KR102132919B1 - 전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

전력 모니터링 시스템은, 수배전반 내부에 구비되고, 전력 모선에 연결되어 전력을 측정하는 전력 모니터링 장치; 상기 전력 모니터링 장치로부터 측정된 전력에 대한 전력 정보를 수신하는 중계 장치; 및 상기 중계 장치로부터 전송된 전력 정보에 기초하여 전력 효율을 산출하는 전력 모니터링 서버를 포함하고, 상기 전력 모니터링 장치는, 상기 전력 모선에 연결되어 전압을 측정하고, 상기 전력 모선에 흐르는 전류를 측정하는 전력 측정 모듈; 상기 중계 장치를 통해 전송된 전력정보요청에 따라 상기 전력 측정 모듈에 전력 측정명령을 전달하고, 상기 전력 측정명령에 대응하여 측정된 상기 전력 정보를 상기 중계 장치에 전송하는 통신모듈; 및 상기 전력 측정 모듈에 병렬 연결되고, 상기 전력 모선에 흐르는 전력의 고주파 성분을 제거하여 전력 전송 효율을 향상시키는 전력 절감 장치를 포함하며, 상기 통신 모듈은 저전력 장거리 통신 기술인 LoRa 통신 기술을 이용하고, 상기 통신 모듈은, 상기 전력 정보를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터; 상기 아날로그디지털 컨버터에서 변환된 상기 디지털 신호를 설정된 순서에 따라 하나의 데이터로 취합하고, 취합된 데이터의 식별이 가능하도록 취합된 데이터를 시분할 처리하는 제어부; 상기 취합된 데이터 신호를 임시 저장하는 메모리; 및 상기 취합된 데이터 신호를 무선 송출하는 통신부;를 포함한다.

Description

전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템{POWER MONITORING SYSTEM INCLUDING ELECTRICAL POWER SAVING DEVICE}

본 발명은 전력 모니터링 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 전력 전달 효율을 향상시킬 수 있는 전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템에 관한 것이다.

대부분의 에너지는 인간의 사용의 편의를 위해 전기 에너지로 전환되어 사용되고 있다고 할 수 있다. 전기 에너지는 매년 그 사용량이 증가하고 있고 화석 에너지자원의 가격 상승 등으로 전기 에너지공급가격도 상승추세에 있다. 따라서, 사회 경제적으로 전기 에너지를 절감하는 여러 노력이 진행되고 있다. 특히, 절전제품의 개발, 송전과정의 개선 및 사용전력을 절감할 수 있는 절전장치의 개발이 주목을 받고 있다.

한국등록특허공보 10-939757호에는 내부에 수용되는 토르마린 분말, 영구자석 가루 및 수분(H2O)의 혼합물 층인 토르마린 중간층과 상기 케이스 본체 내부에서 상기 토르마린 중간층을 사이에 두고 상하에 위치하는 도전성 금속의 전리판과, 상기 토르마린 중간층에 매립된 상태로 위치하고 전력 모선에 병렬로 연결되는 전도판을 포함한 전력절감장치는 전력 모선에 단위 모듈로 연결하는 방법을 채택하고 있다.

한국등록특허 제994817호(2012.05.25.공고) "전기에너지 최적화 장치"

본 발명의 일 목적은 전력 전달 효율을 향상시키고, 전력 현황을 모니터링 할 수 있는 전력 절감 장치 및 전력 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.

상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 전력 모니터링 시스템은, 수배전반 내부에 구비되고, 전력 모선에 연결되어 전력을 측정하는 전력 모니터링 장치; 상기 전력 모니터링 장치로부터 측정된 전력에 대한 전력 정보를 수신하는 중계 장치; 및 상기 중계 장치로부터 전송된 전력 정보에 기초하여 전력 효율을 산출하는 전력 모니터링 서버를 포함하고, 상기 전력 모니터링 장치는, 상기 전력 모선에 연결되어 전압을 측정하고, 상기 전력 모선에 흐르는 전류를 측정하는 전력 측정 모듈; 상기 중계 장치를 통해 전송된 전력정보요청에 따라 상기 전력 측정 모듈에 전력 측정명령을 전달하고, 상기 전력 측정명령에 대응하여 측정된 상기 전력 정보를 상기 중계 장치에 전송하는 통신모듈; 및 상기 전력 측정 모듈에 병렬 연결되고, 상기 전력 모선에 흐르는 전력의 고주파 성분을 제거하여 전력 전송 효율을 향상시키는 전력 절감 장치를 포함하며, 상기 통신 모듈은 저전력 장거리 통신 기술인 LoRa 통신 기술을 이용하고, 상기 통신 모듈은, 상기 전력 정보를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터; 상기 아날로그디지털 컨버터에서 변환된 상기 디지털 신호를 설정된 순서에 따라 하나의 데이터로 취합하고, 취합된 데이터의 식별이 가능하도록 취합된 데이터를 시분할 처리하는 제어부; 상기 취합된 데이터 신호를 임시 저장하는 메모리; 및 상기 취합된 데이터 신호를 무선 송출하는 통신부;를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 전력 절감 장치는, 플라스틱 또는 금속소재의 상하부 케이스를 사용한 밀폐 하우징과; 상기 하우징 내부 중앙에 위치하여 내부 고분자-점토 나노복합체에서 발생하는 자력 에너지를 집적하기 위해 전원선과 각각 연결되는 구리 소재의 전도판과; 상기 전도판을 고정시키기 위한 절연성질의 받침절연판과; 상기 전도판에 축적된 자력 에너지를 외부로 전송하기 위한 전원선인 전선과; 상기 하우징 내부에서 전도판이 잠기도록 바닥을 채우고 있는 고분자-점토 나노복합체와; 고분자-점토 나노복합체 상부 공간부에서 세라믹 화합물의 자기(electro-magnetic)상호작용을 촉진시켜 주기 위해 하우징 내벽에 코팅된 상부 세라믹층과; 상기 자기상호작용 촉진 역할을 하도록 상부세라믹층과 연동하여 원적외선을 지속 방사하는 내부세라믹층이 상하 면에 코팅된 내부 덮개판; 및 상기 내부 덮개판을 일정 높이 공간부에 지지하기 위한 간격 유지봉을 포함할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 통신 모듈은, 초기 구동시 랜덤 대기시간을 설정하는 대기시간 설정부를 더 포함하고, 상기 통신부는 상기 랜덤 대기시간 동안 상기 데이터 신호의 무선 송출을 지연시키며, 상기 통신부는 상기 랜덤 대기시간 이후 제1 시점에서 상기 데이터 신호를 최초 송신하고, 상기 제1 시점을 기준으로 기 설정된 전송 주기에 기초하여 상기 데이터 신호를 주기적으로 무선 송출하고, 상기 대기시간 설정부는 상기 제어부의 부팅 과정에서 출력되는 리셋 신호에 응답하여 동작할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 대기시간 설정부는 상기 중계 장치로부터 상기 통신 모듈을 통해 데이터 수신 확인 신호를 수신하기 전까지, 기 설정된 갱신 주기에 따라 상기 랜덤 대기시간을 갱신하고, 상기 제어부는 상기 데이터 수신 확인 신호에 기초하여 리셋 오프 신호를 생성하며, 상기 대기시간 설정부는 상기 리셋 오프 신호에 기초하여 동작을 중지할 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 전력 모니터링 시스템은, 상기 전력 정보를 수신하여 디스플레이 하는 휴대용 단말을 더 포함하고, 상기 휴대용 단말은, 상기 휴대용 단말에 탈착 가능한 상태로 결합되어 상기 RoLa 통신 기술을 이용하여 상기 전력 정보를 수신하는 모듈형 수신부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 전력 모니터링 시스템은, 전력 전달 효율을 향상시키고, 전력 현황을 모니터링 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 절감 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 전력 절감 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1의 전력 절감 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 전력 모니터링 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 전력 모니터링 장치의 일 예를 나타내는 회로도이다.
도 7은 도 4의 전력 모니터링 장치의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 4의 전력 모니터링 장치의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 전력 모니터링 시스템에 포함된 통신 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 11은 도 10의 통신 모듈에서 데이터 신호를 전송하는 일 예를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

