KR20030070294A - 무선 검침용 전자식 전력량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 검침용 전자식 전력량계에 관한 것으로, 특히 유도형 전력량계가 가질 수 없는 여러가지 부가정보를 표시 및 저장할 수 있는 기능을 가지며, 외부와의 통신수단으로 탈부착이 가능한 무선모뎀을 장착하여 검침의 유지 및 관리가 용이하도록 한 무선 검침용 전자식 전력량계에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 전기 수용가에서 사용한 전력량을 검침하는 전자식 전력량계에 있어서, 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부와; 상기 전력량 검출부의 출력을 입력받아 전력량을 계산하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서로부터 계산된 전력량을 저장하는 메모리와; 상기 마이크로 프로세서와 무선통신하여 데이터를 송수신하는 무선 모뎀과; 상기 무선 모뎀으로부터 전력량값을 입력받아 무선으로 외부의 무선기기측으로 송신하거나 그 외부의 무선기기의 전력량값 요청신호를 수신하여 상기 무선 모뎀으로 그 전력량값 요청신호를 출력하는 안테나와; 전력선으로부터 교류를 직류로 변환하여 무선모뎀과 전력량검출부, 마이크로 프로세서에 전원을 공급하는 전원부와; 상기 마이크로 프로세서의 출력신호에 의해 전력량과 부가정보를 표시하는 표시부로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

무선 검침용 전자식 전력량계{ELECTRONIC WATT-HOUR METER OF WIRELESS METER READING}

본 발명은 무선 검침용 전자식 전력량계에 관한 것으로, 특히 유도형 전력량계가 가질 수 없는 여러가지 부가정보를 표시 및 저장할 수 있는 기능을 가지며, 외부와의 통신수단으로 탈부착이 가능한 무선모뎀을 장착하여 검침의 유지 및 관리가 용이하도록 한 무선 검침용 전자식 전력량계에 관한 것이다.

일반적으로, 원격검침 전력량계는 펄스식 원격검침 전력량계와 유도형 전력량계에 무선 모듈을 부착한 형태의 원격검침 전력량계가 있다.

먼저, 펄스식 원격검침 전력량계는 유도형 전력량계에서 사용한 전력량에 따라 펄스선을 이용하여 외부로 전력량에 상응하는 펄스를 출력한다.

도 1은 종래의 펄스식 원격검침 전력량계의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시한 바와 같이 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부(11)와; 상기 전력량 검출부(11)의 전력량값을 저장하는 레지스터(12)와; 상기 레지스터(12)의 일정한 전력량이 저장되면 기계적인 접점을 이용하여 펄스선을 이용하여 외부로 펄스를 출력하는 펄스 발생부(13)로 구성된 것으로, 이와 같은 종래 기술을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

펄스식 전력량계에서 기존의 보통 전력량계와 동일한 방법으로 전력량을 검출하되 특히 펄스 발생 장치를 내장하여 외부로 전력량에 상응하는 펄스를 출력하는 기능을 가진다.

즉, 전력량 검출부(11)에서는 먼저 수용가로 들어온 전력선을 전류 코일을 이용하여 유도형 계량기의 아라고 원판에 와류 전류를 유도하고, 또한 전압 코일을 이용하여 발생한 전기장을 이용하여 와류전류와 전기장에 의한 힘으로 원판을 돌린다.

각각에 유기되는 전기량은 사용된 전기량에 비례하여 그 힘이 커지므로 전력량을 검출하게 된다.

상기 전력량은 원판에 연결된 축에 의하여 레지스터(12)로 연결되어 사용자나 검침원이 사용량을 볼 수 있도록 전력량을 표시하게 된다.

또한, 레지스터(12)와 연결된 펄스 발생부(13)에서는 일정한 전력량마다 기계적인 접점을 이용하여 외부로 펄스를 출력한다.

