KR20040082599A - System for Distributed electric power demand measuring and control - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 저압선에 접속할 수 있는 최대수요전력·역율측정 및 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공동주택, 상가, 빌딩, 공장 등에서 적용할 수 있는 것으로 공동주택에서는 각 동별 또는 각 가구별로 인입구에 설치할 수 있고, 상가에서는 각 점포별로 설치할 수 있으며, 빌딩에서는 각 층별 또는 구역별로 설치할 수 있고, 공장에서는 각 생산라인별로 설치할 수 있는 장치이다.The present invention relates to a maximum demand power and power factor measurement and control device that can be connected to a low-voltage wire, and more specifically, it can be applied in apartments, malls, buildings, factories, etc. It can be installed at each store in a shopping mall, can be installed at each floor or zone in a building, and can be installed at each production line in a factory.
최근 전력수요의 성장추이를 보면 최대수요전력은 국민소득증대에 따른 냉방기기의 보급 확대로 해마다 10%이상의 증가세를 보이고 있다. 이에 따라 전력공급의 주체인 한국전력공사에서는 전력예비율의 절대 부족현상이 발생하였고, 막대한 예산과 인력을 투입하여 최대수요전력의 증가를 억제하는 노력을 기울여 왔다. 그 구체적인 예로써 전기요금정책이 최대수요부하를 억제하는 정책으로 일관되어 왔으며, 또 부하관리제도를 도입하여 직접적으로 최대수요부하를 억제하는데 최선을 다하고 있는 것이다.According to the recent trend of power demand growth, the maximum demand power has increased more than 10% every year due to the expansion of air conditioners due to the increase of national income. As a result, KEPCO, the main source of power supply, has experienced an absolute shortage of power reserves and has put in an enormous budget and manpower to restrain the increase in maximum demand power. As a concrete example, the electricity tariff policy has been consistent with the policy of suppressing the maximum demand load, and the load management system is introduced to do the best to directly suppress the maximum demand load.
한국전력공사의 전기요금제도는 피크부하의 분산을 위하여 오래 전부터 심야요금제도를 실시하였고, 현재는 시간대별, 계절별 차등요금제도도 적용하고 있으며, 특히 기본요금의 산정에서 적용하는 최대수요전력을 검침당월을 포함한 직전 12개월 중 7월, 8월, 9월 및 검침당월중의 최대수요전력으로 하고 있는데, 그것은 하기 냉방부하의 급증으로 인한 전력수급불안정을 해소하고자 하는 노력의 하나인 것이다.KEPCO's electricity tariff system has been in charge of the midnight tariff system for a long time in order to distribute peak loads. Currently, the hourly and seasonal differential tariff system is also applied. In particular, the maximum demand power applied in the calculation of the base rate is read. It is the maximum demand power during July, August, September, and meter reading month of the previous 12 months including the current month, which is one of the efforts to solve the power supply instability caused by the sudden increase in cooling load.
그리고 부하관리제도는 첫째, 피크기간에 휴가, 보수를 실시하여 전력수요를 감소시키는 고객들에게 소정의 지원금을 지급하는 휴가보수제도, 둘째, 피크시간에 자율적으로 일정수준의 전력수요를 감소시키는 고객들에게 소정의 지원금을 지급하는 자율절전제도, 셋째, 수급비상시 한국전력공사의 요청에 따라 전력수요를 감소시키는 고객들에게 소정의 지원금을 지급하는 부하이전제도, 넷째, 수급비상시 전력회사의 직접부하제어로 전력수요를 감소시키는 고객들에게 소정의 지원금을 지급하는 직접제어제도 등이 있다. 이러한 부하관리제도 또한 하기냉방부하에 의한 피크부하의 분산에 목적을 두고 있는 것이다.In addition, the load management system includes: 1) a vacation reimbursement system that pays a certain amount of subsidies to customers who reduce power demand by taking vacations and remuneration during peak periods; and 2) to customers who voluntarily reduce a certain level of power demand during peak hours. Autonomous power saving system that pays a certain amount of subsidies; Third, load transfer system that pays a certain amount of subsidies to customers who reduce power demand at the request of KEPCO. There is a direct control system that pays a certain amount of subsidies to customers that reduce demand. This load management system is also aimed at dispersing peak loads by the following cooling loads.
