of the detected current and the zero point of the voltage, and obtains a phase difference between the alternating current and the alternating voltage based on the interval between the zero points.

전류 측정기는 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송할 수 있다[S120]. 전류 측정기는 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 전류 측정기는 생성된 데이터 패킷을 무선 전력 측정 시스템의 게이트웨이로 전송할 수 있다. 일 실시예에 따라, 전류 측정기에서 게이트웨이로의 데이터 패킷의 전송은 저전력 블루투스 또는 단방향 무선주파수 통신 방식에 따라 단방향 전송 방식으로 수행될 수 있다. The current meter may transmit the effective value and phase difference of the obtained AC current to the gateway in one direction [S120]. The current meter may generate a data packet including information on the effective value and phase difference of the obtained AC current. The current meter can transmit the generated data packet to the gateway of the wireless power measurement system. According to an embodiment, transmission of a data packet from the current meter to the gateway may be performed in a unidirectional transmission method according to a low power Bluetooth or unidirectional radio frequency communication method.

게이트웨이는 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득할 수 있다[S130]. 게이트웨이는 교류 전원으로부터 교류 전압을 검출하기 위한 전압 검출 회로를 포함할 수 있다. 게이트웨이는 검출된 교류 전압에 기초하여 교류 전압의 실효값과 주파수 등에 대한 정보를 획득할 수 있다.The gateway can acquire the effective value and frequency of the AC voltage from the AC power source [S130]. The gateway may include a voltage detection circuit for detecting an AC voltage from an AC power supply. The gateway may acquire information on the effective value and frequency of the AC voltage based on the detected AC voltage.

게이트웨이는 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성할 수 있다[S140]. 일 예에 따라, 교류 전력 정보는 교류 전원에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 교류 전원에 대한 교류 전력 정보의 생성 시, 전류 측정기에서 검출된 정보에 더하여 교류 전압의 실효값과 주파수를 더 이용함으로써, 교류 전원에 대한 보다 정확한 정보가 획득될 수 있다.The gateway may generate AC power information for the AC power using the obtained effective value and frequency of the AC voltage and the effective value and phase difference of the received AC current [S140]. According to an example, the AC power information may include information on at least one of voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power. When generating AC power information for AC power, more accurate information about AC power can be obtained by using the effective value and frequency of the AC voltage in addition to the information detected by the current meter.

게이트웨이는 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송할 수 있다[S150]. 게이트웨이는 교류 전력 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성할 수 있다. 게이트웨이는 생성된 데이터 패킷을 관리 서버로 전송할 수 있다. 게이트웨이와 관리 서버 사이에서는 전력 관리와 관련된 데이터 송수신이 수행될 수 있다.The gateway may transmit AC power information to the management server [S150]. The gateway may generate a data packet including AC power information. The gateway can transmit the generated data packet to the management server. Data transmission and reception related to power management may be performed between the gateway and the management server.

이에 따르면, 무선 전력 측정 시스템을 이용하여 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출함으로써, 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있다.According to this, it is possible to more accurately measure the power consumption of the AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply using a wireless power measurement system.

도 7 내지 도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 전력 측정 시스템의 동작 방법에 대한 흐름도이다.7 to 9 are flowcharts of a method of operating a wireless power measurement system according to an embodiment of the present disclosure.

도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 7을 참조하면, 전류 측정기는 교류 전선이 통과하는 내경을 갖도록 형성되는 변류기에서 유도된 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 검출할 수 있다[S210].Referring to FIG. 7, a method of obtaining an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage according to an embodiment will be described in detail. Referring to FIG. 7, the current meter can detect the zero point of the secondary current and secondary current derived from the current transformer formed to have an inner diameter through which the AC wire passes [S210].

전류 측정기는 클램프형 하우징으로 구현될 수 있다. 전류 측정기가 클램프 형태로 구현되어, 내경의 일측을 열고 교류 전선을 내경에 삽입한 이후 내경의 일측을 닫음으로써, 단전 등의 별도 조치 없이 간단하게 전류 측정기가 설치될 수 있다. The current meter can be implemented with a clamped housing. The current meter is implemented in the form of a clamp, and by opening one side of the inner diameter and inserting an AC wire into the inner diameter and then closing one side of the inner diameter, the current meter can be simply installed without additional measures such as power failure.