실시예들에서, 전력 절감 장치는, 플라스틱 또는 금속소재의 상하부 케이스를 사용한 밀폐 하우징과; 상기 하우징 내부 중앙에 위치하여 내부 고분자-점토 나노복합체에서 발생하는 자력 에너지를 집적하기 위해 전원선과 각각 연결되는 구리 소재의 전도판과; 상기 전도판을 고정시키기 위한 절연성질의 받침절연판과; 상기 전도판에 축적된 자력 에너지를 외부로 전송하기 위한 전원선인 전선과; 상기 하우징 내부에서 전도판이 잠기도록 바닥을 채우고 있는 고분자-점토 나노복합체와; 고분자-점토 나노복합체 상부 공간부에서 세라믹 화합물의 자기(electro-magnetic)상호작용을 촉진시켜 주기 위해 하우징 내벽에 코팅된 상부 세라믹층과; 상기 자기상호작용 촉진 역할을 하도록 상부세라믹층과 연동하여 원적외선을 지속 방사하는 내부세라믹층이 상하 면에 코팅된 내부 덮개판; 및 상기 내부 덮개판을 일정 높이 공간부에 지지하기 위한 간격 유지봉을 포함할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 절감 장치를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 전력 절감 장치의 일 예를 나타내는 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 전력 절감 장치(100)는 외부로의 도파가 차단된 금속 또는 플라스틱 하우징(10)의 내벽에 견운모 등을 주재로 회전전자파를 발산시키는 세라믹층(11)을 형성할 수 있다. 하우징(10)의 내부 공간에는 일정 높이의 간격유지봉(12)에 지지되는 내부 덮개판(20)이 안치될 수 있다. 내부덮개판(20)과 바닥판 사이의 자유공간에는 유도되는 회전전자파가 침투하는 전도판(30)이 받침 절연판(31)에 안치될 수 있다. 전도판(30)은 전원 연결 전선(33)과 연결토록 구성될 수 있다.

내부 덮개판(20)은 하우징(10)의 내벽과 일정 공간을 이루도록 하는 크기를 가지며, 내부 덮개판(20)은 하우징(10)의 바닥면과 중간 위치에 오도록 받침절연판(31)의 높이가 조정될 수 있다. 하우징(10)의 내부에는, 덮개세라믹층(21), 내부 덮개판(20)을 간격유지봉(12)에 결합시키는 나사(22), 전도판(30)을 받침절연판(31)에 나사 결합 고정시키는 나사(32), 전원 전력선과 콘센트로 연결하는 플럭(35), 및 하우징(10)의 덮개(14) 등이 더 구비될 수 있다.

전력 절감 장치(100)를 조립한 후나 조립하기 전에 세라믹층(11)이 가열되도록 한 후 출하할 수 있다. 가열에 따른 세라믹층(11) 자체의 공유결합과 결정화 파이결합이 활성화되면서 회전전자파가 생성될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 수많은 파장 형태로 내부에서 생성되고, 이들은 내부 덮개판(20)을 경유하여 공명흡수작용이 발생한다. 이는 내부 덮개판(20)이 금속판을 이룬 상태에서 상, 하면에 덮개세라믹층(21)을 이루고 있어, 금속판의 결정결합과 세라믹의 공유 결합 경계층에서 보다 많은 회전전자파가 생성되기에 서로 회전전자파의 발생작용이 폭발적으로 증가하는 요인이 될 수 있다. 즉, 세라믹층(11) 코팅 표면에서 발산되는 회전전자파는 자유공간에서 내부덮개판(20)의 덮개세라믹층(21)과 반사 및 흡수를 반복하면서 회전전자파로 변하는 변환운동이 연속적으로 일어나게 된다. 이 경우 내부 덮개판(20)은 하우징(10)의 내벽과 일정 공간을 이루도록 하는 크기를 가지도록 구성하였기에 내부덮개판(20)의 상하면을 따라 회전전자파가 흡수와 반복을 가능토록 하는 운동에너지를 지속적으로 발산토록 하는 작용을 한다. 그리고 받침절연판(31)은 전도판(30)의 위치가 바닥면과 덮개판(20)의 중앙 위치에 오도록 하였기에 전도판(30)으로 유도 흡수되는 회전전자파의 양을 극대화시킬 수 있다.

회전전자파는 내부덮개판(20)과 바닥면 사이의 자유공간에서 가장 활성화되므로 자유공간에 있는 전도판(30)으로 유도되고, 전도판(30)과 연결된 연결 전선(33)을 통해 전력선으로 흡수될 수 있다.

도 3은 도 1의 전력 절감 장치의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3에는 전력절감장치(100)의 설치 예가 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, 전력절감장치(100)는 변압기(TR)의 2차 측에 연결되는 수배전반(300) 내부에 구비되는데, 기중차단기(ACB)와 배선용 차단기(MCCB) 사이에 설치될 수 있다.

기중차단기(ACB; Air Circuit Breaker)는 누전이나 과부하 발생시 수배전반이 설치된 건물의 각 사용자 단위(예를 들어, 건물의 각 층별, 아파트 단지의 각 동)로의 전력 공급을 사전에 차단하여 누전이나 과부하로 인한 위험 발생을 미연에 방지할 수 있다. 기중차단기(ACB)는 저압 선로의 보호와 변압기(TR) 보호 역할을 담당하는데, 단락전류 차단, 지락전류 차단, 과부하전류 차단 및 저전압 차단 등의 역할을 할 수 있다.

또한, 누전이나 과부하가 없는 평시에 기중차단기(ACR)는 수배전반(300) 외부로부터 공급되는 전력을 전력 모선(310)을 통해 배분할 수 있다. 전력모선(310)은 삼상4선식, 삼상3선식 또는 단상 2선식이냐에 따라서 4개, 3개 또는 2개의 전선을 통해 전력절감장치(100)에 전기적으로 연결될 수 있다.

