KR102298641B1 - 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템 - Google Patents

신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템이 개시된다. 본 발명의 3상 트랜스포머 결선 변환 장치는 전력선 상의 전력선 신호를 입력받는 입력부, 전력선 및 중성선의 선로 상에 설치되는 복수의 릴레이 및 상기 전력선 신호의 신호대잡음비(SNR)를 검출하고, 상기 검출된 신호대잡음비에 따라 상기 복수의 릴레이를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 제어부를 포함한다.

Description

신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템{3-phase transformer wiring conversion device and system using signal-to-noise ratio}
본 발명은 결선 변환 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선 통신(PLC) 현장 상황에 따른 PLC 모뎀의 신호대잡음비(SNR)을 이용하여 3상 트랜스포머의 결선을 변환시키는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템에 관한 것이다.
전력선 통신(Power Line Communication, PLC)은 일반가정이나 사무실에 전기를 공급하는 전력선을 이용하여 음성과 문자데이터, 영상 등을 전송하는 기술로써, 전화선 없이 전기 플러그만 꽂으면 초고속 인터넷 통신은 물론 인터넷 전화(VoIP), 홈네트워킹, 홈오토메이션, 원격검침에 이르기까지 다양한 활용이 가능하다.
현재 가정에서 흔히 쓰는 전류는 주파수 60Hz 대역이고, 전압이 100V 또는 220V이다. 전력선 통신은 60Hz 이외의 주파수대역, 즉 1~30MHz 주파수대역에 통신 신호를 실어 보냄으로써 초고속 통신을 가능하게 한다. 여기서 전력선을 타고 온 통신 신호는 변압기 주변에 설치된 라우터와 댁내에 설치된 모델을 통해 전력과 통신 신호가 분리되어 최종사용자가 전력선을 타고 온 통신 서비스를 이용할 수 있도록 지원한다.
이러한 전력선 통신은 기존 광통신 케이블망을 이용한 초고속 인터넷 서비스 설비비용의 60~70%만으로 사용할 수 있으며, 회선 사용료를 거의 낼 필요가 없어 통신요금도 크게 줄어든다는 장점이 있다. 또한 별도의 배선공사 없이 가정에 이미 구축된 전력선을 사용하여 홈네트워킹을 구현할 수 있다. 일반 사업장에서도 비용 부담이 큰 근거리 통신망(LAN)을 별도로 설치할 필요가 없다.
상술된 바와 같이 전력선 통신은 설비비의 절감과 설치의 편의성에 힘입어 활용도가 높다는 점에서 수년간 활발하게 연구되고 있으나 임피던스와 잡음 특성이 시스템의 적용 위치와 시간에 따라 변화하게 되어 이로 인한 시스템의 성능 변화가 크게 나타남으로써 상용화가 어려운 문제점을 가지고 있다.
한국등록특허공보 제10-1264253호(2013.05.22.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력선 통신 현장의 주변 잡음 및 전력선 환경에 따라 3상 트랜스포머 결선을 변환하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치는 전력선 상의 전력선 신호를 입력받는 입력부, 전력선 및 중성선의 선로 상에 설치되는 복수의 릴레이 및 상기 전력선 신호의 신호대잡음비(SNR)를 검출하고, 상기 검출된 신호대잡음비에 따라 상기 복수의 릴레이를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 제어부를 포함한다.
또한 상기 제어부는, 상기 PLC(Power Line Communication) 모뎀 내부에 구비된 3상 트랜스포머에 인입된 전력선 신호의 신호대잡음비를 검출하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위보다 높으면 3상 4선식 Y결선 방식으로 결선하고, 상기 기준 범위에 포함되면 3상 3선식 오픈델타(Open-△)결선 방식으로 결선하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 기 설정된 기준 범위는, 신호대잡음비가 30.00dB 내지 73.99dB 인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 제어부는, 상기 신호대잡음비가 기 설정된 횟수만큼 연속적으로 검출되는 범위에 해당하는 결선 방식으로 상기 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템은 3상의 트랜스포머 및 회로 소자로 구성되고, R, S, T 상의 전력선 및 중성선을 포함하는 3상 트랜스포머 결선 회로 및 상기 3상 트랜스포머 결선 회로와 연결되어 상기 3상 트랜스포머 결선 회로의 결선을 제어하는 3상 트랜스포커 결선 변환 장치를 포함하되, 상기 3상 트랜스포머 결선 변환 장치는, 전력선 상의 전력선 신호를 입력받는 입력부, 전력선 및 중성선의 선로 상에 설치되는 복수의 릴레이 및 상기 전력선 신호의 신호대잡음비(SNR)를 검출하고, 상기 검출된 신호대잡음비에 따라 상기 복수의 릴레이를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 3상 트랜스포머 결선 회로는, R, S, T 상의 전력선 및 N 상의 중성선 상에 구비되고, PLC 칩(chip)의 증폭기의 출력과 임피던스 매칭을 하는 매칭용 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 3상 트랜스포머 결선 회로는, R, S, T 상의 전력선 상에 구비되고, PLC 커플링 커패시터의 방전을 하는 방전용 저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템은 전력선 통신 현장의 주변 잡음 및 전력선 환경에 따라 3상 트랜스포머 결선을 변환하여 전력선 통신을 원활하게 할 수 있도록 한다.