변류기는 전류 측정기 내부에서 내경 주위에 배치될 수 있다. 교류 전원에서 전력을 공급하는 경우, 변류기에서 전류가 유도될 수 있다. 교류 전선에 흐르는 전류에 의한 유도 전류를 검출할 수 있다면, 전류 측정기 내부의 변류기의 구조는 특정 구조로 한정되지 않는다. 전류 측정기는 변류기의 1차측 권선과 2차측 권선의 권선비에 따라 2차측 권선에 유도된 2차측 전류를 검출할 수 있다.The current transformer can be arranged around the inner diameter inside the current meter. When power is supplied from an AC power source, current may be induced from the current transformer. The structure of the current transformer inside the current meter is not limited to a specific structure, as long as it can detect the induced current caused by the current flowing through the AC wire. The current meter can detect the secondary current induced in the secondary winding according to the turns ratio of the primary and secondary windings of the current transformer.

전류 측정기는 2차측 전류의 영점을 검출하기 위한 전류 영점 검출 회로를 포함할 수 있다. 전류의 영점을 검출할 수 있다면 전류 영점 검출 회로는 특정 회로에 한정되지 않고 다양한 회로가 적용될 수 있다. 일 예에 따라, 전류 측정기는 2차측 전류가 통과하는 션트 저항을 포함할 수 있다. 전류 측정기는 2차측 전류가 션트 저항을 통과할 때 생성되는 센싱 전압을 검출할 수 있다.The current meter may include a current zero point detection circuit for detecting the zero point of the secondary current. If the zero point of the current can be detected, the current zero point detection circuit is not limited to a specific circuit, and various circuits may be applied. According to an example, the current meter may include a shunt resistor through which the secondary side current passes. The current meter can detect the sensing voltage generated when the secondary current passes through the shunt resistor.

도 7을 참조하면, 전류 측정기는 내경의 일 영역에 구비된 정전용량 커플링에서 유기된 전압의 영점을 검출할 수 있다[S220]. 정전용량 커플링은 전류 측정기에 형성된 내경의 일 영역에 구비될 수 있다. 교류 전원에서 전력을 공급하는 경우, 교류 전선의 전압과 동기되어 동일 위상의 전압이 유기될 수 있다.Referring to FIG. 7, the current meter can detect the zero point of the voltage induced in the capacitive coupling provided in one region of the inner diameter [S220]. The capacitive coupling may be provided in one region of the inner diameter formed in the current meter. When power is supplied from an AC power source, a voltage of the same phase may be induced in synchronization with the voltage of the AC wire.

전류 측정기는 유기된 전압의 영점을 검출하기 위한 전압 영점 검출 회로를 포함할 수 있다. 전압의 영점을 검출할 수 있다면 전압 영점 검출 회로는 특정 회로에 한정되지 않고 다양한 회로가 적용될 수 있다.The current meter may include a voltage zero detection circuit for detecting the zero point of the induced voltage. If the voltage zero point can be detected, the voltage zero detection circuit is not limited to a specific circuit, and various circuits may be applied.

도 7을 참조하면, 전류 측정기는 검출된 전류에 기초하여 교류 전류의 실효값을 획득할 수 있다[S230]. 전류 측정기는 검출된 전류 정보에 기초하여 교류 전류의 실효값을 연산할 수 있다. 전류 측정기는 변류기의 정보 및 검출된 2차측 전류에 대한 정보 등에 기초하여, 1차측 전류인 교류 전류의 실효값을 연산할 수 있다. Referring to FIG. 7, the current meter can obtain an effective value of the alternating current based on the detected current [S230]. The current meter can calculate the effective value of the alternating current based on the detected current information. The current meter can calculate the effective value of the alternating current, which is the primary current, based on information on the current transformer and information on the detected secondary current.

