KR200322966Y1 - 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 변압기에 연결된 가입자 구역을 하나의 소구역으로 형성하고, 상기 소구역을 N개 통합하여 하나의 중구역으로 구분하되, 전력선통신에 의해 각 소구역의 전송선로를 서로 연결하여 주는 라인브리지 또는 라인중계기를 설치함으로서 중구역에 존재하는 다수의 전력량계로부터 전송되는 검침데이터와 변압기로부터 전송되는 변압기 관련 데이터를 전력선통신에 의해 하나의 집속기로 수집하여 전력량의 원격검침과 변압기의 원격관리가 가능하도록 하여 비교적 넓은 지역의 데이터를 집속기를 통해 단시간에 수행할 수 있도록 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 관한 것이다.

본 고안은 하나의 변압기와, 상기 변압기에 연결된 다수의 전력량계를 하나의 소구역으로 설정하고, 상기 소구역을 N개로 묶어 중구역으로 설정하고, 상기 중구역에는 데이터 집중장치인 집속기를 설치하고, 상기 중구역를 구성하는 소구역 간의 서로 다른 저압전력선로에는 전력선통신으로 상기 집속기에 데이터정보를 송수신하는 라인브리지를 설치한 것에 특징이있다.

Description

전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템{System for collecting remote data using Power Line Communication}

본 고안은 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 하나의 변압기에 연결된 가입자 구역을 하나의 소구역으로 형성하고, 상기 소구역을 N개 통합하여 하나의 중구역으로 구분하되, 전력선통신에 의해 각 소구역의 전송선로를 서로 연결하여 주는 라인브리지 또는 라인중계기를 설치함으로서 중구역에 존재하는 다수의 전력량계로부터 전송되는 검침데이터와 변압기로부터 전송되는 변압기 관련 데이터를 전력선통신에 의해 하나의 집속기로 수집하여 전력량의 원격검침과 변압기의 원격관리가 가능하도록 하여 비교적 넓은 지역의 데이터를 집속기를 통해 단시간에 수행할 수 있도록 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 관한 것이다.

일반적으로 원격 검침데이터 및 변압기정보 수집시스템이란 각 수용가에 설치되어 있는 전력량계에 의한 전력 적산 데이터 정보와, 변압기에 설치된 온도센서 및 변류기에 의한 변압기의 정보를 유.무선 등의 신호선을 통신매체로 하여 원격지에 있는 전기회사에서 검침하는 제반수단을 의미하며, 이에 관하여 최근에 다수의 특허 및 실용신안이 등록 또는 제안되어 있다.

이러한 종래의 원격 검침데이터 수집시스템에서의 데이터 수집과정은 통상적으로 전력선통신을 이용하여 검침데이터와 변압기정보를 수집하고, 이 수집된 정보를 다시 근거리 무선통신으로 상위 데이터처리장치에 전송하는 등의 원격 검침방법들이제시되고 있으나, 현재 전력회사에서 부분적으로 시행되고 있는 근거리 무선검침방법은 수용가의 지하에 시설된 전력량계는 전혀 검침이 불가능할 뿐만 아니라, 지상에 설치된 전력량계도 철제대문 등의 여러 가지 장애물로 인하여 데이터의 송수신이 쉽지 않은데다 검침원의 가가호호 방문이 전제되므로 검침비용의 절감효과를 높이지 못하고 있는 실정이다.

그 일 예로서, 실용신안등록 제 282114호(등록일자:2002년07월05일), 실용신안등록 제 274023호(등록일자:2002년04월19일), 특허등록 제 167188호(등록일자: 1998년09월26일)에서 제시된 원격 검침시스템은 주로 전력선통신을 이용하고 있으나, 부분적으로 유선통신 및 근거리무선통신을 이용하고 있으며, 하나의 변압기를 기준으로 연결된 가입자의 전력량계를 하나의 검침구역으로 형성함에 따라 수 많은 검침구역이 형성될 수밖에 없으며, 이로 인해 하나의 변압기마다 데이터의 수집 및 통신장비가 필요하게 되어 원격 검침시스템의 설치 및 운영비용이 막대하게 소요됨으로써 실효성을 거두지 못하고 있는 문제점이 있는 것이다.

그 이유로서는, 수용가의 전력량계와 데이터 정보를 수집하는 집속기 간의 통신방법으로서 유선통신을 적용할 경우 별도의 신호전송선을 설치하여야 하는 문제점이 발생되고, 수용가의 전력량계와 데이터 정보를 수집하는 집속기 간의 통신방법으로서 근거리무선통신을 적용할 경우 전술한 바와 같이 지하에 시설된 전력량계는 전혀 검침이 불가능할 뿐만 아니라,지상에 설치된 전력량계도 철제대문 등의 여러 가지 장애물로 인하여 데이터의 송수신이 어려워 부분적으로 시행하고 있는 문제점이 있는 것이다.