상기와 같이 전력공급회사의 정책에 따라 각 수용가측에서는 일상생활과 생산활동과 사업활동 등을 원활하게 계속하면서 합리적인 전력사용을 통하여 전력요금을 절약하기 위한 방법으로 전력사용량의 절감, 피크전력의 억제, 부하평준화 등을 도모하고 있다. 특히 하기 냉방부하의 억제가 최대수요전력을 저감시킬 수 있는 가장 확실한 방안이므로, 이에 대한 해결책이 절실한 것이다.As mentioned above, in accordance with the policy of the power supply company, each consumer side keeps daily life, production activities, and business activities smoothly, and saves electricity charges through rational use of electricity. It is trying to level the load. In particular, since the following suppression of the cooling load is the most reliable way to reduce the maximum demand power, a solution for this is urgently needed.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의하여 최대수요전력을 억제할 수 있는 해결책을 제시하는데 그 목적이 있으므로, 본 발명에서는 최대수요전력의 관리와 겸하여 최저역율의 관리에 대하여서만 설명한다.Since the present invention has a purpose of presenting a solution capable of suppressing the maximum demand power by the necessity as described above, the present invention will be described only for the management of the minimum power factor in combination with the management of the maximum demand power.
최대수요전력과 최저역율을 관리하고 제어할 수 있는 시스템이나 장치는 이미 특허출원번호 제 10-2001-0026715호(공개번호: 특2002-0087735, 공개일자: 2002년11월23일), 특허출원번호 제 10-1999-0049998호(공개번호: 특2000-0006898, 공개일자: 2000년 02월 07일), 특허출원번호 제 10-1997-0000009호(공개번호: 특1997-0060626, 공개일자: 1997년 08월 12일)에서 제시되었고, 국내의 수많은 업체에서 다양한 종류의 최대수요전력과 최저역율제어장치들을 출시하였다.A system or apparatus capable of managing and controlling the maximum demand power and the lowest power factor has already been applied for a patent application No. 10-2001-0026715 (Publication No .: 2002-0087735, Publication Date: November 23, 2002). No. 10-1999-0049998 (Publication No .: 2000-0006898, Publication Date: February 07, 2000), Patent Application No. 10-1997-0000009 (Publication Number: Publication No. 1997-0060626, Publication Date: Presented on August 12, 1997, numerous domestic companies have released various types of maximum demand power and lowest power factor controllers.
그러나 이러한 제품들이 원활하게 보급되지 못하였던 것은 모든 제품들의 가격이 너무 높음과 동시에 실제로 고가의 최대수요전력과 역율제어장치를 설치한 수용가에서도 투자한 만큼의 효과를 거두지 못하였기 때문이라고 할 수 있다.However, these products did not spread smoothly because the price of all the products were too high and the actual maximum demand power and the power factor installed power factor control device did not pay as much as the investment.
그 이유로 상기의 최대수요전력과 최저역율제어장치들은 기계적 여러 가지 기능들을 탑재하여 불요불급한 부하들을 강제로 제어하는 데에는 충실하였으나, 인간심리에 대한 고려는 전혀 없었기 때문이다. 결국 모든 전력부하제어의 최종 의사결정과 실행은 사람이 하게 되어있는 것이다.For this reason, the maximum demand power and the lowest power factor controller are equipped with various mechanical functions to faithfully control unnecessary loads, but there is no consideration of human psychology. After all, the final decision and execution of all power load control is up to the human.
그래서 공동주택에서는 전체적으로 한 개의 최대수요전력계로 각 가정의 자율적인 부하관리를 호소하여도 호응이 적을 수밖에 없고, 상가나 빌딩 등에서도 한 개의 최대수요전력계로 각 상점이나 각 사무실 등의 자율적인 부하관리를 호소하여도 호응이 적을 수밖에 없으며, 공장에서도 한 개의 최대수요전력계로 각 생산라인의 자율적인 부하관리와 원가절감을 호소하여도 호응이 적을 수밖에 없는 것이다. 그것은 자본주의경제와 공산주의 경제에서의 우열이 쉽게 판명된 것을 보듯이 집단의 능률이 개인의 능률을 따라갈 수 없는 것과 같은 것이다.Therefore, even in multi-unit houses, there is little response even when appealing autonomous load management of each household with one maximum demand electricity meter, and one load demand meter in shopping mall or building, etc. Even if it appeals, the response is inevitably low, and even in the factory, there is only one response to autonomous load management and cost reduction of each production line. It is as if the efficiency of the group cannot keep up with the efficiency of the individual, as we can easily see the superiority in the capitalist and communist economies.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 전체집단을대상으로 한 자율적 전력부하관리를 소집단으로 또는 개인으로 나누어 자율적 또는 강제적 전력부하관리를 하게 함으로서, 전력부하관리를 성실하게 실행한 소집단이나 개인에게 당장 이익이 돌아갈 수 있게 하여 효과적으로 최대수요전력제어를 할 수 있게 하는, 저가격의 간이형 최대수요전력·역율측정 및 제어장치를 전기의 사용장소 어디에나 용이하게 설치할 수 있도록 하는데 본 발명의 기술적 과제로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, by dividing autonomous power load management for the entire group into small groups or individuals to autonomous or compulsory power load management, to perform the power load management sincerely It is possible to easily install a low-cost, simple-type, maximum demand power, power factor measurement and control device that can easily benefit the small group or individual immediately, thereby effectively controlling the maximum demand power. It is a technical problem.