도 7을 참조하면, 전류 측정기는 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점에 기초하여 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득할 수 있다[S240]. 전류 측정기는 정전용량 커플링을 통하여 유기된 전압의 영점과 교류 전류의 영점과 비교함으로써, 교류 전류와 교류 전압의 위상차에 대한 정보를 획득할 수 있다. 일 예에 따라, 전류 측정기는 전류 검출부에서 생성된 센싱 전압과 정전용량 커플링으로 통하여 유기된 전압에 대하여 중간 전압 기준의 비교기 회로로 영점 검출 PWM을 생성할 수 있다. 전류 측정기는 영점 검출 PWM에서 영점 통과부 차이를 비교 연산하여 위상차 정보를 획득할 수 있다. 전류 측정기는 획득된 전류 정보와 위상차 정보를 이용하여 교류 전원에 대한 역률을 연산할 수 있다.Referring to FIG. 7, the current measuring device may obtain a phase difference between the AC current and the AC voltage based on the detected zero point of the current and the zero point of the voltage [S240]. The current meter compares the zero point of the induced voltage and the zero point of the alternating current through the capacitive coupling, thereby obtaining information about the phase difference between the alternating current and the alternating voltage. According to an example, the current meter may generate a zero point detection PWM with a comparator circuit of an intermediate voltage with respect to the voltage induced through the sensing voltage generated by the current detection unit and the capacitive coupling. The current meter can obtain phase difference information by comparing and comparing the zero pass portion in the zero point detection PWM. The current meter can calculate the power factor for the AC power using the obtained current information and phase difference information.

이에 따르면, 클램프 변류기에 기반한 전류 측정기를 적용함으로써, 단전 없이 간단한 설치만으로 교류 전류의 전류 및 위상차를 측정할 수 있다. 또한, 클램프 변류기에 형성된 내경의 일 영역에 정전용량 커플링을 구비하여 교류 전압의 영점을 검출함으로써, 보다 정확한 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차 정보를 획득할 수 있다.According to this, by applying a current meter based on a clamp current transformer, it is possible to measure the current and phase difference of an alternating current with a simple installation without interruption. In addition, by providing a capacitive coupling in one region of the inner diameter formed in the clamp current transformer to detect the zero point of the AC voltage, more accurate phase difference information between the AC current and the AC voltage can be obtained.

도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 전류 측정기의 에너지 하베스팅 및 스위칭 동작 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 전류 측정기는 변류기에서 유도된 2차측 전류를 정류하여 전류 측정기의 동작에 필요한 전원을 공급하는 에너지 하베스팅부를 포함할 수 있다. 일 예에 따라, 에너지 하베스팅부는 정류된 2차측 전류를 이용하여 에너지를 저장하기 위한 커패시터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, an energy harvesting and switching operation method of a current meter according to an embodiment will be described in detail. The current meter may include an energy harvesting unit that rectifies the secondary-side current derived from the current transformer to supply power required for the operation of the current meter. According to an example, the energy harvesting unit may include a capacitor for storing energy using the rectified secondary-side current.

도 8을 참조하면, 전류 측정기는 전류 측정기의 동작에 필요한 에너지를 하베스팅하기 위하여, 변류기의 2차측 전류를 에너지 하베스팅부로 스위칭할 수 있다[S310]. 전류 측정기의 동작에 필요한 소정의 에너지가 하베스팅되지 않은 경우(S320, No), 에너지 하베스팅부로의 스위칭이 유지될 수 있다.Referring to FIG. 8, the current meter may switch the secondary current of the current transformer to the energy harvesting unit in order to harvest energy required for the operation of the current meter [S310]. When the predetermined energy required for the operation of the current meter is not harvested (S320, No), switching to the energy harvesting unit may be maintained.

전류 측정기의 동작에 필요한 소정의 에너지가 하베스팅된 경우(S320, Yes), 전류 측정기는 변류기의 2차측 전류를 검출하기 위하여 전류 검출부로 스위칭할 수 있다[S330]. 전류 검출을 위해 필요한 소정의 시간이 경과되지 않은 경우(S340, No), 전류 검출부로의 스위칭이 유지될 수 있다.When a predetermined energy required for the operation of the current meter is harvested (S320, Yes), the current meter can switch to the current detector to detect the secondary current of the current transformer [S330]. When a predetermined time required for current detection has not elapsed (S340, No), switching to the current detection unit may be maintained.

전류 검출을 위해 필요한 소정의 시간이 경과된 경우(S340, Yes), 전류 측정기는 스위칭 동작의 한 주기를 종료할 수 있다. 즉, 전류 측정기는 에너지 하베스팅부로의 스위칭 단계(s310)부터 스위칭 동작을 다시 수행할 수 있다.When a predetermined time required for current detection has elapsed (S340, Yes), the current meter may end one cycle of the switching operation. That is, the current meter may perform the switching operation again from the switching step s310 to the energy harvesting unit.