또한, 수용가의 전력량계와 데이터 정보를 수집하는 집속기 간의 통신방법으로서 전력선통신을 적용할 경우 데이터 정보수집은 용이하나, 전송선로가 길어지면 노이즈에 의한 데이터 손실이 발생되어 정확한 검침이 어려워지며, 구간에 따라고압선과 저압선으로 전송선로의 종류가 서로 다를 경우 원격 검침시스템을 적용할 수 없는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 지하에 시설된 전력량계는 물론 구간에 따라 전원변압기가 서로 다른 저압선로 사이에서도 안정적으로 적용할 수 있으며, 보다 많은 지역의 수용가 전력량계와 배전변압기의 정보를 안정되게 하나의 집속기에 수집하여 원격 검침하도록 함으로써 경제성을 높일 수 방안이 요구되었던 것이다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 변압기에 연결된 가입자 구역을 하나의 소구역으로 형성하고, 상기 소구역을 N개 통합하여 하나의 중구역으로 구분하되, 전력선통신에 의해 각 소구역의 전송선로를 서로 연결하여 주는 라인브리지(Line Bridge) 또는 라인중계기(Line Repeater)를 설치함으로서 중구역에 존재하는 다수의 전력량계와 변압기로부터 전송되는 정보를 전력선통신으로 하나의 집속기로 수집이 가능하여 비교적 넓은 지역의 정보 수집을 집속기를 통해 단시간에 수집할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

본 고안은 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 있어서, 하나의 변압기(1a)와, 상기 변압기(1a)에 연결된 다수의 전력량계(6a~6n)를 하나의 소구역(CA)으로 설정하고, 상기 소구역(CA)을 N개로 묶어 중구역(P)으로 설정하고,상기 중구역(P)에는 데이터 집중장치인 집속기(30)를 설치하고, 상기 중구역(P)를 구성하는 소구역(CA) 간의 서로 다른 저압전력선로에는 전력선통신으로 상기 집속기(30)에 데이터정보를 송수신하는 라인브리지(20)를 설치한 것에 특징이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에

있어 수집영역을 나타낸 예시도.

도 2의 (가) 내지 (다)는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템

의 설치상태도.

도 3a는 본 고안에 있어 소구역 간에 전력선통신을 위해 라인브리지를

설치한 예시도.

도 3b는 도 3a에 도시된 라인브리지의 구성도.

도 4a는 본 고안에 있어 소구역 간에 전력선통신을 위해 라인중계기를

설치한 예시도.

도 4b는 도 4a에 도시된 라인중계기의 상세블록도.

도 4c는 도 4b에 도시된 라인중계기를 병렬 접속하여 양방향 통신이 가능한

상태의 블록도.

도 5a는 본 고안에 있어 소구역 마다 전력선통신을 위해 데이터 링크 유니트

(DLU)를 설치한 예시도.

도 5b는 본 고안에 있어 소구역 간에 전력선통신을 위해 라인중계기와

DLU의 기능을 혼용 설치한 예시도.

도 6은 본 고안에 있어 2개소의 소구역 데이터정보를 또 다른 집속기측

소구역으로 전력선통신을 하기 위해 라인중계기와 DLU의 기능을 혼용

설치한 예시도.

도 7은 본 고안에 있어 소구역 간에 전력선통신을 위해 DLU와 라인중계기를

병렬로 설치하여 양방향 통신이 가능한 상태의 예시도.

도 8는 본 고안에 있어 각 소구역의 저압전력선로에 각각의 DLU와 집속기를

혼용 설치한 예시도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1a~1e : 제 1 내지 제 5 변압기 2 : 고압전력선로

5a~5e : 전주 10a, 10b, 10c : 저압전력선로

20 : 라인브리지 30 : 집속기

40 : 라인중계기 41, 61 : 스위칭 파워 유니트

42,48, 62, 68 : 라인커플러 43, 63 : 필터 및 앰프

44, 64 : 마이크로 프로세스 유니트 45, 65 : 캐리어콘트롤러

46, 66 : 캐리어앰프 47, 67 : 파워앰프

69 : 이이피롬 60 : DLU(Data Link Unit)

70 : 램 CA1~CA5 : 소구역

P : 중구역 TS : 트랜스포머

이하 본 고안의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 있어 정보 수집영역을 나타낸 예시도로서, 전국에 산재해 있는 수많은 전력량계와 변압기의 데이터 수집에는 우선 넓은 지역에 설치된 개개의 전력량계와 변압기를 어떤 방식으로 영역단위를 묶어 구성할 것인가 하는 것이 선결 과제이며, 본 고안에서는 도 1에서와 같이 소구역(CA)과 중구역(P)으로 구분하였다.

즉, 소구역(CA1)은 가장 기초적인 검침구역으로 하나의 변압기(1a~1e)가 전력을 공급하는 영역이고, 중구역(P)은 N개의소구역(CA1~CA5)을 묶어 구성하되, 상기 중구역(P) 내에는 하나의 데이터 집중장치인 집속기(30)가 설치되도록 하였다.

본 고안에서는 설명의 편의상 5개의 소구역(CA1~CA5)을 묶어 하나의 중구역(P)으로 구분하였으나, 지역에 따라 많은 차이가 발생될 수 있으므로 중구역 (P)을 결정하는 소구역(CA)의 개수는 제한하지 않으며, 또한 하나의 중구역(P)에는 도 1에실선으로 표시된 고압전력선로(2)와 점선형태로 표시된 저압전력선로 (10a~10c)가 혼재되어 있다.

여기에서 각 소구역(CA1~CA5)에 설치된 전력량계로부터 송신되는 전력량계 식별코드, 전월지침, 현재지침, 전압, 전류치, 전력치, 디맨드값, 역율값 등의 각종 데이터 및 정보와, 각 소구역(CA1~CA5)에 설치된 변압기의 온도 및 전압. 전류치와 위상정보 등을 총칭하여 '데이터정보'라 정의한다.

미 설명부호 5b1~5e2는 변압기가 설치되지 않은 전주이다.