특히 결선 방식을 제어 신호만으로 변경 가능하여 누구나 손쉽게 결선을 변경할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 3상 트랜스포머 결선 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3상 트랜스포머 결선 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모뎀의 신호대잡음비를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호대잡음비의 변화를 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 당업자에게 자명하거나 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1의 3상 트랜스포머 결선 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 2(a)는 3상 4선식 Y결선을 나타내는 도면이고, 도 2(b)는 3상 3선식 오픈델타(Open-△)결선을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템(이하 ‘결선 변환 시스템’이라 함)은 전력선 통신 현장의 주변 잡음 및 전력선 환경에 따라 3상 트랜스포머 결선을 변환한다. 이를 위해 결선 변환 시스템은 3상 트랜스포머 결선 변환 회로(이하 ‘결선 변환 회로’라 함)에 3상 트랜스포머 결선 변환 장치(이하 ‘결선 변환 장치’라 함)(100)가 연결되어 결선 변환을 제어하는 구조를 가진다.
결선 변환 회로는 3상의 트랜스포머(210) 및 저항, 커패시터 등과 같은 회로 소자로 구성되고, R, S, T 상의 전력선 및 중성선(N상)을 포함한다. 이때 결선 변환 회로는 R, S, T 상의 전력선 및 N 상의 중성선 상에 구비되고, PLC 칩(chip)의 증폭기의 출력과 임피던스 매칭을 하는 매칭용 저항(220)을 포함하고, R, S, T 상의 전력선 상에 구비되고, PLC 커플링 커패시터의 방전을 할 수 있도록 하는 방전용 저항(230)을 포함한다. 이러한 결선 변환 회로는 결선 변환 장치(100)에 의해 3상 4선식 Y결선으로 결선되거나, 3상 3선식 오픈 델타결선으로 결선될 수 있다.
결선 변환 장치(100)는 결선 변환 회로와 연결되어 결선 변환 회로의 결선을 제어한다. 결선 변환 장치(100)는 입력부(10), 제어부(30) 및 복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)를 포함하고, 저장부(70)를 더 포함할 수 있다.
입력부(10)는 전력선 상의 전력선 신호를 입력받는다. 입력부(10)는 PLC 모뎀 내부에 구비된 3상 트랜스포머(210)로부터 전력선 신호를 입력받을 수 있다. 여기서 입력부(10)는 PLC 모뎀으로부터 전력선 신호를 입력받는 실시예를 개시하고 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 위치의 전력선에서 전력선 신호를 입력받을 수 있다.
제어부(30)는 입력부(10)로부터 입력된 전력선 신호의 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR)를 검출한다. 즉 제어부(30)는 PLC 모뎀 내부에 구비된 3상 트랜스포머(210)에 인입된 전력선 신호의 신호대잡음비를 검출할 수 있다. 제어부(30)는 검출된 신호대잡음비에 따라 복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시킨다. 이때 제어부(30)는 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위를 기초로 결선 방식을 결정할 수 있다.
SNR 값(dB) 상태(status) 3상 트랜스포머 결선 방식
78.00 ~ GOOD level 4 3상 4선식 Y결선
75.50 ~ 77.99 level 3
74.00 ~ 75.49 BAD level 2
30.00 ~ 73.99
(기준 범위)		 level 1 3상 3선식 오픈델타결선
00.00 ~ 29.99 Disconnect 설치불가 -
제어부(30)는 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위보다 높으면 3상 4선식 Y결선 방식으로 결선하고, 기준 범위에 포함되면 3상 3선식 오픈델타결선 방식으로 결선한다. [표 1]과 같이, 제어부(30)는 level 2 내지 level 4에서 Y결선 방식으로 결선하고, level 1에서 오픈델타결선 방식으로 결선한다. 즉 제어부(30)는 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위보다 높으면 Y결선 방식으로 결선하고, 기 설정된 기준 범위에 포함되면 오픈델타결선 방식으로 결선한다. 여기서 기 설정된 기준 범위는 30.00dB 내지 73.99dB를 의미한다.