이에 따르면, 클램프 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있는 자가 발전 전류 측정기를 적용함으로써, 배터리 사용에 따른 유지보수 문제를 해결할 수 있다.According to this, it is possible to solve the maintenance problem caused by the use of the battery by applying a self-generated current meter capable of supplying power using the secondary current of the clamp current transformer.

도 9를 참조하여, 일 실시예에 따른 게이트웨이의 교류 전력 정보 생성 방법을 구체적으로 설명하기로 한다. 도 9를 참조하면, 게이트웨이는 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 검출할 수 있다[S410]. 게이트웨이는 교류 전원으로부터 전압을 검출할 수 있다. 교류 전압을 검출할 수 있다면, 전압 검출부는 특정 회로에 한정되지 않는다.Referring to FIG. 9, a method of generating AC power information of a gateway according to an embodiment will be described in detail. Referring to FIG. 9, the gateway can detect the effective value and frequency of the AC voltage from the AC power source [S410]. The gateway can detect the voltage from the AC power supply. If an AC voltage can be detected, the voltage detector is not limited to a specific circuit.

게이트웨이는 전류 측정기로부터 교류 전류의 실효값과 위상차 등의 정보를 포함하는 데이터 패킷을 수신할 수 있다. 게이트웨이는 검출된 교류 전압에 기초하여 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득할 수 있다. The gateway may receive a data packet including information such as an effective value of the alternating current and a phase difference from the current meter. The gateway may obtain an effective value and frequency of the AC voltage based on the detected AC voltage.

도 9를 참조하면, 게이트웨이는 검출된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성할 수 있다[S420]. 교류 전력 정보는, 교류 전원에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, the gateway may generate AC power information for an AC power using an effective value and frequency of the detected AC voltage and a phase difference and an effective value of the received AC current [S420]. The AC power information may include at least one of voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power.

이에 따르면, 교류 전원의 전류 및 위상 정보와 전압 정보를 원격에서 통합적으로 검출함으로써, 교류 전원에 대한 전력 소비량을 보다 정확하게 측정할 수 있다. 또한, 클램프 변류기에 기반한 전류 측정기를 적용함으로써, 단전 없이 간단한 설치만으로 교류 전류의 전류 및 위상차를 측정할 수 있다. 또한, 클램프 변류기에 형성된 내경의 일 영역에 정전용량 커플링을 구비하여 교류 전압의 영점을 검출함으로써, 보다 정확한 교류 전류와 교류 전압 사이의 위상차 정보를 획득할 수 있다.According to this, it is possible to more accurately measure the power consumption of the AC power supply by remotely and comprehensively detecting current and phase information and voltage information of the AC power supply. In addition, by applying a current meter based on a clamp current transformer, it is possible to measure the current and phase difference of an alternating current with a simple installation without power failure. In addition, by providing a capacitive coupling in one region of the inner diameter formed in the clamp current transformer to detect the zero point of the AC voltage, more accurate phase difference information between the AC current and the AC voltage can be obtained.

또한, 클램프 변류기의 2차측 전류를 이용하여 전원을 공급할 수 있는 자가 발전 전류 측정기를 적용함으로써, 배터리 사용에 따른 유지보수 문제를 해결할 수 있다. 또한, 전류 측정기에서 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차 정보를 게이트웨이로 단방향 전송함으로써, 정보 전송에 따른 에너지를 감소시킬 수 있다. 또한, 게이트웨이에서 생성된 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 관리 서버로 무선 전송함으로써, 원격에서 교류 전원에 대한 전력 소비를 보다 효율적으로 관리할 수 있다.In addition, by applying a self-generating current meter capable of supplying power using the secondary current of the clamp current transformer, it is possible to solve maintenance problems caused by battery use. In addition, by transmitting the effective value and the phase difference information of the alternating current obtained from the current meter to the gateway in one direction, it is possible to reduce energy due to information transmission. In addition, by wirelessly transmitting the AC power information for the AC power generated at the gateway to the management server, it is possible to more efficiently manage power consumption for the AC power remotely.

전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.The present disclosure described above can be embodied as computer readable codes on a medium in which a program is recorded. The computer-readable medium includes all types of recording devices in which data that can be read by a computer system are stored. Examples of computer-readable media include a hard disk drive (HDD), solid state disk (SSD), silicon disk drive (SDD), ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, and optical data storage device. This includes, and is also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).