이와 같이 N개의 소구역(CA1~CA5)을 묶어 중구역(P)을 구성할 경우 상기 각각의 소구역의 검침데이터와 변압기정보를 집속기(30)에 어떤 방법으로 전송할 것인지가 문제이나, 이러한 문제는 각각의 소구역 간의 저압전력선로를 서로 연결하되, 전력의 흐름은 차단하고 데이터정보 만을 추출하여 전송하는 라인브리지(Line Bridge) 또는 라인중계기(Line Repeater)를 설치함으로써 전원이 서로 다른 소구역 사이에도 전력선통신이 가능하게 된다.

도 2의 (가) 내지 (다)는 본 고안에 따른 전력선통신을 이용한 원격 검침데이터 수집시스템에 있어 소구역(CA) 간에 라인브리지(20) 또는 라인중계기(40)를 설치하거나, 상기 라인브리지(20)와 라인중계기(40)를 혼용 설치하여 양 저압전력선로를 전력선통신으로 인터페이스시키기 위한 예시를 나타낸 것이다.

즉, 도 2의 (가)는 라인브리지(20) 만을 설치한 구성으로서, 중구역(P) 내에는 하나의 데이터 집중장치인 집속기(30)가 설치되고, 상기 집속기(30)가 설치된 제 1 소구역(CA1)으로부터 근접한 제 2, 제 3 소구역(CA2)(CA3) 간에는 전력선통신으로 데이터정보 만을 추출 전송하는 라인브리지(20)를 각각 설치하여 저압전력선로를 연결함으로써 상기 제 2, 제 3 소구역(CA2)(CA3)에 설치된 전력량계와 변압기로부터 발생되는 데이터정보가 상기 라인브리지(20)를 경유하여 전력선통신에의해 집속기 (30)로 수집되도록 한 것이다.

상기와 같이 라인브리지(20) 만을 사용하여 소구역의 저압전력선로를 서로 연결할 경우에는 집속기(30)와 가까운 거리는 데이터정보가 원활하게 전송될 수 있으나, 집속기(30)와 거리가 비교적 먼 거리에 있는 소구역으로부터 전송되는 데이터정보는 통신신호감쇠가 발생될 수 있으므로 수신된 정보를 등화증폭 및 식별재생 한 후, 다시 전력선통신으로 집속기(30)에 전송하도록 하는 라인중계기(40)를 설치하는 것이 효과적이다.

도 2의 (나)는 라인브리지(20)와 라인중계기(40)를 혼용한 구성으로서, 중구역(P) 내에는 하나의 데이터 집중장치인 집속기(30)가 설치되고, 상기 집속기(30)가 설치된 제 1 소구역(CA1)으로부터 근접한 제 2, 제 3 소구역(CA2)(CA3) 간에는 전력선통신으로 데이터정보 만을 추출하여 전송하는 라인브리지(20)를 각각 설치하여 저압전력선로를 연결하고, 상기 집속기(30)로부터 비교적 거리가 먼곳에 위치한 제 2 소구역(CA2) 내의 저압전력선로에는 수신된 검침테이터를 등화증폭 및 식별재생 한 후, 다시 제 2 소구역(CA2)에 설치된 라인브리지(20)로 전력선통신으로 전송하는 라인중계기(40)를 설치한것이다.

즉, 도 2의 (나)는 집속기(30)로부터 비교적 거리가 먼곳에 위치한 소구역 내의 전력량계와 변압기로부터 전송되는 데이터정보를 라인중계기(40)에 의해 등화증폭 및 식별 재생하여 라인브리지(20)로 전송함으로서 검침데이터의 손실을 방지하도록 한 것이다.

도 2의 (다)는 두 개의 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2) 사이의 저압전력선로에 집속기(30)를 설치하되, 상기 집속기(30)와 근접한 제 3 소구역(CA3)은 라인브리지 (20)를 설치하고, 상기 집속기(30)와 거리가 먼 곳에 위치한 제 4 소구역(CA4)의 저압전력선로의 집속기(30)측 말단에 라인중계기(40)를 설치함으로써 더욱 효과적으로 검침구역을 구성할 수 있도록 한것이다.

이하 도 3a 내지 도 4b에 의해 라인브리지(20)와 라인중계기(40)를 사용하여 집속기(30)에 검침데이터가 수집되는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3a는 본 고안에 따른 전력선통신을 이용한 원격 검침데이터 및 변압기정보 수집시스템에 있어 소구역(CA) 간에 라인브리지(20)를 설치하여 양 저압전력선로를 전력선통신으로 인터페이스시키도록 한 것이며, 도 3b는 라인브리지(20)의 구성도이다.

즉, 제 2 소구역(CA2)과 제 1 소구역(CA1)의 저압전력선로 사이에 라인브리지 (20)를 설치하여 상기 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2)의 전력량계(6a~6n)(7a~7n)와 변압기(1a)(1b)로부터 전송되는 데이터정보를 전력선통신으로 제 1 소구역(CA1)에 설치된 집속기(30)에 수집되도록 한 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면 집속기(30)가 설치되고 제 1 변압기(1a)로부터 전력을 공급받는 다수의 수용가에 의해 형성되는 제 1 소구역(CA1)에 존재하는 전력선통신모뎀이 내장된 전력량계(6a~6n)와 전력선통신모뎀이 별도로 설치되는 변압기1a)가 각각 저압전력선로(10a)에 연결되고,

또한 제 2 변압기(1b)로부터 전력을 공급받는 다수의 수용가에 의해 형성되는 제 2소구역(CA1)에 존재하는 전력선통신모뎀이 내장된 전력량계(7a~7n)와 전력선통신모뎀이 별도로 설치되는 변압기(1b)가 각각 저압전력선로(10b)에 연결되며, 상기 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2)의 저압전력선로(10a)(10b) 사이에는 양 저압전력선로 간을 인터페이스시키는 라인브리지(20)가 연결되어 있다.