배선용 차단기(MCCB)는 전력모선을 통해 분배되는 전력을 각 사용자 단위(예를 들어, 건물의 각 층별) 즉, 부하로 공급하기 바로 전에 전력 공급을 사전에 차단하여 누전이나 과부하로 인한 위험 발생을 방지할 수 있다. 예를 들어, 배선용차단기(MCCB: Molded Case Circuit Breaker)는 과부하 및 단로 등의 이상 상태 발생시 자동적으로 전류를 차단하여 250V 이하의 저압 옥내 선로를 보호할 수 있다.

실시예들에서, 전력 모니터링 시스템은, 수배전반 내부에 구비되고, 전력 모선에 연결되어 전력을 측정하는 전력 모니터링 장치; 상기 전력 모니터링 장치로부터 측정된 전력에 대한 전력 정보를 수신하는 중계 장치; 및 상기 중계 장치로부터 전송된 전력 정보에 기초하여 전력 효율을 산출하는 전력 모니터링 서버를 포함한다. 상기 전력 모니터링 장치는, 상기 전력 모선에 연결되어 전압을 측정하고, 상기 전력 모선에 흐르는 전류를 측정하는 전력 측정 모듈; 상기 중계 장치를 통해 전송된 전력정보요청에 따라 상기 전력 측정 모듈에 전력 측정명령을 전달하고, 상기 전력 측정명령에 대응하여 측정된 상기 전력 정보를 상기 중계 장치에 전송하는 통신모듈; 및 상기 전력 측정 모듈에 병렬 연결되고, 상기 전력 모선에 흐르는 전력의 고주파 성분을 제거하여 전력 전송 효율을 향상시키는 전력 절감 장치를 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 전력 모니터링 시스템(400)은 전력 모니터링 장치(410), 중계 장치(420) 및 전력 모니터링 서버(430)를 포함할 수 있다.

전력 모니터링 장치(410)는 통신 기능과 전력 측정 기능을 가지며, 수배전반(300) 내부에 구비되며 가정 등에서 소비되는 실제 전력량을 측정하여, 실제 전력량을 유무선 통신망을 통해 중계 장치(420)에 전송할 수 있다. 전력 모니터링 장치(400)는 전력 절감 장치(100)를 포함하여 구성될 수 있다. 전력 모니터링 장치(400)의 구체적인 구성에 대해서는 도 5를 참조하여 후술하기로 한다.

중계 장치(410)는 복수의 전력 모니터링 장치(410)로부터 수신된 실제 전력량들을 전력 모니터링 서버(430)에 전송할 수 있다.

전력 모니터링 서버(430)는 전력 모니터링 장치(410)가 설치된 구역별 소비 전력량을 모니터링 하며, 전력 모니터링 장치(410)의 동작을 제어하며, 전력 절감 장치(100)에 의해 절감되는 소비 전력량을 산출할 수 있다.

도 5를 참조하면, 전력 모니터링 장치(410)는 외부 장치와의 통신을 수행하는 통신 모듈(411)과, 수배전반의 전력을 측정하는 전력 측정 모듈(412)을 포함할 수 있다. 통신 모듈(411)과 전력 측정 모듈(412)은 정보를 주고받을 수 있도록 통신 가능하게 연결될 수 있다.

통신모듈(411)은 중계 장치(420)로부터 수신한 전력정보요청에 따라 전력 측정 모듈(412)에 전력 측정명령을 전달할 수 있다.

전력 측정 모듈(412)은 수배전반(300)의 전력을 측정하고, 전력데이터를 통신 모듈(411)에 전송할 수 있다.

통신 모듈(411)은 이 전력데이터에 기초하여 전력정보를 중계 장치(420)에 전송한다.

통신 모듈(411)는 지그비 칩, WIFI 칩, PLC(Power Line Communication) 칩 중 어느 하나 또는 환경에 맞게 통신방식을 변경할 수 있도록 여러 개를 한꺼번에 구비할 수 있다. 통신 칩을 규격화하여 필요에 따라 지그비 칩을 꼽게 되면 지그비 통신이 가능하게 되며 WIFI 칩을 꼽을 경우 WIFI 통신도 가능하여, 다양한 통신 방식을 대응할 수 있다.

통신 모듈(411)는 안테나를 통해 수신된 아날로그 무선 신호를 디지털 신호로 복조하거나 전송하고자 하는 디지털 신호를 아날로그 무선 신호로 변조할 수 있다.

전력 측정 모듈(412)은 통신 모듈(411)로부터 수신된 전력 측정명령에 따라 수배전반(300)을 통해 옥내로 공급되는 전력을 측정할 수 있다.

전력 측정 모듈(411)은 도 3을 참조하여 설명한 전력 모선(310)(또는, 기중차단기(ACB)의 2차측)의 양단의 전압을 감지하고, 전력 모선(310) 중 어느 하나의 전원라인에 흐르는 전류를 감지함으로써 전력데이터를 산출할 수 있다. 전력 측정 모듈(411)은 전력값 대신에 전압값과 전류값을 통신 모듈(411)에 전송하는 것도 가능하다.

도 5는 도 4의 전력 모니터링 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 전력 모니터링 장치(410)는 전력 측정 모듈(412)을 구성하는 전압 감지부(44), 전류 감지부(45) 및 전력 제어부(492)를 포함할 수 있다.

전압 감지부(44)는 전력 모선(310)에 연결된 교류전원라인을 이용하여 전압을 감지할 수 있다. 전압 감지부(44)는 교류전원라인 양단의 전압을 감지할 수 있다.

전류 감지부(45)는 전력 모선(310)에 연결된 교류전원라인 중 어느 하나의 전원라인을 이용하여 전류를 감지할 수 있다.

또한, 전류 감지부(45)는 자기코어와 코일로 이루어진 전류센서를 포함할 수 있다. 이 전류센서는 자기코어에 코일을 감아 코일에 유기되는 기전력을 측정하는 방식으로 교류 전류를 감지할 수 있다. 예를 들어, 전류 감지부(45)는 CT 센서일 수 있다.

또한, 전류 감지부(45)는 교류전원라인 중 어느 하나의 전원라인에 직렬 연결된 저항으로 이루어진 전류센서를 포함할 수 있다. 이 전류센서는 저항양단에 전압을 측정하는 방식으로 교류전류를 감지할 수 있다.

전력 제어부(492)는 통신 제어부(491)로부터 수신된 전력 측정명령에 따라 옥내의 전력을 측정할 수 있다.

전력 제어부(492)는 전압 감지부(44)를 통해 전력 모선(310)에 연결된 교류전원라인 양단의 전압을 감지하고, 전류 감지부(45)를 통해 전력 모선(310)에 연결된 교류전원라인 중 어느 하나의 전원라인에 흐르는 전류를 감지함으로써 가전기기의 전력데이터를 산출할 수 있다. 이때, 전력 제어부(492)는 전력값 대신에 전압값과 전류값을 통신 제어부(491)에 전송하는 것도 가능할 수 있다.