이상에서의 설명 및 첨부된 도면은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 나타낸 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 구성의 결합, 분리, 치환 및 변경 등의 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 개시의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description and the accompanying drawings are merely illustrative of the technical spirit of the present disclosure, and those skilled in the art to which the present disclosure pertains combine combinations of configurations within a scope not departing from the essential characteristics of the present disclosure. , Various modifications and variations such as separation, substitution and change will be possible. Therefore, the embodiments disclosed in the present disclosure are not intended to limit the technical spirit of the present disclosure, but to explain the scope, and the scope of the technical spirit of the present disclosure is not limited by the embodiments. That is, within the scope of the present disclosure, all of the constituent elements may be selectively combined and operated. The scope of protection of the present disclosure should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present disclosure.

10: 무선 전력 측정 시스템 20: 관리 서버
100: 전류 측정기 200: 게이트웨이10: wireless power measurement system 20: management server
100: current meter 200: gateway

Claims (19)

교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하고, 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 적어도 하나의 전류 측정기; 및
교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하고, 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 상기 전류 측정기로부터 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 상기 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하고, 생성된 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 게이트웨이;를 포함하고,
상기 전류 측정기는,
상기 교류 전선이 통과하는 내경을 갖도록 형성되는 변류기(current transformer; CT); 상기 변류기에서 유도된 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 검출하는 전류 검출부; 정전용량 커플링(capacitive coupling)에서 유기된 전압의 영점을 검출하는 전압 영점 검출부; 검출된 전류에 기초하여 교류 전류의 실효값을 획득하고, 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점에 기초하여 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 연산부; 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 상기 게이트웨이로 단방향 전송하는 송신부; 상기 변류기에서 유도된 2차측 전류를 이용하여 상기 전류 측정기에 전원을 공급하는 에너지 하베스팅(energy harvesting)부; 및 상기 변류기에서 유도된 2차측 전류를 소정의 주기에 따라 상기 전류 검출부와 상기 에너지 하베스팅부 중 어느 하나로 스위칭하는 스위칭부;를 포함하며,
상기 소정의 주기는 상기 전류 측정기의 동작에 필요한 에너지가 하베스팅되는 시간 및 전류 검출을 위해 필요한 시간에 기초하여 설정되고,
상기 전류 검출부에 의한 상기 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점의 검출은, 상기 에너지 하베스팅부에 의한 전류 검출의 왜곡을 줄이기 위해, 상기 에너지 하베스팅부로부터 상기 전류 검출부로 스위칭된 이후 소정 시간의 안정화 기간을 거친 후에 수행되는, 무선 전력 측정 시스템.At least one current meter for acquiring an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage from an alternating current line connected to an alternating current power source and unidirectionally transmitting the acquired effective value and phase difference of the alternating current to a gateway; And
Acquire an effective value and frequency of an AC voltage from an AC power source, and generate AC power information for the AC power source by using an effective value and frequency of the obtained AC voltage and an effective value and phase difference of the AC current received from the current meter And a gateway for transmitting the generated AC power information to the management server.
The current meter,
A current transformer (CT) formed to have an inner diameter through which the AC wire passes; A current detector for detecting a zero point of the secondary current and secondary current induced by the current transformer; A voltage zero point detection unit that detects a zero point of the voltage induced by capacitive coupling; An operation unit for obtaining an effective value of the alternating current based on the detected current, and obtaining a phase difference between the alternating current and the alternating voltage based on the detected zero point and the zero point of the voltage; A transmitter for unidirectionally transmitting the effective value and phase difference of the obtained AC current to the gateway; An energy harvesting unit for supplying power to the current meter using a secondary current derived from the current transformer; It includes; and a switching unit for switching the secondary current derived from the current transformer to any one of the current detection unit and the energy harvesting unit according to a predetermined cycle;
The predetermined period is set based on the time required for the energy detection and the time required for current detection to operate the current meter,