상기와 같이 라인브리지(20)에 의해 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2)의 선로가 연결된 상태에서 데이터정보가 집속기(30)로 수집되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제 1 소구역(CA1)의 수용가에 설치되며 전력선통신모뎀이 설치된 전력량계(6a~6n)로부터 출력되는 전력 적산데이터(전력량계 식별코드, 전월지침, 현재지침, 전압치, 전류치, 전력치, 디맨드값, 역율값 등)와, 제 1 변압기(1a)의 관련정보(온도, 전압, 전류, 등)는 저압전력선로(10a)를 통해 제 1 변압기(1a) 주변에 설치된 집속기(30)로 직접 전송되며, 상기 제 2 소구역(CA2)의 수용가에 설치되며 전력선통신모뎀이 내장된 전력량계(7a~7n)와 제 2 변압기(1b)로부터 전송되는 관련정보는 저압전력선로(10b)을 1차 경유하고, 2차로 라인브리지(20)를 경유함으로서 데이터정보 만을 추출한 후, 3차로 제 1 소구역(CA1)의 저압전력선로(10a)를 거쳐 집속기(30)에 전송하게 된다.

따라서, 라인브리지(20)에 의해 소구역 간에 데이터정보 송신이 가능하도록 인터페이스시킴으로써 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2)의 수용가에 설치된 전력량계 (6a~6n)(7a~7n)와 제 1, 제 2 변압기(1a)(1b)의 데이터정보를 하나의 집속기(30)에서 수집할 수 있는 것이다.

도 3b는 라인브리지(20)의 구성도로서, (가)는 저압전력선로에 흐르는 전력이 단상2선식일 경우이며, (나)는 1상 3선식또는 2상 3선식일 경우이며, (다)는 3상 4선식일 경우로서, 제 2 소구역(CA2)의 수용가에 설치된 전력량계(7a~7n)와 제 2변압기(1b)로부터 전송되는 데이터정보는 저압전력선로(10b)를 통해 라인브리지(20)인 트랜스포머(TS)와 콘덴서(C)에 의해 제 2 소구역(CA2)의 데이터정보 만이 추출되어 집속기(30)가 설치된 제 1 소구역(CA1)의 저압전력선로(10a)로 전달되는 것이다.

따라서, 상기 라인브리지(20)는 입출력 구분이 없는 트랜스포머(TS)와 콘덴서(C)의 구성으로 양방향 데이터 전송이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 다수의 검침구역 간에 라인브리지(20)를 설치할 경우 소구역 간에 전력선통신으로 인터페이스시킬 수 있게 되어 다수의 검침구역에 설치된 전력량계와 변압기로부터 송신되는 데이터정보를 하나의 집속기(30)에서 수집할 수 있게 되는 것이다.

여기에서 상기 집속기(30)는 설정된 프로그램에 의해 초기 셋업시 중구역(P) 내의 모든 전력량계와 변압기의 식별코드(ID)를 수신하여 저장하고, 운전 중에는 신규부설 전력량계의 식별코드를 수신하면 첫 인식일시와 함께 저장하고 기존의 전력량계 및 변압기와 함께 주기적으로 데이터송수신을 수행하며, 철거 등으로 인하여 호출에 응하지 않는 기존의 식별코드는 그 첫 불응일시와 함께 저장하고 이전과 같이 계속하여 주기적인 호출을 하되, 30일 이상 호출에 불응하면 그 식별코드는 정상적인 철거 전력량계로 인정하여 삭제한다.

또한, 설정된 임의의 시간마다 모든 전력량계의 출력신호들을 순차적으로 수신하여 연산하고 저장하고, 각 식별코드마다 전월지침, 현재지침, 전압, 전류, 전력, 디맨드값, 역율값 등을 수집하고 저장하며, 상위 검침센터 또는 검침기 등의 요구 시에는 모든 데이터를 일괄 전송한다.

그리고, 실시간 원격 검침 시에는 각 변압기별 전력값을 합산하여 변압기용량에 대한 부하관리와 각 변압기별 전류값을 합산하여 변압기 부하 불평형 관리를 실시간으로 할 수 있도록 하는 연산기능이 포함되고, 각 전력량계의 전압이나 전력이제로(Zero)가 되었을 경우에는 즉시 상위 검침센터로 송신하여 정전정보를 전력회사에 알려주며, 정전시의 자료보존을 위하여 램과 백업배터리가 내장된다.

상기의 기능을 갖는 집속기(30)는 이미 알려진 공지의 기술로서 본 고안의 요지를 흐릴 수 있는 관계로 인하여 상세한 구성과 설명은 생략한다.

한편, 상기와 같이 라인브리지(20)를 사용하여 소구역 간에 전력선통신으로 인터페이스시키는 것은 노이즈의 영향이 많고 신호감쇄가 많으므로 집속기(30)와 인접한 검침구역 사이에 적용하는 것이 바람직하나, 상기 집속기(30)와 검침구역 사이에서 신호감쇄가 일어날 정도로 먼 거리일 경우 각 소구역 간의 인터페이스는 데이터정보를 등화증폭 및 식별재생 할 수 있는 라인중계기를 사용하는 것이 효과적이다.