또한, 전력 모니터링 장치(410)는 통신 모듈(411)을 구성하는 송수신부(46), 스위칭부(47), 전력 관리부(48), 전력 공급원(48a) 및 통신제어부(491)를 포함할 수 있다.

송수신부(46)는 안테나를 포함할 수 있다. 안테나는 지그비(Zigbee)나 와이파이(WIFI) 등의 무선 통신에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 인쇄회로기판 패턴형의 안테나로 이루어질 수 있다.

스위칭부(47)는 통신제어부(491)의 제어신호에 의해 전력 공급원(48a)에 전압을 공급하거나, 전력 공급원(48a)에 공급된 전압을 차단하는 역할을 수행할 수 있다.

전력 관리부(48)는 통신제어부(491)의 제어신호에 의해 전력 공급원(48a)의 전력 상태를 측정하고, 측정된 전력 상태에 기초하여 전력 상태 정보를 통신제어부(491)로 출력한다. 예를 들면, 전력 관리부(48)는 전력 공급원(48a)의 충전 상태를 체크하여 충전이 필요한지 만충인지를 판단하여 제어부(49)에 알려줄 수 있다.

전력 공급원(48a)은 전력 모니터링 장치(40)를 구동하기 위한 전력을 공급한다. 전력 공급원(48a)은 각종 충전 전지, 알칼리 축전지, 버튼 전지 또는 연료 전지 등이 될 수 있다.

통신제어부(491)는 전력 공급원(48a)에 대한 충전 기능을 수행할 수 있다. 통신제어부(491)는 전력 관리부(48)를 통해 전력 공급원(48a)의 전력 상태를 측정하여 충전이 필요한 경우에는 스위칭부(47)를 온 시켜 전력 공급원(48a)에 전원이 공급되게 하고, 충전이 필요없는 경우에는 스위칭부(47)를 오프시켜 전력 공급원(48a)에 전원 공급이 차단되게 한다.

통신 제어부(491)는 중계 장치(420)로부터 수신한 전력정보요청에 따라 전력 제어부(492)에 전력 측정명령을 전달하고, 전력 제어부(492)로부터 제공된 전력데이터를 제공받는다. 통신 제어부(491)는 이 전력데이터에 기초하여 전력정보를 중계 장치(420)에 전송할 수 있다.

통신 제어부(491)는 안테나를 통해 수신된 아날로그 무선 신호를 디지털 신호로 복조하거나 전송하고자 하는 디지털 신호를 아날로그 무선 신호로 변조할 수 있다.

도 6은 도 4의 전력 모니터링 장치의 일 예를 나타내는 회로도이다.

도 6을 참조하면, 전력 모니터링 장치(410)의 전압 감지부(44)는 교류전원라인(AC(+),AC(-))사이에 직렬 연결된 저항(R3)을 포함할 수 있다.

LR 회로(60)는 전압 감지부(44)에 인가되는 전압레벨을 낮추는 역할을 할 수 있다. 전력 제어부(492)는 저항(R3)의 양단 전압을 감지하는 것에 의해 전압을 감지할 수 있다.

또한, 전력 모니터링 장치(410)의 전류 감지부(45)는 자기코어(45a)와 코일(45b)로 이루어진다. 자기코어(45a)의 내부에는 교류전원라인(AC(+),AC(-)) 중에서 어느 하나의 교류전원라인(AC(-))이 관통하고, 자기코어(45a)의 일측에는 코일(45b)이 감겨 있다.

따라서, 자기코어(45a)를 관통하는 교류전원라인(AC(-))에 흐르는 교번전류에 의해 교류전원라인(AC(-)) 주위에는 동심원상으로 자속이 발생한다. 이 자속은 교류전원라인(AC(-))을 관통하는 자기코어(45a)의 내부를 통해 관통될 수 있다.

이때, 교번전류에 의해 유기되는 자속은 시간에 따라 변화하는 시변자속이므로 코일(45b)에는 전자유도법칙에 따라 유도기전력이 발생한다. 이 유도기전력은 A/D 변환부(70)에 의해 디지털 값으로 변환되어 전력 제어부(492)에 인가된다.

전력 제어부(492)는 이 디지털 값으로부터 교류전원라인(AC(-))에 흐르는 교류전류값을 연산한다. 이러한 방식으로 전력 제어부(492)는 전류 감지부(45)를 통해 가전기기(30)의 전류를 감지한다.

전력 제어부(492)는 전압 감지부(44)을 통해 감지된 전압과, 전류 감지부를 통해 감지된 전류를 이용하여 전력 데이터를 연산하고, 전력데이터를 통신 제어부(491)로 전송한다. 통신 제어부(491)는 전력데이터를 송수신부(46)를 통해 중계 장치(420)로 송신할 수 있다.

도 7은 도 4의 전력 모니터링 장치의 다른 일 예를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 전력 절감 장치(100)는 전력 제어부(492)에 병렬 연결될 수 있다.

일 실시예에서, 전력 제어부(492)는 전력 절감 장치(100) 및 전력 모선(310) 간을 연결시키거나, 연결을 차단시킬 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 전력 절감 장치(100)의 출력단(즉, 도 1을 참조하여 설명한 전원 연결 전선(33))과 전력 제어부(492)(또는, LR 회로(60))의 일단 사이에 연결된 스위치(SW)를 포함하고, 중계 장치(420)를 통해 전력 모니터링 서버(430)로부터 전송된 스위치 동작 명령에 따라 전력 제어부(492)는 스위치(SW)를 턴온 또는 턴오프시킬 수 있다.

전력 전송 효율을 향상시키기 위해 전력 절감 장치(100)는 전력 모선(310)에 연결되나, 전력 모선(310)의 측정된 전력이 일정시간 동안 변동이 없는 경우, 전력 제어부(492)(또는, 전력 모니터링 서버(430))는 스위치(SW)를 일정 시간동안 턴오프시키고 전력 모선(310)을 통해 흐르는 전력을 측정할 수 있다. 이후, 전력 제어부(492)는 스위치(SW)를 턴온시켜, 전력 절감 장치(100)와 전력 모선(310)을 연결시킬 수 있다.

이 경우, 전력 모니터링 서버(430)는 전력 절감 장치(100)에 의해 전력 절감 효율을 파악할 수 있다. 즉, 전력 절감 장치(100)가 연결된 구간의 평균 전력과, 전력 절감 장치(100)의 연결이 해제된 구간의 평균 전력을 비교함으로써, 전력 모니터링 서버(430)는 전력 절감 장치(100)의 효율을 모니터링 할 수 있다.

도 8은 도 4의 전력 모니터링 장치의 또 다른 일 예를 나타내는 도면이다.

