KR20030054343A - Ｇｐｓ 수신기를 이용한 동시간 전력 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동시간 전력계통 측정이 가능한 시스템에 관한 것으로, 전기 구동되는 설비의 3상 전압 및 3상 전류 측정을 통해 상기 설비의 전력계통을 점검하는 전력계통 측정 시스템에 있어서, GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나 및 수신된 상기 GPS 신호에 기초하여 기준 시간을 생성하는 하나의 마스터 시스템; 및 소정의 통신망을 통해 상기 마스터 시스템과 연결되어 있어 상기 마스터 시스템으로부터 상기 기준 시간을 전송받아 자신의 기준 시간을 동기화 시키며, 제어 신호 수신 및 측정된 상기 전기 구동 설비의 전력계통 정보를 상호 교환하는 하나 이상의 슬레이브 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 하여, 각종 전기 설비들의 전력계통을 동시간에 모두 점검할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＧＰＳ 수신기를 이용한 동시간 전력 측정 시스템{Wireless And Simultaneous Power Measuring System Using GPS Receiver}

본 발명은 전력 측정 시스템에 대한 것으로, 보다 구체적으로는, 다수개의 전력 측정 시스템을 사용하는 경우, 하나의 마스터 시스템에 GPS(Global Positioning System) 수신기를 설치하여 기준 클락을 생성하고 이를 다수개의 슬레이브 시스템으로 전송하여 전체 측정 시스템의 시간 동기화를 이루면서 전기 설비의 전력 측정을 무선으로 할 수 있는 GPS 수신기를 이용한 동시간 전력 측정 시스템에 관한 것이다.

변전소나 규모가 큰 공장의 경우 전력 계통을 분석하거나 계통을 감시하여필요한 정보, 즉 무효전력, 유효전력 및 역율 등의 정보를 획득할 때 여러대의 전력측정 시스템이 사용된다.

통상적으로, 전력 측정 시스템에서의 측정 전압 및 전류는 3상을 기준으로 하여 전류입력 3개 및 전압입력 3개를 입력으로 받아 필요한 정보를 시스템 내부의 디지털 제어기에서 계산하여 출력 또는 저장하는 형태로 구성되어 있다. 따라서,전력을 측정할 대상이 하나인 경우에는 기존의 장비 하나를 통해 측정할 수 있다.

그러나, 전력계통이 복잡한 계통에 대한 종합적인 분석 및 데이터 측정이 요구되는 경우가 많이 발생하고 있다. 특히, 변전소나 대형 공장 같은 곳에서는 그러한 종합적인 분석에 있어서 각 측정 시스템간의 시간 동기화를 통한 동시간 측정이 필요가 있다. 이러한 경우, 종래에는 단지 여러 대의 측정 시스템을 필요한 개소에 취부하여 측정하였다.

이러한 종래 방법에서의 문제점으로는, 여러 개의 대상을 측정할 때 동 시간대 측정이 불가능하다는 것이다. 통상적으로, 각 측정 장비에 기준 클락을 발생하는 크리스탈이 있고 각 크리스탈은 생산시 발진 주파수가 고정 되어 있긴 하지만, 온도, 충격, 진동, 전압 및 전기적 간섭 등에 의해 발진 주파수가 조금씩 변동되는 경우가 발생하며, 또한, 동일한 발진 주파수를 가진 크리스탈이라 하더라도 제조사 및 제작 공정에 따라 주파수가 일치하지 않기도 하다. 따라서, 기존의 다수개의 측정 장비를 이용하여 다수개 장소의 전력을 장시간 측정하게 되면 발진 주파수 변동에 의한 시간 변화로 인해 동 시간대의 측정이 불가능 하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기 언급한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 각각의 전력 측정 시스템의 시간 동기화를 위해 GPS 를 이용하며, GPS 수신기를 전체 전력 측정 시스템 모두에 설치하는 것이 아니라 하나의 마스터 시스템에 설치하여 기준 클락을 생성하고 상기 마스터 시스템 외의 다른 슬레이브 시스템에 전송하여 측정 시스템 전체의 시간 동기화를 이룸으로써 동 시간대 측정이 가능한 GPS를 이용한 동시간 전력측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 적용되는 GPS를 이용한 기준 클락 발생기의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 마스터 시스템의 내부 구성도이고,

도 3은 본 발명에 따른 슬레이브 시스템의 내부 구성도이며,

도 4는 본 발명에 따른 동시간 전력측정 시스템의 전체 구성도이다.