도 4a는 본 고안에 따른 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 있어 소구역(CA) 간에 전력선통신을 위해 라인중계기(40)를 설치한 예시도로서, 제 2 소구역(CA2)과 집속기(30)가 설치된 제 1 소구역(CA1)이 다소 거리가 먼 경우 신호감쇄가 발생되는 현상을 방지하기 위해 각 구역 내에서는 전력선통신으로 데이터를 수신하고, 이 수신된 테이터를 등화 증폭 및 식별재생 한 후, 다시 전력선통신으로 집속기(30)에 전송하도록 한 것이다.

이를 보다 상세히 설명하면 집속기(30)가 설치되고 제 1 소구역(CA1)을 형성하는 제 1 변압기(1a)에는 다수의 수용가에 설치된 전력량계(6a~6n)가 연결되고, 제 2 소구역(CA2)을 형성하는 제 2 변압기(1b)에는 다수의 수용가에 설치된 전력량계 (7a~7n)가 연결되며, 상기 제 1, 제 2 소구역(CA1)(CA2)의 저압전력선로 사이에는 제 2 소구역(CA2)의 데이터정보를 전력선통신으로 수신한 후, 이 수신된 데이터정보를 등화증폭 및 식별 재생하여 다시 전력선통신으로 제 1 소구역(CA1)의전력선을 통해 집속기(30)에 전송하는 라인중계기(40)가 설치되어 있다.

도 4b는 상기 라인중계기(40)의 블록도로서, 저압전력선로로부터 공급되는 AC 86∼260V 전압을 이용하여 시스템 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭 파워 유니트(41)와, 제 2, 제 1 소구역(CA2)(CA1)의 저압전력선로에 연결되어 저압전력선로의 선로전압은 차단하고 데이터정보 만을 추출하는 라인커플러(42)(48)와, 상기 라인커플러(42)에 의해 추출된 데이터정보를 특정주파수의 여과 및 동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(43)와, 상기 필터 및 앰프(43)의 출력단에 연결되어 시스템의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램이 내장된 프로세스 유니트(44)와, 상기 프로세스 유니트(44)의 제어에 의해 통신신호의 캐리어를 제어하여 출력시키는 캐리어콘트롤러(45)와, 상기 캐리어콘트롤러(45)로부터 출력되는 캐리어신호를 전압 증폭하는 캐리어앰프(46)와, 상기 캐리어앰프(46)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력 증폭하여 저압전력선로와 연결된 라인커플러(48)에 전송하는 파워앰프(47)로 구성되어 있다.

이와 같이 제 1 소구역(CA1)과 제 2 소구역(CA2)의 저압전력선로 사이에 라인중계기(40)가 연결된 상태에서 집속기(30)에검침데이터가 수집되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 제 1 소구역(CA1)의 수용가에 설치되며 전력선통신모뎀이 설치된 전력량계(6a~6n)와 제 1 변압기(1a)로부터 전송되는 데이터정보는 저압전력선로를 통해 제 1 변압기(1a)의 전주에 설치된 집속기(30)로 직접 전송되며, 상기 제 2소구역(CA2)의 수용가에 설치되며 전력선통신모뎀이 설치된 전력량계(7a~7n)와 제 2 변압기(1b)로부터 송신되는 데이터정보는 저압전력선로를 1차 경유하고, 2차로 라인중계기(40)를 통한 다음, 3차로 제 1 소구역(CA1)의 저압전력선로를 거쳐 집속기 (30)에 전송하게 된다.

이때, 상기 제 2 소구역(CA2)의 전력량계(7a~7n)와 제 2 변압기(1b)로부터 출력되는 데이터정보는 저압전력선로를 1차 경유한 다음, 라인중계기(40)의 라인커플러(42)에 의해 데이터정보 만을 추출하게 되며, 이 추출된 데이터정보는 필터 및 앰프(43)를 통과함으로써 특정주파수 대역만을 여과하고, 이 여과된 신호를 동조 증폭하여 프로세스 유니트(44)로 전송하게 된다.

상기 프로세스 유니트(44)는 전력선통신을 원할하게 할 수 있도록 신호를 증폭하고, 캐리어 오실레이터(Carrier OSC)를내장하여 캐리어신호를 발생시키며, 시리얼통신 인터페이스(SCI)를 내장하여 직렬통신 인터페이스를 한다.

따라서, 상기 프로세스 유니트(44)에 의해 생성된 캐리어신호에 데이터정보를 실어 캐리어콘트롤러(45)를 통해 출력시키게 되며, 이 신호는 캐리어앰프(46)와 파워앰프(47)를 거쳐 전압 및 전력증폭시킨 다음, 라인커플러(48)를 경유하여 제1소구역(CA1)의 저압전력선로를 거쳐 집속기(30)로 전송됨으로써 비교적 먼거리에 위치한 제 2 소구역(CA2)의 데이터정보를 수집할 수 있게 되는 것이다.

도 4c는 상기 라인중계기(40)의 다른 실시예로서 두 개의 라인중계기(40a) (40b)를 병렬로 접속하여 양방향 통신이 가능하도록 한 것이다. 이와 같이 양방향통신이 이루어질 경우 신호의 하울링(Howling)이 일어나지 않도록 양측 프로세스 유니트(44) 사이에 통화신호(Busy)로 인에이블 입력을 제어하여 양방향 통신이 원할하게 이루어지도록 한 것이다.