도 3 및 도 8을 참조하면, 전력 모니터링 장치(410)는 주 전력 측정 모듈(412)(또는, 주 전력 제어부) 및 보조 전력 측정 모듈들(412_1, 412_2, 412_3)(또는, 보조 전력 제어부들)을 포함할 수 있다.

주 전력 측정 모듈(412)은 전력 모선에 연결되어 전압을 측정하고, 전력 모선에 흐르는 총 전류를 측정할 수 있다. 보조 전력 측정 모듈들(412_1, 412_2, 412_3)은 전력 모선에 전기적으로 연결된 배선용 차단기들(MCCB) 각각의 2차측에 연결되어 부하별 전류를 측정할 수 있다.

통신 모듈(411)은 중계 장치(420, 도 4 참조)를 통해 전송된 전력정보요청에 따라 주 전력 측정 모듈(412) 및 보조 전력 측정 모듈들(412_1, 412_2, 412_3)에 전력 측정명령을 전달하고, 전력 측정명령에 대응하여 측정된 전력 정보를 중계 장치(420)에 전송할 수 있다.

실시예들에서, 전력 모니터링 서버(430)는, 총 전류 및 부하별 전류를 기 설정된 기준 총 전류 및 기준 부하별 전류와 비교하고, 비교 결과에 기초하여 소비 전력을 절감시키는 절감 방안 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 기준 총 전류는, 현재 시점 이전에 측정된 총 전류 데이터, 및 전력 모니터링 장치(410)가 위치하는 특정 영역 내 다른 전력 모니터링 장치들에 의해 측정된 유사 총 전류 데이터들에 기초하여 설정될 수 있다. 유사하게, 기준 부하별 전류는, 현재 시점 이전에 측정된 부하별 전류 데이터, 및 상기 특정 영역 내 위치하는 다른 보조 측정 모듈들에 의해 측정된 유사 부하별 전류 데이터들에 기초하여 설정될 수 있다.

예를 들어, 기준 총 전류는 해당 전력 모니터링 장치(410)에서 측정된 총 전류를 시간에 따라 분석하여 도출될 수 있다. 예를 들어, 과거에 측정된 총 전류를 주야, 일, 주, 월, 등의 시간 구간으로 구분하여 평균함으로써, 도출될 수 있다. 다른 예를 들어, 해당 전력 모니터링 장치(410)가 아파트의 특정 가구(또는, 특정 가구 내 배전반)에 설치된 경우, 전력 모니터링 서버(430)는 해당 아파트의 유사한 가구들에 설치된 전력 모니터링 장치들로부터 전력 정보들을 획득할 수 있고, 획득된 전력 정보들을 평균하는 방식으로 기준 총 전류가 산출될 수 있다.

유사하게, 복수의 보조 전력 측정 모듈들(412_1, 412_2, 412_3) 각각에 대한 기준 부하별 전류는, 과거 부하별 전류 데이터 및 다른 가구에 설치된 보조 전력 측정 모듈들로부터 획득된 부하별 전류 데이터들에 기초하여 설정될 수 있다.

즉, 전력 모니터링 서버(430)는 과거의 총 소비 전력(또는, 전력 사용량) 및 과거의 부하별 소비 전력에 기초하여, 해당 가구의 소비 전력의 증감(특히, 증가)를 파악하거나, 유사 가구의 전력 소비 패턴과 비교하여, 해당 가구의 전력 사용의 문제점을 도출할 수 있다.

실시예들에서, 전력 모니터링 서버(430)는, 전력을 소비하는 전자기기별 소비 전력 패턴을 포함하고 기 설정된 전자기기별 전력 프로파일과, 총 전류와, 부하별 전류에 기초하여 해당 가구에 포함된 전자기기들 및 전기적 연결 관계를 추정할 수 있다. 여기서, 전기적 연결 관계는 전력 모선에 대한 전자기기들의 연결 관계를 나타내며, 절감 방안 정보는 전자기기들 중 적어도 하나에 대한 동작 상태 정보 및 전자기기들 중 적어도 하나에 대한 동작의 중지를 유도하는 동작 중지 유도 정보를 포함할 수 있다.

예를 들어, 냉장고는 주기적으로 동작하며, 전력 소비 패턴이 주기적으로 나타나며, 예를 들어, 부엌에 대응하는 제1 배선용 차단기와 전기적으로 연결될 수 있다. 이러한 가전 제품의 전력 소비 패턴(및 전력 소비량)에 관한 정보들을 포함하는 전력 프로파일이 기 설정되고, 지속적으로 갱신될 수 있다. 이 경우, 전력 모니터링 서버(430)는 해당 가구의 부하별(즉, 배선용 차단기별로 2차측에 연결된 부하들 각각에 대한) 전력의 변화에 기초하여, 해당 가구에 구비된 전자기기들 및 전자기기들의 연결 관계(즉, 어떤 배선용 차단기에 연결되는지 여부를 나타내는 관계)를 유추할 수 있다.

이후, 전력 모니터링 서버(430)는, 해당 가구에 포함된 전자기기들 각각의 소비 전력에 기초하여 해당 전자기기의 동작 여부를 나타내는 동작 상태 정보와, 전자기기들 각각의 소비 전력을 기준 소비 전력(예를 들어, 유사 가구에서 해당 전자기기에 사용되는 소비 전력 및 패턴)과 비교하여 해당 전자기기의 동작의 중지를 유도하는 동작 중지 유도 정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상태 정보 및 동작 중지 유도 정보는 별도의 유선 통신망을 통해 사용자 단말(미도시, 예를 들어, 해당 가구의 세대주가 소유하는 단말, 또는 전력 모니터링 서버(430)에 접속한 사용자 단말)에 메시지 형태로 제공될 수 있다.

실시예들에서, 전력 모니터링 시스템은 발광 장치(440)를 더 포함할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 발광 장치(440)는 배선용 차단기들 중 하나의 2차측에 연결되고, 중계 장치(420) 또는 전력 모니터링 장치(430)를 통해 절감 방안 정보에 대응하는 제어신호를 수신하며, 제어신호에 기초하여 특정 패턴을 가지고 빛을 발할 수 있다.

이와 달리, 전력 모니터링 시스템은 발광 장치(440) 대신 제어신호에 대응하여 동작하는 원격 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 원격 스위치는 배선용 차단기 및 발광 장치(예를 들어, 기존에 기 설치된 발광 장치로, 예를 들어, 거실 전등, 부엌 전등 등) 사이에 연결되고, 제어신호에 응답하여 주기적으로 턴온 및 턴오프(예를 들어, 10초간, 1초 주기로 턴온/턴오프)될 수 있다. 이 경우, 해당 가구에 존재하는 사용자는 전등의 점등을 통해 불필요한 전력 소비가 발생한 곳이 있음을 인지하고, 소비 전력을 절감시킬 수 있다. 즉, 발광 장치 등을 통해 사용자의 소비 전력 감소를 위한 행동을 유도할 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 전력 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다. 도 10은 도 9의 전력 모니터링 시스템에 포함된 통신 모듈의 일 예를 나타내는 블록도이다. 도 10에는 도 5를 참조하여 설명한 통신 모듈(411)의 일 예가 도시되어 있으며, 설명의 편의상, 도 10에서 통신 모듈(411) 내 일부 구성이 생략되어 도시되어 있다.