본 발명의 적절한 실시예에 따르면, 동시간 전력측정이 가능한 시스템이 제공되는데, 상기 시스템은, 전기 구동되는 설비의 3상 전압 및 3상 전류 측정을 통해 상기 설비의 전력계통을 점검하는 전력계통 측정 시스템에 있어서, GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나 및 수신된 상기 GPS 신호에 기초하여 기준 시간을 생성하는 하나의 마스터 시스템; 및 소정의 통신망을 통해 상기 마스터 시스템과 연결되어 있어 상기 마스터 시스템으로부터 상기 기준 시간을 전송받아 자신의 기준 시간을 동기화 시키며, 제어 신호 수신 및 측정된 상기 전기 구동 설비의 전력계통 정보를 상호 교환하는 하나 이상의 슬레이브 시스템으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 단지 예의 방법으로 상세히 설명하도록 한다. 후술하는 발명의 상세한 설명을 통해 본 발명의 장점 내지 특징이 보다 명확히 이해될 수 있을 것이며, 발명의 설명에 있어서 본 발명의 요지와 직접 관련되지 않는 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하겠다.

널리 알려져 있는 바와 같이, GPS는 지구상의 어느 곳이든지 방위 및 민간분야에서 염가로 고정도의 시간 및 주파수를 연속적으로 제공해 주고 있다.

현재 가장 널리 쓰이는 GPS 의 용도로는 4개의 위성을 선택하여 그들로부터의 시각 신호를 수신하여 각각의 거리를 측정하여 지표상의 위도 및 경도를 측정하여 정확한 위치를 파악하는 것이다.

본원에서는 GPS 가 공급하는 주파수를 수신하여 이를 타이밍 클락 신호 보정에 이용한다.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 GPS를 이용한 동시간 전력측정 시스템의 마스터 시스템에 존재하는 GPS 주파수를 이용한 기준 클락 발생기(100)의 구성이 도시되어 있다.

상기 기준 클락 발생기(100)는 GPS 로부터 GPS 신호(110)를 수신하여 이에 기초하여 마이크로프로세서(140)에서 상시로 크리스탈(130)의 발진 주파수를 교정하여 최종 기준 클락 신호를 얻는다.

한편, 상기 클락 발생기(100)에서 기준 클락 신호를 생성하는 방법은, 마이크로프로세서(140)에서 크리스탈(130)에서 발생되는 펄스 클락을 디지털 필터(120)를 통해 수신된 GPS 신호(110)에 기초하여 조정함으로써 기준 펄스를 생성한다.

상기 디지털 필터(120)는 수신되는 GPS 신호(100)의 지터의 영향 등을 줄이기 위해 설치한 것이다.

본 발명에 따른 GPS를 이용한 전체적인 동시간 전력측정 시스템은, 앞서 언급한 바와같이, 하나의 마스터 시스템 및 하나 이상의 슬레이브 시스템으로 구성되며, 상기 마스터 시스템에 상기 설명한 GPS를 이용한 기준클락 발생기(100)가 설치되고, 상기 마스터 시스템과 슬레이브 시스템 간에는 기본적으로 무선 디지털 통신을 통해 데이터를 교환하도록 설계된다. 상기 무선 디지털 통신 방법은 현재 국내외에서 사용중인 통상적인 방법을 사용하면 족하며, 본 발명의 특징이 아니므로 구체적인 설명은 생략하도록 하겠다.

그리고, 상기 마스터 시스템은 상기 기준클락 발생기를 통해 기준시간을 생성하여 이를 무선 통신망을 통해 각 슬레이브 시스템에 전달하여 시스템 전체의 시간 동기화가 이루어지도록 한다.

도 2를 참고하면, 상기 마스터 시스템의 내부 구성도가 개략적으로 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 마스터 시스템은, 전압 입력부(251) 및 전류 입력부(252)로부터 3상 전압 및 3상 전류를 입력받아 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터부(250), 상기 A/D 컨버터부(250)로부터 전압 및 전류 정보를 입력받아 이를 내부 기억장치(230)에 각 채널별로 저장하고, 원하는 분석 정보로 가공하여 출력부(240)를 통해 모니터(241)로 출력하는 등의 통상적인 전력계통 측정 시스템 구성에서, GPS 수신용 안테나(210)를 설치하고, 상기 GPS 수신용 안테나(210)로부터 수신된 GPS 신호를 통해 상기 도 1을 참고로 앞서 설명한 GPS 기준클락 발생 기능을 갖춘 설비가 더 설치된 구성으로 이루어져 있다.