도 5a는 본 고안의 다른 실시예를 도시한 것으로서, N개의 소구역(CA1~ CA5)을 묶어 중구역(P)으로 구성함에 있어 각각의 소구역(CA)에는 설정된 프로그램에 의해 각 소구역의 데이터정보를 연산 및 저장한 후, 집속기(30)의 제어명령에 의해 저장된 정보를 전력선통신으로 집속기(30)로 송수신하는 데이터 링크 유니트(Data Link Unit: 이하 'DLU'라함)(60)를 설치한 것이다.

도 5b는 본 고안에 있어 소구역 간에 전력선통신을 위해 라인중계기(40)와 DLU(60)의 기능을 혼용 설치한 예시도로서, 상기 DLU(60)는 저압전력선로로부터 공급되는 AC 86∼260V 전압을 이용하여 시스템 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭 파워 유니트(61)와, 제 2, 제 1 소구역(CA2)(CA1)의 저압전력선로에 연결되어 저압전력선로의 선로전압은 차단하고 데이터정보 만을 추출하는 라인커플러(62)(68)와, 상기 라인커플러(62)에 의해 추출된 데이터정보를 특정주파수의 여과 및동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(63)와, 상기 필터 및 앰프(63)의 출력단에 연결되어 시스템의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램에 의해 연산 처리하는 마이크로프로세스 유니트(64)와, 상기 마이크로 프로세스 유니트(64)의 제어에 의해 통신신호의 캐리어를 제어하여 출력시키는 캐리어콘트롤러(65)와, 상기 캐리어콘트롤러 (65)로부터 출력되는 캐리어신호를 전압 증폭하는 캐리어앰프(66)와, 상기 캐리어앰프(66)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력 증폭하여 저압전력선로로 연결된 라인커플러(68)에 전송하는 파워앰프(67)와, 상기 마이크로 프로세스 유니트(64)에 연결되어 정전시 미리 지정된 필요한 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 이이피롬(69)과, 상기 마이크로 프로세스 유니트(64)에 연결되어 각종 검침정보 및 변압기의 정보를 일시적으로 저장하는 램(70)으로 구성되어 있다.

이와 같이 각 소구역에 DLU(60)가 설치된 상태에서 데이터정보의 송수신과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제 1 소구역(CA1)의 수용가에 설치되며 전력선통신모뎀이 설치된 전력량계(6a~6n)와 제 1 변압기(1a)로부터 출력되는 데이터정보는 저압전력선로를 통해 DLU(60)의 라인커플러(62)에 의해 데이터정보 만을 추출하게 되며, 이 추출된 정보는 필터 및 앰프(63)를 통과함으로써 특정주파수 대역만을 여과하고, 이 여과된 신호를 동조 증폭하여 마이크로 프로세스유니트(64)로 전송하게 된다.

상기 마이크로 프로세스 유니트(64)는 전력선통신을 원할하게 할 수 있도록 신호를 증폭하고, 캐리어 오실레이터(CarrierOSC)를 내장하여 캐리어신호를 발생시키며, 시리얼통신 인터페이스(SCI)를 내장하여 직렬통신 인터페이스를 하게 되며, 이이피롬(69)에 저장된 프로그램에 의해 수신된 정보를 분석 및 연산하고, 그 연산된 정보를 램(70)에 저장한다.

여기에서 상기 DLU(60)의 마이크로 프로세스 유니트(64)가 하는 기능은 다음과 같다.

먼저 초기 셋업시 검침구역내의 모든 전력량계와 변압기의 식별코드(ID)를 수신하여 저장하고, DLU(60)의 운전 중에는 신규부설 전력량계의 식별코드를 수신하면 첫 인식일시와 함께 저장하고 기존의 전력량계와 함께 주기적으로 데이터 송수신을 수행하며, 철거 등으로 인하여 호출에 응하지 않는 기존의 식별코드는 그 첫 불응일시와 함께 저장하고 이전과 같이 계속하여 주기적인 호출을 하되, 30일 이상 호출에 불응하면 그 식별코드는 정상적인 철거 전력량계로 인정하여 삭제한다.

그리고, 마이크로 프로세스 유니트(64)에 내장된 프로그램에 의해 설정 시간마다 모든 전력량계의 출력신호를 순차적으로 수신 및 연산하여 저장하고, 각 식별코드 마다 전월지침, 현재지침, 전압, 전류, 전력, 디맨드값, 역율값, 온도 등을 수집하여 램(70)에 저장하며, 현재지침, 전압, 전력, 역율값은 매 시간단위로 저장하고, 상위 검침센터인 집속기(30)로부터 정보 요구 시에는 램(70)에 저장된 모든 데이터를 일괄 전송한다.

또한, 실시간 원격 검침 시에는 각 변압기별 전력값을 합산하여 변압기용량에 대한 부하관리와 각 변압기별 전류값을 합산하여 변압기 부하 및 불평형관리를 실시간으로 할 수 있도록 하는 연산기능이 포함되며, 각 전력량계의 전압이나 전력이 영(Zero)이 되었을 경우에는 즉시 상위 검침센터로 송신하여 정전정보를 전력회사에 알려주도록 프로그래밍되어 있다.