도 2는 종래의 원격검침 전력량계중 유도형 전력량계에 무선 모듈을 부착한 형태의 원격검침 전력량계의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부(21)와; 상기 전력량 검출부(21)의 전력량값을 저장하는 레지스터(22)와; 상기 레지스터(22)의 일정한 전력량이 저장되면 기계적인 접점을 이용하여 펄스선을 이용하여 외부로 펄스를 출력하는 펄스 발생부(23)와; 상기 전류, 전압코일을 통해 전원을 공급하는 전원부(24)와; 상기 전원부(24)의 전원공급을 제어하는 전원제어부(27)와; 상기 전원을 공급받아 펄스신호을 이용하여 현재 사용한 전력량을 검출하는 마이크로 프로세서(25)와; 상기 마이크로 프로세서(25)의 전력량을 저장하는 메모리(26)와; 전력량값 요청신호를 입력받아 상기 마이크로 프로세서(25)로 전력량값을 요청하여 전력량값을 수신하는 무선 모듈(28)과; 상기 무선 모듈(28)로부터 전력량값을 입력받아 무선으로 송신하거나 외부의 무선기기의 전력량값 요청신호를 수신하여 상기 무선 모듈로 그 전력량값 요청신호를 출력하는 안테나(30)와; 상기 무선 모듈의 송수신 과정을 표시하여 외부로 알려주는 표시부(29)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 종래 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전력량 검출부(21)는 먼저 수용가로 들어온 전력선을 전류 코일을 이용하여 유도형 계량기의 아라고 원판에 와류 전류를 유도하고, 또한 전압 코일을 이용하여 발생한 전기장을 이용하여 와류 전류와 전기장에 의한 힘으로 원판을 돌린다.

각각에 유기되는 전기량은 사용된 전기량에 비례하여 그 힘이 커지므로 전력량을 검출하게 된다.

상기 전력량은 원판에 연결된 축에 의하여 레지스터(22)로 연결되어 사용자나 검침원이 사용량을 볼 수 있도록 전력량을 표시하게 된다.

또한, 상기 레지스터(22)와 연결된 펄스 발생부(23)에서는 일정한 전력량마다 기계적인 접점을 이용하여 펄스선측으로 펄스를 출력하고, 또한, 마이크로 프로세서(25)측으로도 펄스를 출력한다.

이에, 상기 마이크로 프로세서(25)는 입력된 펄스신호를 이용하여 현재 사용한 전력량을 검출하며 그 마이크로 프로세서(25)와 연결된 메모리(26)를 이용하여 전력량을 저장한다.

이때, 전원부(24)는 전력선에서 전원을 입력받아 내부의 전자 회로부에서 사용할 전원을 생성하며, 무선 모듈(28)로 연결되는 전원은 전원제어부(27)를 통하여 공급된다.

한편, 마이크로 프로세서(25)는 무선 모듈(28)과 연결하여 무선 통신 기능을 수행한다.

외부의 무선기기에서 전력량값을 요청하면, 무선 모듈(28)의 무선 송신부(28b)가 이것을 디지털 신호로변환하여 무선 수신부(28a)를 통하여 마이크로 프로세서(25)에 전달하고, 그 마이크로 프로세서(25)는 해당 데이터를 무선 송신부(28b)로 보내면, 안테나(30)를 통해 무선으로 송신한다.

이때, 상기 마이크로 프로세서(25)는 발광다이오드를 온/오프 시킴으로 표시부(29)측으로 현재 무선의 송수신 과정을 외부로 알려주는 기능을 수행한다.

그러나, 상기와 같이 동작하는 종래 장치는 펄스식 전력량계는 외부로 펄스를 출력하는 기능을 가지고 있으나 외부에서 또다른 단말장치를 이용하여 그 펄스를 입력으로 받아 원격 검침을 수행하였다.