The detection of the zero point of the secondary current and the secondary current by the current detection unit stabilizes a predetermined time after switching from the energy harvesting unit to the current detection unit in order to reduce distortion of current detection by the energy harvesting unit Wireless power measurement system. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 전류 측정기는,
상기 변류기, 상기 전류 검출부, 상기 정전용량 커플링, 상기 전압 영점 검출부, 상기 연산부, 상기 송신부, 상기 에너지 하베스팅부 및 상기 스위칭부가 구비되는 클램프(clamp)형 하우징을 포함하는 무선 전력 측정 시스템.According to claim 1,
The current meter,
A wireless power measurement system including a clamp type housing provided with the current transformer, the current detection unit, the capacitive coupling, the voltage zero detection unit, the operation unit, the transmission unit, the energy harvesting unit, and the switching unit. 제 1 항에 있어서,
상기 연산부는,
교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하고, 생성된 데이터 패킷을 상기 송신부를 통해 상기 게이트웨이로 전송하는 무선 전력 측정 시스템.According to claim 1,
The calculation unit,
A wireless power measurement system that generates a data packet including information about an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage, and transmits the generated data packet to the gateway through the transmitter. 제 6 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 전송은 저전력 블루투스 또는 단방향 무선주파수 통신 방식으로 수행되는 무선 전력 측정 시스템.The method of claim 6,
The transmission of the data packet is a wireless power measurement system performed by a low-power Bluetooth or unidirectional radio frequency communication method. 제 1 항에 있어서,
상기 게이트웨이는,
상기 교류 전원으로부터 교류 전압을 검출하는 전압 검출부; 상기 전류 측정기로부터 교류 전류의 실효값과 위상차를 수신하는 수신부; 검출된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 상기 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 연산부; 및 생성된 교류 전력 정보를 상기 관리 서버로 전송하고 상기 관리 서버로부터 소정의 정보를 수신하는 통신부;를 포함하는 무선 전력 측정 시스템.According to claim 1,
The gateway,
A voltage detector for detecting an AC voltage from the AC power supply; A receiver configured to receive an effective current and a phase difference of an AC current from the current meter; An operation unit generating AC power information for the AC power using the detected effective voltage and frequency of the AC voltage and a phase difference between the effective value of the received AC current; And a communication unit that transmits the generated AC power information to the management server and receives predetermined information from the management server. 제 8 항에 있어서,
상기 교류 전력 정보는,
상기 교류 전원에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 측정 시스템.The method of claim 8,
The AC power information,
A wireless power measurement system including at least one of voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power. 제 8 항에 있어서,
상기 연산부는,
교류 전력 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하고, 생성된 데이터 패킷을 상기 통신부를 통해 상기 관리 서버로 전송하는 무선 전력 측정 시스템.The method of claim 8,
The calculation unit,
A wireless power measurement system that generates a data packet including AC power information and transmits the generated data packet to the management server through the communication unit. 전류 측정기와 게이트웨이를 포함하는 무선 전력 측정 시스템을 이용한 무선 전력 측정 방법에 있어서,
전류 측정기를 통하여 교류 전원에 연결된 교류 전선으로부터 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 단계;
전류 측정기를 통하여 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 단계;
게이트웨이를 통하여 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 획득하는 단계;
게이트웨이를 통하여 획득된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 상기 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 단계; 및
게이트웨이를 통하여 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 단계;를 포함하고,
상기 교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 단계는, 교류 전선이 통과하는 내경을 갖도록 형성되는 변류기(current transformer; CT)에서 유도된 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 전류 검출부를 통해 검출하고, 정전용량 커플링(capacitive coupling)에서 유기된 전압의 영점을 검출하고, 검출된 전류에 기초하여 교류 전류의 실효값을 획득하고, 검출된 전류의 영점 및 전압의 영점에 기초하여 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차를 획득하는 과정을 포함하며,
상기 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 검출할 때, 스위칭부를 통해 상기 변류기에서 유도된 2차측 전류를 에너지 하베스팅부로 제공하여 상기 전류 측정기에 전력을 공급하거나 또는 상기 변류기에서 유도된 2차측 전류를 상기 전류 검출부로 제공하여 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점을 검출하도록 소정의 주기에 따라 스위칭하는 단계를 포함하고,
상기 소정의 주기는 상기 전류 측정기의 동작에 필요한 에너지가 하베스팅되는 시간 및 전류 검출을 위해 필요한 시간에 기초하여 설정되고,
상기 전류 검출부에 의한 상기 2차측 전류 및 2차측 전류의 영점의 검출은, 상기 에너지 하베스팅부에 의한 전류 검출의 왜곡을 줄이기 위해, 상기 에너지 하베스팅부로부터 상기 전류 검출부로 스위칭된 이후 소정 시간의 안정화 기간을 거친 후에 수행되는, 무선 전력 측정 방법.In the wireless power measurement method using a wireless power measurement system including a current meter and a gateway,