상기와 같은 기능을 갖는 DLU(60)는 상위 검침 및 부하관리센터인 집속기 (30)로부터 정보송출명령이 수신되면 데이터정보를 캐리어신호에 실어 캐리어콘트롤러(65)를 통해 출력시키게 되며, 이 신호는 캐리어앰프(66)와 파워앰프(67)를 거쳐전압 및 전력증폭시킨 다음, 라인커플러(68)를 경유하여 저압전력선로를 거쳐 집속기(30)로 송신하게 되는 것이다.

도 6은 본 고안에 있어 2개소의 소구역 데이터정보를 또 다른 집속기측 소구역으로 전력선통신을 하기 위해 라인중계기와DLU의 기능을 혼용 설치한 예시도로서, DLU(60)의 마이크로 프로세스 유니트(64)에 시리얼통신 인터페이스(SCI3)를 부가하고, 라인중계기(40)와 DLU(60)의 중복되는 구성요소를 공용으로 사용하여 구성함으로써 서로 다른 3개저압전력선로(10a)(10b)(10c) 간에 전력선통신이 이루어지도록 한 것이다.

즉, 제 2 소구역(CA2)의 저압전력선로(10b)를 통해 전송되는 데이터정보는 DLU(60)의 라인커플러(62)와 필터 및 앰프(63)를 경유하여 마이크로 프로세스 유니트(64)의 시리얼통신 인터페이스(SCI1)로 전송되도록 함과 동시에, 저압전력선로(10c)를 통해 전송되는 데이터정보는 라인중계기(40)의 라인커플러(42)와 필터 및 앰프(43)를 경유하여 마이크로프로세스유니트(64)의 시리얼통신 인터페이스(SCI3)에 전송되도록 한 것이다.

따라서 마이크로 프로세스 유니트(64)의 시리얼통신 인터페이스(SCI1)(SCI3)를 통해 저압전력선로(10a)(10b)에 연결되어진 전력량계와 변압기로부터 수신된 데이터정보는 전술한 도 5b에 도시된 DLU(60)에서와 같이 전력선통신에 의해 집속기(30)로 송신하게 된다.

도 7은 본 고안의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서, 서로 다른 저압전력선로(10a)(10b) 사이에 DLU(60)와 라인중계기(40)를 각각 병렬로 접속하여 양방향 통신이 가능하도록 한 것으로서, 특히 각 마이크로 프로세스 유니트(64)(44)는 상호간에 통화신호(Busy)로 인에이블(Enable)입력을 제어하여 하울링이 일어나지 않도록 양방향 통신이 원할하게 이루어지도록 한 것이다.

도 8는 본 고안의 또 다른 실시 예를 도시한 것으로서, 서로 다른 저압전력선로(10a)(10b)(10c)에 각각의DLU(60a)(60b)(60c)를 설치하되, 상기 각 DLU(60a) (60b)(60c)의 구성요소인 각 마이크로 프로세스 유니트(64)는 근거리무선통신 인터페이스(70)와 장거리 통신수단 인터페이스(80)가 구비되어 중구역(P)의 검침정보를 일괄적으로 수집하는 집속기(30)의 마이크로 프로세스 유니트(34)를 공용으로 사용한 것이다.

이럴 경우 집속기(30)를 구성하는 마이크로 프로세스 유니트(34)에는 각각의 DLU(60a)(60b)(60c)로부터 정보를 수신하는 다수의 시리얼통신 인터페이스(SCI1~ SCI3)와, 수집된 정보를 근거리무선통신 인터페이스(70) 및 장거리 통신수단 인터페이스(80)를 통해 송신하는 하나의 시리얼통신 인터페이스(SCI4)가 구비된다.

즉, 각각의 저압전력선로(10a)(10b)(10c)에 연결된 전력량계와 변압기(1a~ 1c)로부터 수신되는 데이터정보는DLU(60a)(60b)(60c)의 라인커플러(62)와 필터 및 앰프(63)를 경유하여 전력선통신으로 집속기(30)인 마이크로 프로세스유니트(34)의 시리얼통신 인터페이스(SCI1~SCI3)로 각각 전송된다.

또한, 집속기(30)로부터 각각의 저압전력선로(10a)(10b)(10c)에 연결된 전력량계를제어하기 위한 제어명령은 각DLU(60a)(60b)(60c)의 캐리어콘트롤러(65), 캐리어앰프(66), 파워앰프(67), 라인커플러(62)를 경유하여 저압전력선로(10a) (10b)(10c)에 연결된 전력량계로 송신하게 됨으로서 양방향통신이 이루어지게 되며, 상기 집속기(30)로 집속된 모든 정보는 근거리무선통신 인터페이스(70) 및 장거리 통신수단 인터페이스(80)를 통해 송신하게 된다.

이와 같이 본 고안은 서로 다른 저압전력선로 간에 전력선통신이 이루어질 수 있도록 라인브리지(20), 라인중계기(40),DLU(60)를 독립적으로 사용하거나 또는 이를 혼용 구성하여 양방향통신이 가능하도록 함은 물론, 이를 혼용하여 구성할 경우 중복되는 구성요소를 공통으로 사용하게 함으로써 간단한 구성에 의해 보다 광역의 검침구역 정보를 효율적으로 수집할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 고안은 하나의 변압기에 연결된 가입자구역을 하나의 소구역으로 형성하고, 상기 소구역을N개 통합하여 하나의 중구역으로 구분하되, 각 소구역 내에 존재하는 전력량계와 변압기의 데이터정보 송수신은 전력선통신으로 이루어지도록 하고, 각 소구역 단위로 존재하는 저압전력선로 간에는 전력선통신이 가능하도록 전송선로를 연결하여 주는 라인브리지, 라인중계기를 택일하여 설치하거나 또는 이를 혼용하여 설치한 것이다.