본 발명의 최대수요전력·역율측정 및 제어장치를 공동주택에서는 각 동별 또는 각 가구별로 설치하여 각 동별 또는 각 가구별로 최대수요전력을 측정할 수 있고, 상가에서는 각 점포별로 설치하여 상가관리사무소에서 전기요금 할당에 대한 참고자료로 활용할 수 있으며, 빌딩에서는 각 층별 또는 사용자 구역별로 설치하여 빌딩관리사무소에서 전기요금을 할당하는 경우에 본 발명의 장치로 측정된 최대수요전력을 활용할 수 있고, 공장에서는 각 생산라인별로 설치함으로서 각 생산라인별 원가절감운동의 실적을 정확하게 평가할 수 있는 자료를 제공할 수 있는 것이다.In the multi-unit house, the maximum demand power, power factor measurement and control device of the present invention can be installed for each building or each household to measure the maximum demand power for each building or each household. It can be used as a reference for electricity rate allocation, and in a building, each floor or user zone can be installed to utilize the maximum demand power measured by the device of the present invention when allocating an electricity rate in a building management office. By installing each production line, it is possible to provide data for accurately evaluating the performance of cost reduction campaigns for each production line.
도 1은 통상의 전력설비를 나타낸 일 실시 단선결선도1 is an embodiment disconnection diagram showing a typical power equipment
도 2는 통상의 전력설비에 본 발명에 따른 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템을 적용한 일 실시 예시도Figure 2 is an exemplary embodiment applying the maximum demand power, power factor measurement and control system according to the present invention to a conventional power equipment
도 3a는 단상 전력설비에서 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력·역율측정장치(100)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도3A is an embodiment block diagram showing the configuration of the maximum demand power and power factor measuring apparatus 100 in which a power line communication modem is integrated in a single phase power facility.
도 3b는 삼상 전력설비에서 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력·역율측정장치(100)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도Figure 3b is an embodiment block diagram showing the configuration of the maximum demand power and power factor measuring apparatus 100 incorporating a power line communication modem in a three-phase power installation
도 4는 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도4 is a block diagram showing the configuration of the maximum demand power, power factor display and control device 200 incorporating a power line communication modem built-in;
도 5는 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 자동전력차단장치(300)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of an automatic power cut device 300 incorporating a power line communication modem.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 따른 간이형 최대수요전력·역율측정 및 제어장치의 구성 및 작용을 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to Figures 1 to 5 attached to the configuration and operation of the simple type maximum demand power, power factor measurement and control device according to the present invention for achieving the above objects as follows.
도 1은 통상의 전력설비를 나타낸 일 실시 단선결선도로서, 수전점(10)의 계기용변성기함(11)을 통한 하나의 거래용 최대수요전력량계(12)에서 측정되고, 수전점(10)과 연결된 1개의 차단기(13)와, 컷아웃스위치(14)를 통하여 차단기(13)와 연결된 1개 또는 다수의 고객변압기(15)와, 각 고객변압기(15)의 2차측에 공기차단기(16)를 통하여 연결된 1개 또는 다수의 배전반(17)과, 각각의 배전반(17)에 설치된 다수의 배선용차단기(18)를 통하여 연결된 다수의 저압간선(19)과, 각각의 저압간선(19)의 부하측에 연결된 하나의 분전함(20) 또는 복수의 분전함(20)과, 각각의 분전함(20)에 설치된 하나의 주배선차단기(21)와 다수의 분기용 배선차단기(22)를 통하여 연결된 각 구역별로 공급하는 다수의 분기회로(23)와, 각 분기회로(23)에 연결된 각종 전력부하(24)로 구성된 전기설비이다.FIG. 1 is a one-off disconnection diagram showing a typical power equipment, measured at one transaction maximum demand power meter 12 through the instrument transformer box 11 of the power receiving point 10, and the power receiving point 10 and One breaker 13 connected, one or more customer transformers 15 connected to the breaker 13 via a cutout switch 14, and an air breaker 16 on the secondary side of each customer transformer 15. One or more switchboards 17 connected to each other, a plurality of low voltage trunks 19 connected through a plurality of wiring breakers 18 installed in each switchboard 17, and a load side of each low voltage trunk 19 One distribution box 20 or a plurality of distribution boxes 20 connected to each other, one main wiring breaker 21 and a plurality of branch wiring breakers 22 installed in each distribution box 20 are supplied for each zone connected through Electrical circuit composed of a plurality of branch circuits 23 and various power loads 24 connected to each branch circuit 23. A.
그러므로 수전점에서 측정되는 거래용 최대수요전력량계(12)에 의하여 측정되는 최대수요전력값으로 최대수요전력을 관리하는 것은 공급수용가 구내의 전체적인 관점에서만 관리가 가능한 것이다.Therefore, managing the maximum demand power with the maximum demand power value measured by the transaction maximum demand electricity meter 12 measured at the power receiving point can be managed only from the overall viewpoint of the supply house.