Acquiring an effective value of the alternating current and a phase difference between the alternating current and the alternating voltage from an alternating current line connected to an alternating current power source through an electric current meter;
Unidirectionally transmitting the effective value and phase difference of the AC current obtained through the current meter to the gateway;
Obtaining an effective value and frequency of the AC voltage from the AC power supply through the gateway;
Generating alternating current power information for the alternating current power using an effective value and frequency of an alternating current voltage obtained through a gateway, and an effective value and phase difference of the received alternating current; And
And transmitting AC power information to the management server through the gateway.
The step of acquiring the effective value of the alternating current and the phase difference between the alternating current and the alternating voltage may include the zero point of the secondary current and secondary current derived from a current transformer (CT) formed to have an inner diameter through which the AC wire passes. It detects through the current detector, detects the zero point of the voltage induced by capacitive coupling, obtains the effective value of the alternating current based on the detected current, and detects the zero point of the detected current and the zero point of the voltage. And obtaining a phase difference between the alternating current and the alternating voltage based on the
When detecting the zero point of the secondary current and secondary current, the secondary current derived from the current transformer is supplied to the energy harvesting unit through the switching unit to supply power to the current meter or the secondary current derived from the current transformer And providing the current detection unit to switch the secondary side current and the zero point of the secondary side current according to a predetermined cycle.
The predetermined period is set based on the time required for the energy detection and the time required for current detection to operate the current meter,
The detection of the zero point of the secondary current and the secondary current by the current detection unit stabilizes a predetermined time after switching from the energy harvesting unit to the current detection unit in order to reduce distortion of current detection by the energy harvesting unit After performing, the wireless power measurement method. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 획득된 교류 전류의 실효값과 위상차를 게이트웨이로 단방향 전송하는 단계는,
교류 전류의 실효값 및 교류 전류와 교류 전압 간의 위상차에 대한 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하고, 생성된 데이터 패킷을 상기 게이트웨이로 전송하는 무선 전력 측정 방법.The method of claim 11,
The step of transmitting the effective value and the phase difference of the obtained AC current to the gateway in one direction,
A wireless power measurement method for generating a data packet including information on an effective value of an alternating current and a phase difference between an alternating current and an alternating voltage, and transmitting the generated data packet to the gateway. 제 15 항에 있어서,
상기 데이터 패킷의 전송은 저전력 블루투스 또는 단방향 무선주파수 통신 방식으로 수행되는 무선 전력 측정 방법.The method of claim 15,
The data packet is transmitted using a low-power Bluetooth or unidirectional radio frequency communication method. 제 11 항에 있어서,
상기 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 단계는,
상기 교류 전원으로부터 교류 전압의 실효값과 주파수를 검출하고, 검출된 교류 전압의 실효값과 주파수 및 수신된 교류 전류의 실효값과 위상차를 이용하여 상기 교류 전원에 대한 교류 전력 정보를 생성하는 무선 전력 측정 방법.The method of claim 11,
Generating AC power information for the AC power,
Wireless power that detects an effective value and frequency of an AC voltage from the AC power, and generates AC power information for the AC power by using an effective value and frequency of the detected AC voltage and an effective value and phase difference of the received AC current. How to measure. 제 17 항에 있어서,
상기 교류 전력 정보는,
상기 교류 전원에 대한 전압, 전류, 주파수, 역률, 유효전력, 무효전력, 복소전력, 유효전력량, 무효전력량 또는 피상전력량 중 적어도 하나를 포함하는 무선 전력 측정 방법.The method of claim 17,
The AC power information,
Wireless power measurement method comprising at least one of a voltage, current, frequency, power factor, active power, reactive power, complex power, active power, reactive power, or apparent power for the AC power. 제 17 항에 있어서,
상기 교류 전력 정보를 관리 서버로 전송하는 단계는,
교류 전력 정보를 포함하는 데이터 패킷을 상기 관리 서버로 전송하는 무선 전력 측정 방법.The method of claim 17,
The step of transmitting the AC power information to the management server,
A wireless power measurement method for transmitting a data packet including AC power information to the management server.
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