도 4 및 도 9를 참조하면, 도 9의 전력 모니터링 시스템은, 저전력 장거리 무선 통신 기술인 LoRa 통신 기술을 이용하고, 휴대용 단말(900)을 더 포함한다는 점에서, 도 4의 전력 모니터링 시스템과 상이하다.

통신 모듈(411)은 수집된 전력 정보를 무선 통신망을 통해 중계 장치(420)로 송신할 수 있다. 통신 모듈(411)은 무선 통신을 통해 데이터를 송신함에 있어 전력소모를 최소화할 수 있는 장거리 무선 통신망인 로라(LoRa) 통신을 이용하여 전력 정보들을 중계 장치(420)(또는, 중계 장치(420)에 구비된 로라 게이트웨이)로 송신할 수 있다.

휴대용 단말(900)은 전력 모니터링 장치(410)에서 송신되는 전력 정보를 수신하여 디스플레이 할 수 있다. 예를 들어, 휴대용 단말(900)은 스마트폰, PDA 또는 태블릿 피씨일 수 있다.

휴대용 단말(900)은 모듈형 수신부(910)를 포함할 수 있다. 모듈형 수신부(910)는 로라 무선통신을 통해 전력 모니터링 장치(410)(또는, ㅇ에 포함된 통신 모듈(411))에서 송신한 데이터 신호를 수신할 수 있다. 모듈형 수신부(910)는 휴대용 단말(900)에 탈착 가능한 상태로 결합되어 외부로부터 수신한 감지결과 데이터를 휴대용 단말(900)에 전달할 수 있다.

모듈형 수신부(910)는 데이터 송신용 단자를 포함하도록 형성되어, 데이터 송신용 단자가 휴대용 단말(900)에 형성된 데이터송신 케이블 결합홈에 결합될 수 있고, 휴대용 단말(900)은 모듈형 수신부(910)로부터 감지결과를 전달받아 화면에 출력할 수 있다. 여기서, 휴대용 단말(900)은 현장에서 관리하는 작업자가 소지한 단말일 수 있다.

휴대용 단말(900)은 모듈형 수신부(910)로부터 전달받은 감지결과를 휴대용 단말(900)의 저장공간에 저장할 수도 있다.

도 5 및 도 10을 참조하면, 통신 모듈(411)은, 전력 제어부(492)(또는, 전압 및 전류 감지부(44, 45))에서 측정된 전력 정보를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(A/D)와, A/D 컨버터(A/D)에서 변환된 데이터를 설정된 통신 프로토콜에 따라 취합하고, 취합된 정보를 내부 메모리에 저장하는 통신 제어부(491)와, 통신 제어부(491)에서 생성된 데이터를 PHY층 및 MAC층을 기반으로 한 상위 프로토콜과 애플리케이션을 통해 무선 송출하는 송수신부(46)를 포함할 수 있다.

한편, 통신 제어부(491)는 복수의 전력 정보들에 대한 디지털 신호를 설정된 순서에 따라 취합하는 멀티플렉서(1011)와, 멀티플렉서(1011)에서 제공되는 데이터의 식별을 위해 입력데이터의 시분할 처리하는 타이머(1013)와, 데이터를 ISP(In System Program) 방식을 이용하여 메모리(1017)에 저장하는 ISP 회로(1015)로 구성된다.

또한, 통신부(130)는 PHY 층과 MAC 층을 기반으로 상위 프로토콜을 형성하는 MAC(133)과, 상위 프로토콜을 토대로 메모리(127)에 저장된 데이터를 CCS(chirp spread spectrum) 변조를 수행하여 장거리 무선 송출하는 송신회로(135)로 이루어진다.

송수신부(46)의 MAC(1033)은 저전력과 응답특성에 따라 선택 할 수 있는 클래스 A, 클래스 B, 및 클래스 C의 3종으로 구성될 수 있다. 클래스 A는 송수신부(46)의 저전력 특성 극대화를 위해 송수신부(46) 주도의 상향 통신에 최적화되어 있다. 송수신부(46)는 송신할 데이터가 있을 때만 상향 데이터를 발생하고, 하향 데이터는 상향 데이터를 수신한 경우에만 가능하며, 상향데이터 수신 후 일정시간 후 미리 정의된 채널로 하향 데이터를 송신할 수 있다.

클래스 B는 하향 데이터 송신을 위한 별도의 창을 추가하여, 예정된 시각에서 중계 장치(420)가 주도하는 하향데이터 통신이 가능할 수 있다. 또한, 저전력과 주기적인 하향데이터 유무 확인을 위한 저전력을 위해 송수신부(46)와 중계 장치(420)간 동기를 위한 비컨을 사용할 수 있다.

클래스 C는 상하향 데이터 송수신 창을 항상 열어둔 상태로서, 송신하지 않는 순간에는 늘 수신이 가능할 수 있다. 다만, 클래스 C는 가장 많은 전력을 소모하는 방법으로서 통신 모듈(411)에 별도의 전원이 공급되는 경우 적용될 수 있다.

통신 모듈(411)은 A/D 컨버터(A/D)를 통해 전류 및 전압의 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환한다. 이후, 각 디지털 신호는 멀티플렉서(1011)를 이용하여 전력 제어부(492)의 순서 또는 기 설정된 순서에 따라 데이터를 접수한다.

즉, 복수의 전력 제어부(492, 492_1, 492_2, 492_3, 도 8 참조)로부터 접수되는 데이터는 하나의 데이터로 가공되는데, 하나의 데이터는 각 전력 제어부의 출력데이터가 순차적으로 입력되어 형성됨에 따라, 출력데이터는 반드시 설정된 순서에 입각하여야 한다. 따라서, 통신 모듈(411)에 접속되는 전력 제어부(492)의 순서를 고정하거나, A/D 컨버터(A/D)의 포트를 기준으로 순서를 정의해야 할 것이다.

따라서, 멀티플렉서(1011)는 A/D 컨버터(A/D)로부터 제공되는 데이터를 설정된 순서에 따라 접수하며, 이때 타이머(1013)를 통해 데이터의 식별이 가능하도록 시분할 신호처리한다. 이와 같이 가공된 데이터는 ISP 회로(1015)에 의해 메모리(1017)로 저장되며, In System Program 방식에 따라 데이터 저장이 이루어진다.

이후, 송수신부(46)는 메모리(1017)에 저장된 데이터를 로라 통신 프로토콜에 따라 송출하는 것이다.