도 2는 통상의 전력설비에 본 발명에 따른 간이형 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템을 적용한 일 실시 예시도로서, 다수의 최대수요전력·역율측정장치(100)와 다수의 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)와 다수의 최대수요전력표시장치(250)와 다수의 자동전력차단장치(300)로 구성된다.Figure 2 is an exemplary embodiment of applying a simple type maximum demand power, power factor measurement and control system according to the present invention to a conventional power equipment, a plurality of maximum demand power, power factor measuring apparatus 100 and a plurality of maximum demand power. It is composed of a power factor display and control device 200, a plurality of maximum demand power display device 250 and a plurality of automatic power cut-off device (300).
즉 하나의 최대수요전력·역율측정장치(100)와 하나의 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)와 다수의 최대수요전력표시장치(250)와 다수의자동전력차단장치(300)로 구성하여 하나의 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템set가 되는 것이다. 이러한 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템set를 필요한 숫자만큼 설치하는 것이다.That is, with one maximum demand power and power factor measuring apparatus 100, one maximum demand power and power factor display and control apparatus 200, a plurality of maximum demand power display apparatuses 250, and a plurality of automatic power cut-off devices 300. It is configured to become one set of maximum demand power and power factor measurement and control system. The maximum demand power, power factor measurement and control system set is installed as necessary.
최대수요전력·역율측정장치(100)는 하나의 저압간선(150)에 한 개를 설치하는 것으로, 전력설비의 여건에 따라 저압간선의 전원측이나 부하측이나 중간부위의 어느 위치에 설치하여도 좋다. 그러나 부하측에 가까울수록 통신거리가 가까우므로 통신신뢰도가 높을 수 있다.The maximum demand power and power factor measuring apparatus 100 is provided in one low voltage trunk | wire 150, and may be provided in the power supply side of a low voltage trunk | wire, the load side, or an intermediate part according to the conditions of a power installation. However, the closer to the load side, the closer the communication distance, so the communication reliability can be high.
최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)는 최대수요전력·역율측정장치(100)로부터 전력선통신을 통하여 송신된 데이터를 수신하여 현재의 전력과 역율을 표시하고, 미리 설정된 허용최대전력과 허용최저역율과 비교하여 미리 입력한 프로그램에 따라 자동전력 차단장치들에게 차단 또는 투입명령을 전력선통신으로 송신한다.The maximum demand power and power factor display and control device 200 receives data transmitted through the power line communication from the maximum demand power and power factor measurement apparatus 100 to display the current power and power factor, and the preset allowable maximum power and allowance. Compared to the lowest power factor, a cutoff or input command is sent to power line communication to the automatic power cutoff devices according to a pre-programmed program.
최대수요전력·역율표시장치(250)는 해당구역내의 관련자들이 현재의 전력과 역율상태를 모니터할 수 있는 장치이다. 최대수요전력·역율측정장치(100)와 최대수요전력·역율표시장치(250)만을 설치하여 수동으로 사용중인 전력기기들을 차단하거나 콘덴서를 투입하면서 최대수요전력·역율을 제어하고자 하는 경우에는 각 관련자들이 용이하게 감시할 수 있도록 복수의 개수를 복수의 장소에 설치하는 것이 좋다. 이 최대수요전력·역율표시장치(250)도 최대수요전력·역율측정장치(100)로부터 전력선통신을 통하여 송신된 데이터를 수신하여 현재의 전력과 역율을 표시한다.Maximum demand power and power factor display unit 250 is a device that can monitor the current power and power factor status in the relevant area. If only the maximum demand power and power factor measuring device 100 and the maximum demand power and power factor display device 250 are installed to control the maximum power demand and power factor while manually cutting off power devices or inputting a capacitor, It is good to provide a plurality of places in a plurality of places so that they can easily monitor. The maximum demand power and power factor display device 250 also receives data transmitted from the maximum demand power and power factor measurement apparatus 100 through power line communication to display the current power and power factor.
자동전력차단장치(300)는 분전반(160)의 각 분기회로(350)에 접속된 각종 전력부하들의 전원측에 설치하는 것으로, 각종 전력부하의 부하특성을 검토하여 최대수요전력·역율제어의 대상이 되는 전력부하에만 설치한다. 자동전력차단장치(300) 또한 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)로부터 전력선통신방식으로 송신되는 제어신호를 수신하여 해당 부하들을 제어한다.The automatic power cut-off device 300 is installed on the power supply side of various power loads connected to the branch circuits 350 of the distribution panel 160. The automatic power cut-off device 300 examines the load characteristics of the various power loads to determine the maximum demand power and power factor control. Install only at the power load. The automatic power cut device 300 also receives the control signal transmitted by the power line communication method from the maximum demand power, power factor display and the control device 200 to control the corresponding load.