이에 의해, 전력량계와 다른 단말장치를 연결하는 펄스선이 노출되어 각종 외란등이 발생할 수 있으며,또다른 장치를 설치할 공간이 필요하는 등의 어려움이 있다. 또다른 유형의 전력량계는 유도형 전력량계를 기반으로 하고 있어, 디지털 회로부의 설치면적에 많은 제약이 따르게 되어 다양한 표시값을 표현이나, 기타의 부가기능을 위한 회로부를 첨가하기가 곤란하며, 전체적인 크기도 기존 형태에서 벗어날 수가 없고, 무선 모듈이 내부에 장착되어 있어, 모듈의 교체등의 유지관리가 어려우며, 무선 방식이라도 무선 가능구간이 제한을 받는 오프-사이트 미터 리딩(OMR: Off-site Meter Reading)방식을 이용하는 경우가 대부분인데, OMR방식은 검침원이 도보나 교통수단을 이용하여 수용가 근처에서 검침용 단말장치를 가지고 계량기와 무선 통신으로 검침을 하는 방법이며, 이 역시 검침원이 필요하고, 검치용 단말장치의 관리에 따른 추가비용이 들어가는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 전류와 전압을 입력받아서 전력량을 마이크로 프로세서를 중심으로 하는 전자식 전력량계가 적산하고, 전력량계에 무선 모뎀을 부착하여, 검침원이 수용가를 일일이 방문하여 검침하지 않아도 일정한 기간마다 중계기를 통하여 다양한 부가정보를 포함한 전력량값을 자동으로 검침할 수 있는 오토메틱 미터 리딩(AMR: Automatic Meter Reading)방식을 사용하여 수용가의 사생활 보존과 계기가 사람이 검침하기 어려운 장소에 설치되어 있어도 검침이 용이한 장치를 제공한다.

또한, 무선 모뎀은 별도의 외부전원없이 전력량계에서 전원을 공급 받을 수 있는 탈부착이 간편한 구조를 가지고 있도록 한 무선 검침용 전자식 전력량계를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 펄스식 원격검침 전력량계의 구성을 보인 예시도.

도 2는 종래의 원격검침 전력량계의 전력량계의 구성을 보인 예시도.

도 3은 본 발명 무선 검침용 전자식 전력량계의 구성을 보인 예시도.

도 4는 본 발명 무선 검침용 전자식 전력량계의 탈부착이 가능한 무선모뎀을 보인 예시도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

31: 전력량 검출부 34: 전원부

35: 마이크로 프로세서 36: 메모리

37: 제1 광 송수신부 38: 무선모뎀

38a: 제2 광 송수신부 39: 표시부

40: 안테나

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기 수용가에서 사용한 전력량을 검침하는 전자식 전력량계에 있어서, 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부와; 상기 전력량 검출부의 출력을 입력받아 전력량을 계산하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서로부터 계산된 전력량을 저장하는 메모리와; 상기 마이크로 프로세서와 무선통신하여 데이터를 송수신하는 무선 모뎀과; 상기 무선 모뎀으로부터 전력량값을 입력받아 무선으로 외부의 무선기기측으로 송신하거나 그 외부의 무선기기의 전력량값 요청신호를 수신하여 상기 무선 모뎀으로 그 전력량값 요청신호를 출력하는 안테나와; 전력선으로부터 교류를 직류로 변환하여 무선모뎀과 전력량검출부, 마이크로 프로세서에 전원을 공급하는 전원부와; 상기 마이크로 프로세서의 출력신호에 의해 전력량과 부가정보를 표시하는 표시부로 구성한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 무선 검침용 전자식 전력량계의 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 전기 수용가에서 사용한 전력량을 검침하는 전자식 전력량계(50)에 있어서, 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부(31)와; 상기 전력량 검출부(31)의 출력을 입력받아 전력량을 계산하는 마이크로 프로세서(35)와; 상기 마이크로 프로세서(35)로부터 계산된 전력량을 저장하는 메모리(36)와; 상기 마이크로 프로세서(35)와 무선통신하여 데이터를 송수신하는 무선 모뎀(38a)과; 상기 무선 모뎀(38a)으로부터 전력량값을 입력받아 무선으로 외부의 무선기기측으로 송신하거나 그 외부의 무선기기의 전력량값 요청신호를 수신하여 상기 무선 모뎀(38a)으로 그 전력량값 요청신호를 출력하는 안테나(40)와; 전력선으로부터 교류를 직류로 변환하여 무선모뎀(38a)과 전력량검출부(31), 마이크로 프로세서(35)에 전원을 공급하는 전원부(34)와; 상기 마이크로 프로세서(35)의 출력신호에 의해 전력량과 부가정보를 표시하는 표시부(39)로 구성된 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 전자식 전력량계는 유도형 전력량계보다 정밀한 전력량계보다 정밀한 전력량 계측은 물론 여러가지 정보를 표시장치에 표시하거나 기억장치에 저장할 수 있는 다양한 부가기능을 가지면서, 제품 크기가 작아서 설치면적을 줄일 수 있는 등의 장점을 가지고 있다. 그리고, 일반적으로 원격으로 검침하는 방법에는 통신수단으로 사용되는 매체에 따라 전화선, 전용선, 전력선, 광 그리고 무선 등 다양한 방법이 제시되고 있으나, 각각의 경제성과 신뢰성, 그리고 보안성 등의 특성을 요구하므로 제품이나 시스템마다 적절한 방법이 사용되고 있다.