실시예들에서, 통신 모듈(411)는 초기 구동시 랜덤 대기시간을 설정하는 대기시간 설정부(1019)를 더 포함할 수 있다. 대기시간 설정부(1019)는 통신 제어부(491)의 부팅 과정에서 통신 제어부(491)에서 출력(또는, 생성)되는 리셋 신호에 응답하여 동작할 수 있다. 이 경우, 송수신부(46)는 랜덤 대기시간 동안 데이터 신호의 무선 송출을 지연시키며, 송수신부(46)는 랜덤 대기시간 이후 제1 시점에서 데이터 신호를 최초 송신하고, 제1 시점을 기준으로 기 설정된 전송 주기에 기초하여 데이터 신호를 주기적으로 무선 송출할 수 있다. 예를 들어, 랜덤 대기시간은 0 내지 60초 사이의 시간이고, 전송 주기는 5분, 10분, 30분, 60분 등일 수 있다. 랜덤 대기시간은 전송 주기의 10분의 1 이하일 수 있다.

예를 들어, 통신 모듈(411)가 설치된 특정 지역(예를 들어, 아파트 단지)에서 정전이 발생하고, 전원이 복구되면서, 통신 모듈(411)를 포함하는 복수의 정보수집부들이 동시에 동작하면서 데이터 신호를 동시에 전송할 수 있다. 즉, 특정 지역에 설치된 정보수집부들에 동시에 전원이 인가되어 켜질 수 있다. 다른 예를 들어, 정해진 특정 시각에 정보수집부들이 동시에 데이터 신호를 전송할 수 있다.

이 경우, 중계 장치(420) 및 전력 모니터링 서버(430)에 과부하가 걸리게 되고, 데이터 신호의 적어도 일부는 손실될 수 있다. 통신 모듈(411)에서는 중계 장치(420) 또는 전력 모니터링 서버(430)에서 응답이 없으므로, 데이터 신호에 대한 전송이 실패한 것으로 간주하고, 데이터 신호의 재전송을 반복적으로 시도할 수 있다. 이 경우, 중계 장치(420) 및 전력 모니터링 서버(430)에는 보다 과부하가 걸리게 될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 통신 모듈(411)는 통신 모듈(411)의 초기 실행시 랜덤 대기시간을 적용할 수 있다.

예를 들어, 통신 모듈(411)는 리셋 신호를 출력할 수 있으며, 초기 설정값에 따라 초기 부팅시에는 제1 전압 레벨(예를 들어, 인에이블 상태)을 가지는 리셋 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 대기시간 설정부(1019)는 제1 전압 레벨의 리셋 신호에 응답하여 랜덤 대기시간을 설정할 수 있다. 즉, 대기시간 설정부(129)는 0 내지 60초 사이에서 랜덤으로 대기시간을 선택할 수 있다.

예를 들어, 00시 00분 00초에 LoRa 통신 모듈(100)가 부팅되고, 대기시간이 대기시간 설정부(1019)에 의해 15초로 설정된 경우, 송수신부(46)는 00시 00분 15초에 데이터 신호를 전송할 수 있다.

이후, 최초 데이터 신호의 전송이 성공적으로 이루어진 경우, 송수신부(46)는 최초 데이터 신호를 성공적으로 송출한 시점을 기준으로 하여, 기 설정된 전송주기마다 데이터 신호를 송출할 수 있다. 예를 들어, 전송주기가 20분으로 설정된 경우, 송수신부(46)는 최초 데이터 송신 시점인 00시 00분 15초를 기준으로 하여, 00시 20분 15초, 00시 40분 15초, 01시 00분 15초 등에 데이터 신호를 전송할 수 있다.

일 실시예에서, 대기시간 설정부(1019)는 중계 장치(420)로부터 데이터 신호의 송출에 대응하는 데이터 수신 확인 신호를 수신하기 전까지, 기 설정된 갱신 주기에 따라 랜덤 대기시간을 갱신할 수 있다. 여기서, 통신 제어부(491)는 데이터 수신 확인 신호를 수신하기 전까지 제1 전압 레벨을 가지는 리셋 신호를 출력하며, 데이터 수신 확인 신호를 수신하는 경우 제2 전압 레벨을 가지는 리셋 신호, 또는, 리셋 오프 신호를 생성 및 출력할 수 있다. 이 경우, 대기시간 설정부(1019)는 리셋 오프 신호에 기초하여 동작(또는, 랜덤 대기신호의 생성 및 출력)을 중지할 수 있다.

일 실시예에서, 송수신부(46)는, 데이터 신호를 최초 정상적으로 송신한 이후에, 전송 주기에서 기준 시간 범위 내의 임의의 시점에서 데이터를 전송할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(46)는 기 설정된 시간에서 -10 내지 +10초의 임의의 구간에서 데이터 신호를 전송할 수 있다.

송수신부(46)는 직전 데이터 전송 완료 이후에, 무작위 시간동안 다음 데이터의 전송을 대기할 수 있다. 즉, 송수신부(46)는 직전 데이터가 전송 완료될 때까지 대기한 후 연속된 데이터가 전송될 경우 직전 데이터 전송 후 10초 내지 15초 사이에서 대기 후 다음 데이터를 전송하도록 할 수 있다. 예를 들어, 송수신부(46)는 12시 12분 10초와 12시 12분 12초에 서버 메시지 전송이 발생하면, 처음 이벤트는 12시 12분 20초 ~ 25초 사이 랜덤하게 전송하고, 다음 데이터는 직전 데이터 전송이 끝난 후, 10초 ~ 15초 추가적으로 대기 후 전송할 수 있다.

도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 통신 모듈(411)은 초기 동작시 또는 주기적인 데이터 전송시 적어도 1회 랜덤 대기시간을 부여하여 다른 통신 모듈들과의 동시 전송을 회피할 수 있다. 또한, 통신 모듈(411)은 전송 주기에 따른 주기적인 전송시에도, 허용 시간 범위(예를 들어 -10초 내지 +10초) 사이에서 전송 주기를 임의로 변경하면서, 데이터 신호를 전송할 수 있다. 따라서, 통신 모듈들의 데이터 신호의 동시 전송에 기인한 중계 장치(420) 및 전력 모니터링 서버(430)의 부하를 감소시킬 수 있다.

도 11은 도 10의 통신 모듈에서 데이터 신호를 전송하는 일 예를 나타내는 도면이다. 도 11에는 시간 경과에 따라 복수의 전력 모니터링 장치들(410_1, 410_2, 410_3)에서 데이터 신호들이 전송되는 과정이 도시되어 있다. 전력 모니터링 장치들(410_1, 410_2, 410_3)은 동일한 지역(예를 들어, 하나의 아파트, 또는, 하나의 아파트 단지)에 설치되고, 동일한 중계 장치(420)와 연결될 수 있다.

도 11을 참조하면, 제1 전력 모니터링 장치(410_1)가 0초에서 데이터 신호를 송신하고, 이에 대응하여 데이터 수신 확인 신호(ACK)를 수신하며, 이에 따라, 0초를 기준으로 전송 주기(TC)에 기초하여 제1 시점(T1), 제2 시점(T2) 등에 데이터 신호를 주기적으로 전송할 수 있다.