도 3a는 단상 전력설비에서 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력·역율측정장치(100)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도로서, 전력선으로부터 공급되는 AC 86∼260V의 전압을 이용하여 본 장치의 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭파워유니트(101)와, 전력선과 연결되어 전력선의 선로전압은 차단하고 통신신호만을 추출하는 라인커플러(104)와, 상기 라이커플러(104)에 의하여 추출된 통신신호를 특정주파수의 여과 및 동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(108)와 상기 필터 및 앰프(108)의 출력단에 연결되어 본 장치의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램이 내장된 CPU(110)와, 상기 CPU(110)의 제어에 의해 통신신호의 캐리어를 제어하여 출력시키는 캐리어콘트롤러(107)와 상기 캐리어콘트롤러(107)로부터 출력되는 캐리어신호를 전압증폭하는 캐리어앰프(106)와 상기 캐리어앰프(106)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력증폭하여 전력선과 유선으로 연결된 라인커플러(104)에 전송하는 파워앰프(105)와, 전력선과 연결되어 전원의 제로크로싱포인트를 검출하여 I/O포트를 통하여 CPU에 입력시키므로서 이 제로크로싱포인트의 부근에서만 통신을 하도록하는 제로크로스디텍터(109)로 구성되어 있는 전력선통신모뎀부가 있다.FIG. 3A is a block diagram showing the configuration of the maximum demand power and power factor measuring device 100 in which a power line communication modem is integrated in a single-phase power facility. FIG. A switching power unit 101 for making a DC power source for driving, a line coupler 104 connected to a power line to block a line voltage of the power line, and extracting only a communication signal, and a communication signal extracted by the lyo coupler 104. A filter and amplifier 108 for filtering and tuning amplifying a specific frequency and outputting the same; and a CPU 110 having a program that is connected to an output terminal of the filter and amplifier 108 to perform the purpose and control of the apparatus. And a carrier controller 107 for controlling and outputting a carrier of a communication signal under control of the CPU 110 and a voltage amplifying carrier signal output from the carrier controller 107. A power amplifier 105 that amplifies the carrier signal output from the amplifier 106 and the carrier amplifier 106 and transmits it to the line coupler 104 connected to the power line by wire, and a zero crossing point of the power source connected to the power line There is a power line communication modem section comprised of a zero cross detector 109 which detects and inputs the CPU through an I / O port to communicate only in the vicinity of the zero crossing point.
그리고 전력선전류의 세기를 검출하는 변류기(102)와, 전력선의 전압을 검출하는 전압검출기(103)와, 상기 변류기(102)와 전압검출기(103)로부터 출력되는 아나로그 형태의 전압 및 전류를 디지털신호로 변환하는 CPU(110)내의 A/D변환기와, 상기 A/D변환기로부터 변환된 전압 전류값을 승산하고 적산하며 제로크로싱 디텍터에 의해 전압과 전류의 위상차를 감지하여 역율값을 산출하는 CPU(110)내의 연산 및 메모리부와, 연산 및 메모리부에서 출력하는 전력값을 디스플레이 시키는 CPU(110)내의 LCD구동기와, 전력선통신의 캐리어 주파수를 발생시키는 CPU(110)내의 Carrier OSC.와, 전력선통신의 송수신을 제어하는 CPU(110)내의 SCI(직열통신인터페이스)와, 전력선통신을 제로크로싱 포인트에서만 하게하여 통신의 신뢰도를 향상시키는 제로크로싱 디텍터(109)에서 검출된 신호를 수신하는 CPU(110)내의 I/O 포트와, 상기 CPU(110)에 연결되어 정전시 미리 지정된 필요한 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 이이피롬(112)과, 상기 CPU(110)에 연결되어 각종 정보들을 일시적으로 저장하는 램(113)과, 상기 CPU(110)에서 연산된 전력값과 역율값을 표시하는 LCD표시장치(111)로 구성된다.The current transformer 102 detects the strength of the power line current, the voltage detector 103 for detecting the voltage of the power line, and the analog voltage and current output from the current transformer 102 and the voltage detector 103. A / D converter in the CPU 110 for converting a signal and a voltage current value multiplied and converted from the A / D converter, and a CPU for detecting a phase difference between voltage and current by a zero crossing detector to calculate a power factor value. An LCD driver in the CPU 110 for displaying the arithmetic and memory section in the 110 and a power value output from the arithmetic and memory section, and a Carrier OSC in the CPU 110 for generating a carrier frequency of power line communication, and a power line. The SCI (serial communication interface) in the CPU 110 that controls the transmission and reception of the communication, and the zero crossing detector 109 which makes the power line communication only at the zero crossing point, thereby improving the reliability of the communication. An I / O port in the CPU 110 for receiving a signal, an YPROM 112 connected to the CPU 110 for preserving necessary data and programs specified in the event of a power failure, and a CPU 110 connected to the CPU 110. RAM 113 for temporarily storing a variety of information, and the LCD display 111 for displaying the power value and the power factor value calculated by the CPU (110).