따라서, 본 고안은 중구역에 존재하는 다수의 변압기정보와, 이 변압기로부터 전원을 공급받는 다수의 전력량계 데이터정보와 변압기 관련정보를 하나의 집속기를 통해 수집 가능하여 비교적 넓은 지역의 검침을 한 장소에서 단시간에 수행함으로써전력량계 부설위치의 부적정으로 인한 검침애로를 해소하고, 검침비용의 대폭절감과 원격검침설비의 설치 및 운영비용의 절감은 물론, 변압기의 관리도 가능하게 되는 것이다.

또한, 본 고안은 근거리무선통신에 비해 신뢰도를 높이며, 장차 실시간 원격검침 시행시에는 PSTN, 개인통신서비스(PCS),GSM, 인터넷 등의 각종 장거리 통신수단과 연결하여 즉시 실시간 원격검침시템의 기반시설로 사용할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

1. 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템에 있어서,

   하나의 변압기(1a)와, 상기 변압기(1a)에 연결된 다수의 전력량계(6a~6n)를 하나의 소구역(CA)으로 설정하고,

   상기 소구역(CA)을 N개로 묶어 중구역(P)으로 설정하고,

   상기 중구역(P)에는 데이터 집중장치인 집속기(30)를 설치하고,

   상기 중구역(P)를 구성하는 소구역(CA) 간의 서로 다른 저압전력선로에는 전력선통신으로 상기 집속기(30)에 데이터정보를 송수신하는 라인브리지(20)를 설치한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 라인브리지(20) 대신에 서로 다른 저압전력선로간에 전력선통신으로 이루어지며 수신된 데이터정보를 등화증폭 및 식별 재생하여 인접한 소구역(CA)의 저압전력선로로 전송하는 라인중계기(40)를 연결한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서 상기 라인중계기(40)는,

   저압전력선로로부터 공급되는 AC 86∼260V 전압을 이용하여 시스템 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭 파워 유니트(41)와,

   상기 소구역(CA) 사이의 저압전력선로에 연결되어 저압전력선로의 선로전압은 차단하고 데이터정보 만을 추출하는 라인커플러(42)(48)와,

   상기 라인커플러(42)에 의해 추출된 데이터정보를 특정주파수의 여과 및 동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(43)와,

   상기 필터 및 앰프(43)의 출력단에 연결되어 시스템의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램이 내장된 프로세스 유니트(44)와,

   상기 프로세스 유니트(44)의 제어에 의해 데이터정보를 캐리어신호에 실어 출력시키는 캐리어콘트롤러(45)와,

   상기 캐리어콘트롤러(45)로부터 출력되는 데이터정보를 전압 증폭하는 캐리어앰프(46)와,

   상기 캐리어앰프(46)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력 증폭하여 저압전력선로와 연결된 라인커플러(48)에 전송하는 파워앰프(47)로 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 라인브리지(20) 대신에 서로 다른 저압전력선로간에 전력선통신으로 이루어지며 설정된 프로그램에 의해 각 소구역의 검침정보와 변압기의 정보를 연산 및 저장한 후, 상기 집속기(30)의 제어명령에 의해 저장된 정보를 전력선통신으로 집속기(30)로 송수신하는 DLU(60)를 설치한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 DLU(60)는 저압전력선로로부터 공급되는 AC 86∼260V 전압을 이용하여 시스템 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭 파워 유니트(61)와,

   상기 저압전력선로에 연결되어 저압전력선로의 선로전압은 차단하고 데이터정보 만을 추출하는 라인커플러(62)(68)와,

   상기 라인커플러(62)에 의해 추출된 데이터정보를 특정주파수의 여과 및 동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(63)와,

   상기 필터 및 앰프(63)의 출력단에 연결되어 시스템의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램에 의해 연산 처리하는 마이크로 프로세스 유니트(64)와,

   상기 마이크로 프로세스 유니트(64)의 제어에 의해 데이터정보의 캐리어를 제어하여 출력시키는 캐리어콘트롤러(65)와,

   상기 캐리어콘트롤러(65)로부터 출력되는 캐리어신호를 전압 증폭하는 캐리어앰프(66)와,

   상기 캐리어앰프(66)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력 증폭하여 저압전력선로로 연결된 라인커플러(68)에 전송하는 파워앰프(67)와,

   상기 마이크로 프로세스 유니트(64)에 연결되어 정전시 미리 지정된 필요한 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 이이피롬(69)과,

   상기 마이크로 프로세스 유니트(64)에 연결되어 각종 데이터정보를 일시적으로 저장하는 램(70)으로 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 라인브리지(20) 대신에 서로 다른 저압전력선로간에 전력선통신으로 이루어지며 상기 DLU(60)와 라인중계기(40)를 각각 병렬로 접속하여 양방향 통신이 가능하도록 하고, 상기 DLU(60)와 라인중계기(40) 상호간에 통화신호(Busy)로 인에이블(Enable) 입력을 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 라인브리지(20) 대신에 서로 다른 저압전력선로 마다 DLU(60)를 설치하고,

   상기 DLU(60)의 마이크로 프로세스 유니트는 중구역(P)에 설치되어 데이터정보를 일괄적으로 수집하는 집속기(30)의 마이크로 프로세스 유니트(34)를 공용으로 구성한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 원격 데이터정보 수집시스템.