그리고, 디지털 무선 송수신부(220)에서는 송수신용 안테나(260)를 통해 슬레이브 시스템측으로 상기 생성된 기준클락을 전송 또는 제어명령을 내리거나, 슬레이브 시스템과 측정데이터를 주고받는다.

도 3를 참고하면, 상기 슬레이브 시스템의 개략적인 구성도가 도시되어 있다.

도 3에 도시된 슬레이브 시스템은 앞서 도 2을 참고하여 언급한 통상적인 전력계통 진단 시스템의 구성과 유사하며, 도 2에 도시된 마스터 시스템과 유사한 기능을 하는 구성 요소에는 동일한 참조 번호를 사용하였다.

앞서 언급한 바와같이, 만일 모든 측정 시스템에 상기 마스터 시스템에서와 같이 GPS 수신기를 취부한다면, 이는 시스템 제작시 원가 상승의 원인이 될 것이다. 따라서, 본 발명에서는 상기 마스터 측정장치에만 GPS 수신장치를 취부하여 기준 시간을 만들어 낸 후, 이를 슬레이브 시스템으로 송신하여 각 슬레이브 시스템에서는 상기 마스터 시스템으로부터 수신한 기준 시간에 자신의 시간을 동기시킨다.

여기서, 각각의 슬레이브 시스템에서 상기 마스터 시스템으로 부터 받은 기준 클락에 기초하여 자신의 시간을 동기화 시키는 방법은, 예를들어, 슬레이브 시스템 내부의 기준클락 발생기에서 발생된 클락과 수신된 상기 기준 클럭의 비교를 통해 그 차이를 조정하여 일치시키는 등의 통상적인 동기화 방법을 사용할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 GPS를 이용한 동시간 전력측정 시스템의 전체 개략도로서, 도 4에는 설명의 편의를 위해 하나의 마스터 시스템(200)과 두 개의 슬레이브 시스템(300a, 300b)을 도시하였다.

도 4에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 GPS를 이용한 동시간 전력측정 시스템은 무선 통신망을 통해 구성되는 것이 바람직 하다.

상기 마스터 시스템(200)은 슬레이브 시스템(300a, 300b)의 기능을 통제하도록 구성하고, 슬레이브에서 측정된 데이터를 마스터측으로 받을 수 있도록 구성한다. 마스터 시스템(200)에서는 슬레이브 시스템(300a, 300b)에서 전달된 데이터를 전반적으로 분석 및 저장할 수 있는 기능을 수행한다. 또한, 설정 모드에 따라서, 슬레이브 시스템(300a, 300b)에서 측정된 전력 정보들도 자체적으로 분석 및 저장할 수 있도록 하는 것도 가능하다.

지금까지 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 GPS 신호를 이용한 동시간 전력 측정 시스템에 따르면, 규모가 큰 공장 등과 같은 장소에서 복수개의 측정 장비를 이용하여 여러 곳의 전력을 측정하는 경우 각 장비의 시간 동기화가 가능하게 됨으로써, 전체 시스템의 시간 동기화를 구현함으로써 동시간대 측정이 가능할 수 있다는 효과가 있다.

지금까지 설명은 본 발명의 이해를 위해 본 발명의 구체적 실시예를 들어 본발명의 원리 및 특징을 설명하였으나 본 발명의 범위는 이러한 실시예에 의하여 제한되지 않는다. 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 첨부한 특허청구범위의 범주 및 정신을 벗어나지 않고 본 발명은 다양하게 수정 및 변형할 수 있다.

Claims (2)

1. 전기 구동되는 장비들 각각의 3상 전압 및 3상 전류 측정을 통해 상기 장비들의 각각의 전력계통을 점검하는 전력계통 측정 시스템에 있어서,

   GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나 및 수신된 상기 GPS 신호에 기초하여 기준 시간을 생성하는 하나의 마스터 장치; 및

   소정의 통신망을 통해 상기 마스터 장치와 연결되어 있어 상기 마스터 장치로부터 상기 기준 시간을 전송받아 자신의 기준 시간을 동기화 시키고, 제어 신호를 수신하며, 측정된 상기 전기 구동 설비의 전력계통 정보를 상기 마스터 장치와 상호 교환하는 복수개의 슬레이브 장치로 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호를 이용한 동시간 전력계통 진단 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 소정의 통신망은 무선 통신망인 것을 특징으로 하는 시스템.