도 3b는 삼상 전력설비에서 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력과 역율측정장치(100)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도로서, 전력선전류의 세기를 검출하는 세 개의 변류기(102)와, 전력선의 전압을 검출하는 세 개의 전압검출기(103)와, 상기 세 개의 변류기(102)와 세 개의 전압검출기(103)로부터 출력되는 신호를 각각 하나씩의 통신회선으로 CPU(110)에 입력시킬 수 있는 multiplexer(114)로 구성되는 것 이외에는 도 3a에서 설명한 바와 같다.FIG. 3B is a block diagram showing the configuration of the power factor measuring device 100 with the maximum demand power incorporating a power line communication modem in a three-phase power facility. Three current transformers 102 for detecting the power line current intensity and a power line Three voltage detectors 103 for detecting a voltage of the multiplexer, and multiplexers capable of inputting signals output from the three current transformers 102 and three voltage detectors 103 to the CPU 110 by one communication line. It is as described in FIG. 3A except that it consists of 114.
도 4는 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도로서, 전력선으로부터 공급되는 AC 86∼260V의 전압을 이용하여 본 장치의 구동에 필요한 직류전원을 만드는 스위칭파워유니트(201)와, 전력선과 연결되어 전력선의 선로전압은 차단하고 통신신호만을 추출하는 라인커플러(204)와, 상기 라이커플러(204)에 의하여 추출된 통신신호를 특정주파수의 여과 및 동조 증폭하여 출력하는 필터 및 앰프(208)와 상기 필터 및 앰프(208)의 출력단에 연결되어 본 장치의 목적과 제어를 수행할 수 있는 프로그램이 내장된 CPU(210)와, 상기 CPU(210)의 제어에 의해 통신신호의 캐리어를 제어하여 출력시키는 캐리어콘트롤러(207)와 상기 캐리어콘트롤러(207)로부터 출력되는 캐리어신호를 전압증폭하는 캐리어앰프(206)와 상기 캐리어앰프(206)로부터 출력되는 캐리어신호를 전력증폭하여 전력선과 유선으로 연결된 라인커플러(204)에 전송하는 파워앰프(205)와, 전력선과 연결되어 전원의 제로크로싱포인트를 검출하여 I/O포트를 통하여 CPU에 입력시키므로서 이 제로크로싱포인트의 부근에서만 통신을 하도록하는 제로크로스디텍터(209)로 구성되어 있는 전력선통신모뎀부가 있다.Fig. 4 is a block diagram showing the configuration of the maximum demand power and power factor display and control device 200 incorporating a power line communication modem built therein, and using the AC 86-260V voltage supplied from the power line to drive the device. Switching power unit 201 to make the required DC power supply, a line coupler 204 connected to the power line to cut off the line voltage of the power line, and extracts only the communication signal, and specifies the communication signal extracted by the lyo coupler 204 A filter and amplifier 208 for filtering and tuning amplifying and outputting a frequency, and a CPU 210 having a program connected to an output terminal of the filter and amplifier 208 to perform the purpose and control of the apparatus, and A carrier controller 207 for controlling and outputting a carrier of a communication signal under control of the CPU 210 and a carrier amplifier 206 for voltage-amplifying a carrier signal output from the carrier controller 207. And a power amplifier 205 for power-amplifying a carrier signal output from the carrier amplifier 206 and transmitting the same to the line coupler 204 connected to the power line by wire, and detecting a zero crossing point of the power source connected to the power line. There is a power line communication modem section comprised of a zero cross detector 209 which communicates with the CPU through the O port and communicates only in the vicinity of the zero crossing point.
그리고 수신된 최대수요전력값과 역율값을 표시하는 LCD표시장치(202)와,CPU(210)에 연결되어 정전시 미리 지정된 필요한 데이터 및 프로그램을 보존하기 위한 이이피롬(203)과, 상기 CPU(210)에 연결되어 각종 정보들을 일시적으로 저장하는 램(211)과, 통신과 본 장치의 모든 기능을 제어하는 CPU(210)가 있다.And an LCD display 202 for displaying the received maximum demand power factor and the power factor value, an EPIROM 203 connected to the CPU 210 for preserving necessary data and programs predetermined in case of power failure, and the CPU ( There is a RAM 211 connected to 210 to temporarily store various information, and a CPU 210 to control communication and all functions of the apparatus.