제2 전력 모니터링 장치(410_2)는 설정된 제1 랜덤 대기시간(T_RAN1)에 따라 0초를 피해 제3 시점(T3)에 데이터 신호를 전송하며, 이에 대응하는 데이터 수신 확인 신호(ACK)를 수신하여, 제3 시점(T3)을 기준으로 전송 주기(TC)에 기초하여 제4 시점(T4), 제5 시점(T5) 등에 데이터 신호를 주기적으로 전송할 수 있다.

제3 전력 모니터링 장치(410_3)는 설정된 제1 랜덤 대기시간(T_RAN1)에 따라 제3 시점(T3)에 데이터 신호를 전송하였으나, 제2 전력 모니터링 장치(410_2)와 데이터 신호의 전송 시점이 중복되어, 데이터 수신 확인 신호(ACK)를 수신하지 못할 수 있다. 이 경우, 리셋 신호는 제1 전압 레벨(또는, 인에이블 상태)를 유지하므로, 대기시간 설정부(1019)는 랜덤 대기시간을 제2 랜덤 대기시간(T_RAN2)으로 갱신하고, 제3 전력 모니터링 장치(410_3)는 제6 시점(T6)에 데이터 신호를 전송할 수 있다. 이후, 데이터 수신 확인 신호(ACK)를 수신함에 따라, 제3 전력 모니터링 장치(410_3)는 제6 시점(T6)을 기준으로 전송 주기(TC)에 기초하여 제7 시점(T7) 등에 데이터 신호를 주기적으로 전송할 수 있다.

본 발명은 전력 절감 장치 및 전력 모니터링 시스템 등에 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 것이다.

100: 전력 절감 장치
410: 전력 모니터링 장치
420: 중계 장치
430: 모니터링 서버

Claims (5)

1. 수배전반 내부에 구비되고, 전력 모선에 연결되어 전력을 측정하는 전력 모니터링 장치;
   상기 전력 모니터링 장치로부터 측정된 전력에 대한 전력 정보를 수신하는 중계 장치; 및
   상기 중계 장치로부터 전송된 전력 정보에 기초하여 전력 효율을 산출하는 전력 모니터링 서버를 포함하고,
   상기 전력 모니터링 장치는,
   상기 전력 모선에 연결되어 전압을 측정하고, 상기 전력 모선에 흐르는 전류를 측정하는 전력 측정 모듈;
   상기 중계 장치를 통해 전송된 전력정보요청에 따라 상기 전력 측정 모듈에 전력 측정명령을 전달하고, 상기 전력 측정명령에 대응하여 측정된 상기 전력 정보를 상기 중계 장치에 전송하는 통신 모듈;
   상기 전력 측정 모듈에 병렬 연결되고, 상기 전력 모선에 흐르는 전력의 고주파 성분을 제거하여 전력 전송 효율을 향상시키는 전력 절감 장치; 및
   보조 측정 모듈들의 측정단과 상기 전력 절감 장치의 출력단 사이에 연결된 스위치를 포함하며,
   상기 통신 모듈은 저전력 장거리 통신 기술인 LoRa 통신 기술을 이용하고,
   상기 통신 모듈은,
   상기 전력 정보를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 컨버터;
   상기 아날로그 디지털 컨버터에서 변환된 상기 디지털 신호를 설정된 순서에 따라 하나의 데이터로 취합하고, 취합된 데이터의 식별이 가능하도록 취합된 데이터를 시분할 처리하는 제어부;
   상기 취합된 데이터 신호를 임시 저장하는 메모리; 및
   상기 취합된 데이터 신호를 무선 송출하는 통신부;를 포함하고,
   상기 전력 절감 장치는,
   플라스틱 또는 금속소재의 상하부 케이스를 사용한 밀폐 하우징과;
   상기 하우징 내부 중앙에 위치하여 내부 고분자-점토 나노복합체에서 발생하는 자력 에너지를 집적하기 위해 전원선과 각각 연결되는 구리 소재의 전도판과;
   상기 전도판을 고정시키기 위한 절연성질의 받침절연판과;
   상기 전도판에 축적된 자력 에너지를 외부로 전송하기 위한 전원선인 전선과;
   상기 하우징 내부에서 전도판이 잠기도록 바닥을 채우고 있는 고분자-점토 나노복합체와;
   고분자-점토 나노복합체 상부 공간부에서 세라믹 화합물의 자기(electro-magnetic)상호작용을 촉진시켜 주기 위해 하우징 내벽에 코팅된 상부 세라믹층과;
   상기 자기상호작용 촉진 역할을 하도록 상부세라믹층과 연동하여 원적외선을 지속 방사하는 내부세라믹층이 상하 면에 코팅된 내부 덮개판; 및
   상기 내부 덮개판을 일정 높이 공간부에 지지하기 위한 간격 유지봉을 포함하며,
   상기 통신 모듈은, 초기 구동시 랜덤 대기시간을 설정하는 대기시간 설정부를 더 포함하고,
   상기 통신부는 상기 랜덤 대기시간 동안 상기 데이터 신호의 무선 송출을 지연시키며, 상기 통신부는 상기 랜덤 대기시간 이후 제1 시점에서 상기 데이터 신호를 최초 송신하고, 상기 제1 시점을 기준으로 기 설정된 전송 주기에 기초하여 상기 데이터 신호를 주기적으로 무선 송출하고,
   상기 대기시간 설정부는 상기 제어부의 부팅 과정에서 출력되는 리셋 신호에 응답하여 동작하며,
   상기 대기시간 설정부는 상기 중계 장치로부터 상기 통신 모듈을 통해 데이터 수신 확인 신호를 수신하기 전까지, 기 설정된 갱신 주기에 따라 상기 랜덤 대기시간을 갱신하고,
   상기 제어부는 상기 데이터 수신 확인 신호에 기초하여 리셋 오프 신호를 생성하며,
   상기 대기시간 설정부는 상기 리셋 오프 신호에 기초하여 동작을 중지하고,
   상기 전력 측정 모듈은, 상기 전력 정보가 제1 기준 시간을 초과하여 일정하게 유지되는 경우 제2 기준 시간 동안 상기 스위치가 턴오프 되도록 제어하고, 상기 스위치가 턴온된 제1 구간의 평균 전력과 상기 스위치가 턴오프된 제2 구간의 평균 전력을 비교하여 상기 전력 절감 장치의 효율을 산출하는,
   전력 모니터링 시스템.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 전력 정보를 수신하여 디스플레이 하는 휴대용 단말을 더 포함하고,
   상기 휴대용 단말은, 상기 휴대용 단말에 탈착 가능한 상태로 결합되어 상기 LoRa 통신 기술을 이용하여 상기 전력 정보를 수신하는 모듈형 수신부를 포함하는,
   전력 모니터링 시스템.

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