먼저, 전력량 검출부(31)는 전류와 전압을 받아서 전력량을 디지털 신호로 변환하면, 그 디지털 신호를 마이크로 프로세서(35)가 받아서 전력량을 계산한다.

이때, 계산된 전력량은 적산되어 표시부(39)에 표시되며, 메모리(36)에 저장된다.

상기 메모리(36)는 비휘발성 기억장치로서 정전이 되더라도 전력량을 잃어버리지 않는다.

본 발명의 전자식 전력량계(50)는 마이크로 프로세서(35)의 제어에 의하여 기본 기능인 현재 전력량 이외에도 다양한 부가정보, 예를 들어 시간대별 전력량, 시계기능 등을 기억하고 표시할 수 있는 기능을 가질 수 있는데, 표시부(39)에 표시되는 정보들은 간편한 프로그램의 수정에 의하여 표시주기와 표시순서, 표시내용등을 변경할 수 있다.

또, 일정기간의 시간당 사용 전력량을 계산하여, 메모리(36)에 저장하며 이를 로드 프로필 데이터(Load Profile Data)라고 하며, 전기공급자는 그 로드 프로필 데이터를 가지고 수용가의 전력사용패턴의 분석과 부하예측이 가능하고 정전과 복전 시점을 알 수 있으며, 기타 문제 발생시에도 활용이 가능하다.

전자식 전력량계(50)가 제공하는 모든 정보들은 무선모뎀(38a)을 통하여 얻을 수 있도록 설계되어 있다.

전원부(34)는 전력선으로부터 교류를 직류로 변환하여 회로부에 전원을 공급해주는 역할을 담당하는데 상기 무선모뎀(38a)과 전원부(34)의 2차측에서 전원공급을 받는다.

이에 의해, 상기 2차측 전원에 의해 상기 무선 모뎀(38)의 제2 광 송수신부(38a)는 전자식 전력량계(50)의 제1 광 송수신부(37)와 무선 통신을 한다.

이때, 상기 제1, 제2 광 송수신부(37, 38a)는 무선 모뎀과의 통신 인터페이스인데, 전기적인 절연과 외란을 방지하기 위한 구조를 가지고 있다.

이 구조는 IEC1107의 규격을 따르고 있다.

도 4는 본 발명 무선 검침용 전자식 전력량계의 탈부착이 가능한 무선모뎀을 보인 예시도로서, 전력량계의 전면부에 탈부착이 가능한 구조를 가지며, 그 구조를 통하여 전원과 전력량계와의 통신을 하게 된다.

이러한 구조는 무선모뎀에 별도의 외부전원을 준비할 필요가 없어 부품의 추가로 인한 원가상승을 막고, 무선모뎀(38)을 포함한 전력량계의 설치면적을 대폭줄일 수 있고, 설치방법이 간편하며, 무선모뎀의 유지관리가 용이하다.