CPU(210)는 최대수요전력과 역율측정장치(100)으로부터 전력선통신으로 수신한 최대수요전력값과 역율값을 디스플레이 시키는 CPU(210)내의 LCD구동기와, 전력선통신의 캐리어 주파수를 발생시키는 CPU(210)내의 Carrier OSC.와, 전력선통신의 송수신을 제어하는 CPU(210)내의 SCI(직열통신인터페이스)와, 전력선통신을 제로크로싱 포인트에서만 하게하여 통신의 신뢰도를 향상시키는 제로크로싱 디텍터(209)에서 검출된 신호를 수신하는 CPU(210)내의 I/O 포트와, 관리하여야 할 최대전력과 최저역율의 목표값 등을 입력 할 수 있는 CPU(210)내의 I/O 포트와, 목표한 최대수요전력과 최저역율을 관리하기 위한 제어용 프로그램을 입력하고 그 프로그램을 수행할 수 있는 CPU(210)내의 연산 및 메모리부가 있다.The CPU 210 includes an LCD driver in the CPU 210 for displaying the maximum demand power and the power demand and the power factor value received from the power factor communication apparatus 100, and a CPU for generating a carrier frequency of power line communication. Carrier OSC in 210, SCI (serial communication interface) in CPU 210 that controls transmission and reception of power line communication, and zero crossing detector 209 which improves the reliability of communication by allowing power line communication only at the zero crossing point. I / O port in the CPU 210 that receives the detected signal, I / O port in the CPU 210 that can input target values of maximum power and lowest power factor to be managed, and target maximum demand power. And a control and memory section in the CPU 210 capable of inputting a control program for managing the minimum power factor and executing the program.
도 5는 전력선통신모뎀을 내장 결합시킨 자동전력차단장치(300)의 구성을 나타낸 일 실시 블록도로서, 상기한 도 3a와 도 4에서 설명한 zero crossing point 방식의 전력선통신을 사용하여 제어명령을 수신하고, CPU(310)에서 자신의 자동전력차단장치(300)에게 하달하는 신호여부를 판별하여 해당 I/O PORT를 통하여 해당 제어명령을 송신한다. 상기 명령을 수신하는 Magnetic switch(330) 또는 TRIAC(340) 또는 Relay switch(320)가 명령을 수행함으로서 부하측으로 연결되는 회로를 차단하여 제어목적을 달성한다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an automatic power cut device 300 in which a power line communication modem is built-in. The control command is received by using power line communication of the zero crossing point method described with reference to FIGS. 3A and 4. In addition, the CPU 310 determines whether a signal is delivered to its automatic power cutoff device 300, and transmits a corresponding control command through the corresponding I / O PORT. The magnetic switch 330 or the TRIAC 340 or the relay switch 320 receiving the command blocks the circuit connected to the load side by performing the command to achieve a control purpose.
상기의 도 2 내지 도 5의 설명에서와 같이 하나의 전력고객구내에서 각각의 공급구역별 또는 저압간선별로 하나의 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템set를 설치하여, 검출된 전력과 역율이 설정된 목표전력과 역율에 도달하거나 설정된 특정시간에 도달하는 경우, 미리 설정된 제어순서에 따라 각각의 전력부하 또는 콘덴서를 선택적으로 차단 또는 투입함으로써, 전력부하와 역율을 효율적으로 제어할 수 있는 것이다.As described in FIG. 2 to FIG. 5, one maximum demand power factor and power factor measurement and control system set for each supply area or each low voltage trunk is installed in one electric power customer premises, and the detected power and power factor are set. When the target power and the power factor are reached or a specific time is set, the power load and the power factor can be efficiently controlled by selectively blocking or injecting each power load or the capacitor according to a preset control sequence.
본 발명의 최대수요전력·역율측정 및 제어시스템을 운영하는 방법은 두 가지가 있다. 첫째는 최대수요전력·역율측정장치(100)와 다수의 최대수요전력·역율표시장치(250)만을 설치하여 현재전력과 역율의 표시와 현재전력과 역율이 설정된 목표전력과 역율을 초과 또는 하회할 시에 경고램프와 경고음을 발생시켜 관련자들이 수동으로 일부의 전력을 차단하거나 콘덴서를 투입하는 방법이고, 둘째는 최대수요전력·역율측정장치(100)와 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)와 다수의 최대수요전력·역율표시장치(250)와 다수의 자동전력차단장치(300)로 구성하여, 복수의 장소에 현재전력과 역율의 표시와 현재전력과 역율이 설정된 목표전력과 역율을 초과 또는 하회할 시에 경고램프와 경고음을 일정 시간동안 발생시킨 후 강제로 미리 프로그램하여 입력한 순서에 따라 자동전력차단장치(300)를 작동시키는 방법이다.There are two ways to operate the maximum demand power, power factor measurement and control system of the present invention. First, only the maximum demand power and power factor measuring device 100 and a plurality of maximum demand power and power factor display devices 250 are installed so that the display of the current power and power factor and the current power and power factor exceed or exceed the set target power and power factor. It is a method of generating a warning lamp and a warning sound at the time of the relevant person to manually cut off some power or input a capacitor, and secondly, the maximum demand power and power factor measuring device 100 and the maximum demand power and power factor display and control device 200 ) And a plurality of maximum demand power and power factor display device 250 and a plurality of automatic power cut-off device 300 to display the current power and power factor in a plurality of places and set the target power and power factor in which the current power and power factor are set. The warning lamp and the warning sound is generated for a predetermined time when exceeding or falling below, and then the automatic power cut device 300 is operated according to the input order by forcibly pre-programming.