상술된 바와 같이 제어부(30)는 전력선 신호에 잡음이 없어 신호의 상태가 양호한 경우, 중성선을 사용하는 Y결선 방식을 채택하고, 전력선 신호에 잡음이 많아 신호의 상태가 불안정한 경우, 중성선을 사용하지 않는 오픈델타결선 방식을 채택하여 전력선 통신 주변 환경 및 잡음에 따라 원활한 전력선 통신을 할 수 있도록 한다.
또한 제어부(30)는 신호대잡음비가 기 설정된 횟수만큼 연속적으로 검출되는 범위에 해당하는 결선 방식으로 3상 트랜스포머(210) 결선을 변환시킨다. 이를 통해 제어부(30)는 전력선 통신 현장에서의 수신감도(SNR)에 따라 3상 트랜스포머(210) 결선 방식을 변환시켜 전력선 통신 환경을 기반으로 전력선 통신이 원활하게 되도록 지원한다.
제어부(30)는 검출된 신호대잡음비에 따라 복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시킨다. 제어부(30)는 Y결선 방식으로 결선하는 경우, 제1 릴레이(50a), 제2 릴레이(50b) 및 제3 릴레이(50c)를 닫아 R, S, T, N 상의 전력선이 서로 연결되도록 제어하고, 오픈델타결선 방식으로 결선하는 경우, 제1 릴레이(50a) 및 제2 릴레이(50b)를 닫고, 제3 릴레이(50c)를 열어 R, S, T 상의 전력선이 서로 연결되고, N상의 전력선이 오픈되도록 제어한다.
복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)는 전력선 및 중성선의 선로 상에 설치된다. 즉 복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)는 R, S, T 상의 전력선 및 N 상의 중성선 상에 구비된다. 복수의 릴레이(50a, 50b, 50c)는 제어부(30)의 제어신호에 따라 전력선 및 중성선을 개폐한다.
저장부(70)는 결선 변환 장치(100)를 구동하기 위한 프로그램 또는 알고리즘이 저장된다. 또한 저장부(70)는 제어부(30)로부터 검출된 신호대잡음비가 저장될 수 있다. 저장부(70)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기메모리, 자기 디스크 및 광디스크 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 3상 트랜스포머 결선 변환 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 3상 트랜스포머 결선 변환 방법(이하 ‘결선 변환 방법’이라 함)은 전력선 통신 현장의 주변 잡음 및 전력선 환경에 따라 3상 트랜스포머 결선을 변환하여 전력선 통신을 원활하게 할 수 있도록 한다. 결선 변환 방법은 결선 방식을 제어 신호만으로 변경 가능하여 누구나 손쉽게 결선을 변경할 수 있다.
S110 단계에서, 결선 변환 장치(100)는 전력선 신호를 입력받는다. 결선 변환 장치(100)는 3상 트랜스포머(210)의 내부에 구비된 PLC 모뎀으로부터 전력선 신호를 입력받을 수 있다.
S120 단계에서, 결선 변환 장치(100)는 전력선 신호의 신호대잡음비를 검출한다. 결선 변환 장치(100)는 PLC 모뎀의 내부에 구비된 3상 트랜스포머(210)에 인입된 전력선 신호의 신호대잡음비를 검출할 수 있다.
S130 단계에서, 결선 변환 장치(100)는 검출된 신호대잡음비를 이용하여 3상 트랜스포머 결선을 변환한다. 결선 변환 장치(100)는 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위를 기초로 결선 방식을 결정할 수 있다. 결선 변환 장치(100)는 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위보다 높으면 3상 4선식 Y결선 방식으로 결선하고, 기준 범위에 포함되면 3상 3선식 델타결선 방식으로 결선한다. 여기서 기 설정된 기준 범위는 30.00dB 내지 73.99dB를 의미한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 PLC 모뎀의 신호대잡음비를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 신호대잡음비의 변화를 나타내는 도면이다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 결선 변환 장치(100)는 도면에 도시되지 않았지만 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이를 통해 결선 변환 장치(100)는 PLC 모뎀의 MAC 주소(310)에 대한 신호대잡음비의 수치(320)를 출력할 수 있고, 신호대잡음비의 변화를 출력할 수 있다. 즉 결선 변환 장치(100)는 사용자가 신호대잡음비를 직관적으로 확인할 수 있도록 지원할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 장치에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 하드디스크, ROM, RAM, CD-ROM, 하드 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10: 입력부
30: 제어부
50: 릴레이
100: 3상 트랜스포머 결선 변환 장치