한편, 무선검침 시스템은 서버, 중계기, 무선모뎀을 장착한 전자식 전력량계로 구분되는데, 무선모뎀을 장착한 전자식 전력량계가 설치된 수용가 수백 세대를 하나의 중계기가 관할하고, 중계기의 여러대를 하나의 서버가 관활하는 시스템이다.

중계기는 무선모뎀과는 고주파수 무선통신을 하고, 서버와는 공중 PCS나 셀룰러 통신을 하는 방식인데, 이러한 통신방식에 따라서 서버와 중계기와의 거리적인 제약은 없다.

상기 무선모뎀(38)은 전력량계와는 IEC1107의 규격에 맞게 제1, 제2 광 송수신부(37, 38a)를 통한 통신을 하고, 상위 중계기와는 안테나(40)를 통해 고주파수 무선방식의 통신을 한다.

따라서, 매월 검침일이 되어, 상위 중계기에서 관할하고 있는 계량기에 자동으로 검침명령을 보내면, 상기 무선모뎀(38)이 데이터를 받아서 전자식 전력량계(50)에 보내고, 요구한 명령을 그 전자식 전력량계(50)가 해석하여 해당정보를 다시 상기 무선모뎀(38)으로 보내고, 그 무선모뎀(38)은 안테나(40)를 통해 무선으로 상위 중계기에 데이터를 보낸다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 유도형 계량기의 개량형이 아닌 디지털 전력량계로서, 적은 설치면적과 다양한 표시기능 및 정보제공능력을 가지고 있으며, 펄스선을 입력으로 받아 다른 단말징차와 유선연결을 통하여원격검침하는 방법보다 거리적, 공간적 제약이 유리한 무선방식을 채택하였으며, 검침원을 필요로 하는 기존의 무선검침방식에서 벗어나 무선 중계기를 통한 무인 자동검침이 가능하여 일정기간마다 원격에서 각 수용가의 전력량을 검침할 수 이어, 검침비용의 절감과 검침데이터의 누락이나 손실을 방지할 수 있으며, 검침시간을 대폭적으로 줄일 수 있다.

또한 무선 모뎀이 전력량계의 전면웁에 부착되 전력량계로부터 전원공급을 받는 구조로 되어 있어, 사후관리에도 편리하고, 모뎀과 전력량계 사이에는 국제통신 규격인 IEC1107을 채택하여 전기적인 절연을 실현한 동시에 두 장치간의통신 에러를 최소화하여 제품의 신뢰성을 확보하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 전기 수용가에서 사용한 전력량을 검침하는 전자식 전력량계에 있어서, 전류와 전압을 입력받아 전력량을 디지털신호로 변환하여 출력하는 전력량 검출부와; 상기 전력량 검출부의 출력을 입력받아 전력량을 계산하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서로부터 계산된 전력량을 저장하는 메모리와; 상기 마이크로 프로세서와 무선통신하여 데이터를 송수신하는 무선 모뎀과; 상기 무선 모뎀으로부터 전력량값을 입력받아 무선으로 외부의 무선기기측으로 송신하거나 그 외부의 무선기기의 전력량값 요청신호를 수신하여 상기 무선 모뎀으로 그 전력량값 요청신호를 출력하는 안테나와; 전력선으로부터 교류를 직류로 변환하여 무선모뎀과 전력량검출부, 마이크로 프로세서에 전원을 공급하는 전원부와; 상기 마이크로 프로세서의 출력신호에 의해 전력량과 부가정보를 표시하는 표시부로 구성한 것을 특징으로 하는 무선 검침용 전자식 전력량계.
2. 제1 항에 있어서, 상기 데이터 송수신은 전자식 전력량계에 제1 광 송수신부, 무선 모뎀에 제2 광 송수신부를 구비하여, 제2 광 송수신부는 외부로부터 수신된 신호를 제1 광 송수신부로 송신하고, 그 수신신호를 받은 제1 광 송수신부는 그 수신신호에 따른 요구신호를 송신하게 구성된 것을 특징으로 하는 무선 검침용 전자식 전력량계.