Claims (8)

  1. 전력선 상의 전력선 신호를 입력받는 입력부;
    전력선 및 중성선의 선로 상에 설치되는 복수의 릴레이; 및
    상기 전력선 신호의 신호대잡음비(SNR)를 검출하고, 상기 검출된 신호대잡음비에 따라 상기 복수의 릴레이를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 제어부;
    를 포함하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    PLC(Power Line Communication) 모뎀 내부에 구비된 3상 트랜스포머에 인입된 전력선 신호의 신호대잡음비를 검출하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 신호대잡음비가 기 설정된 기준 범위보다 높으면 3상 4선식 Y결선 방식으로 결선하고, 상기 기준 범위에 포함되면 3상 3선식 오픈델타(Open-△)결선 방식으로 결선하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기 설정된 기준 범위는,
    신호대잡음비가 30.00dB 내지 73.99dB 인 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 신호대잡음비가 기 설정된 횟수만큼 연속적으로 검출되는 범위에 해당하는 결선 방식으로 상기 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치.
  6. 3상의 트랜스포머 및 회로 소자로 구성되고, R, S, T 상의 전력선 및 중성선을 포함하는 3상 트랜스포머 결선 회로; 및
    상기 3상 트랜스포머 결선 회로와 연결되어 상기 3상 트랜스포머 결선 회로의 결선을 제어하는 3상 트랜스포커 결선 변환 장치;를 포함하되,
    상기 3상 트랜스포머 결선 변환 장치는,
    전력선 상의 전력선 신호를 입력받는 입력부;
    전력선 및 중성선의 선로 상에 설치되는 복수의 릴레이; 및
    상기 전력선 신호의 신호대잡음비(SNR)를 검출하고, 상기 검출된 신호대잡음비에 따라 상기 복수의 릴레이를 제어하여 3상 트랜스포머 결선을 변환시키는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 3상 트랜스포머 결선 회로는,
    R, S, T 상의 전력선 및 N 상의 중성선 상에 구비되고, PLC 칩(chip)의 증폭기의 출력과 임피던스 매칭을 하는 매칭용 저항;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 3상 트랜스포머 결선 회로는,
    R, S, T 상의 전력선 상에 구비되고, PLC 커플링 커패시터의 방전을 하는 방전용 저항;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 시스템.
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KR1020200113029A KR102298641B1 (ko) 2020-09-04 2020-09-04 신호대잡음비를 이용한 3상 트랜스포머 결선 변환 장치 및 시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101141095B1 (ko) * 2010-12-30 2012-05-03 주식회사 비엠일렉텍 와이 델타 결선절환수단을 구비한 전기차 배터리용 충전기
KR101264253B1 (ko) 2011-05-19 2013-05-22 한국전기연구원 저압 지중선로용 ３상 ｐｌｃ 커플러
KR20170125946A (ko) * 2015-03-12 2017-11-15 로베르트 보쉬 게엠베하 톱에서 감지 케이블 결함 검출을 위한 시스템 및 방법

Patent Citations (3)

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