제어프로그램의 구성은 최대수요전력·역율측정장치(100)에서 송신한 현재전력값을 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)가 수신하여, 현재까지의 전력값을 기초로 15분 최대수요시간동안의 전력을 예측한 예측전력과 미리 설정된 목표전력을 비교하여 예측전력이 기 설정된 목표전력을 초과할 것으로 판단되면, 1차적으로 관할 구역의 자동전력차단장치(300)를 미리 정해진 순번에 따라 주기적으로 하나씩 차단하고 투입하는 것을 반복하게 한다. 그러나 1차적 조치에도 불구하고 예측전력이 목표전력을 초과할 것으로 판단되면, 2차적으로 관할 구역의 자동전력차단장치(300)를 미리 정해진 순번에 따라 주기적으로 두 개씩 차단하고 투입하는 것을 반복하게 한다. 그러나 2차적 조치에도 불구하고 예측전력이 목표전력을 초과할 것으로 판단되면, 3차적으로 관할 구역의 자동전력차단장치(300)를 미리 정해진 순번에 따라 주기적으로 세 개씩 차단하고 투입하는 것을 반복하게 한다. 이러한 조치는 상기의 1차, 2차, 3차의 조치와 같은 방법으로 4차적 조치와 5차적 조치로 이어지면서 예측전력이 목표전력 이하로 될 때까지 실행시키는 것이다.The configuration of the control program is the maximum demand power and power factor display and the control device 200 receives the current power value transmitted from the maximum power demand and power factor measuring apparatus 100, and based on the current power value up to 15 minutes When it is determined that the predicted power exceeds the preset target power by comparing the predicted power predicted with the power for the time and the preset target power, the automatic power cut-off device 300 of the jurisdiction is first performed according to the predetermined order. Periodically shut off one by one and repeat the input. However, if it is determined that the predicted power exceeds the target power despite the primary measures, the secondary power is repeatedly cut off and inputted periodically by the automatic power shut-off device 300 in the jurisdiction in a predetermined order. . However, in spite of the secondary measures, if the predicted power is determined to exceed the target power, the automatic power shut-off device 300 in the jurisdiction tertiaryly shuts off and inserts three of them periodically in a predetermined order. . These measures lead to the 4th and 5th measures in the same way as the 1st, 2nd and 3rd measures above, and are executed until the predicted power falls below the target power.
1차적 조치로 일정시간이 경과 후 예측전력이 목표전력의 일정 퍼센트 이하로 예측되면, 1차적 조치를 해제하여 원래의 상태로 환원시킨다. 또 2차적 조치로 일정시간이 경과 후 예측전력이 목표전력의 일정 퍼센트 이하로 예측되면, 2차적 조치를 해제하여 1차적 조치상태로 환원시킨다. 이러한 환원 조치는 각 차수에서 동일하게 적용하며, 상기의 목표전력 대비 예측전력의 퍼센트 값은 본 장치가 설치된 전력설비의 환경에 따라 합리적 값으로 운용하여 사용자가 입력할 수 있도록 제작한다.If the predicted power is predicted to be below a certain percentage of the target power after a certain period of time as the primary action, the primary action is canceled and returned to its original state. If the predicted power is predicted to be below a certain percentage of the target power after a certain period of time as the secondary action, the secondary action is canceled and returned to the primary action state. This reduction measure is applied equally in each order, and the percentage value of the predicted power to the target power is manufactured to be input by the user by operating at a reasonable value according to the environment of the power equipment in which the device is installed.
그리고 관할 구역의 자동전력차단장치(300) 갯수도 각 전력설비의 환경에 따라 수 개에서 수 십 개가 될 수도 있으므로 제한하지 않으며, 각 전력기기의 교대 운전정지 주기도 5분 내지 30분까지 설정할 수 있도록 구성한다.In addition, the number of automatic power cut-off devices 300 in the jurisdiction may be several to several dozens depending on the environment of each power facility, and is not limited, so that the alternating operation stop cycle of each power device can be set from 5 to 30 minutes. Configure.
이상에서 설명한 방법에서 각 장치간의 통신은 전력선통신을 사용하는데, 하나의 최대수요전력·역율측정장치(100)에 다수의 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)와 다수의 최대수요전력·역율표시장치(250)가 설치되고, 하나의 최대수요전력·역율표시 및 제어장치(200)에 다수의 자동전력차단장치(300)가 설치되므로 인하여 각 장치들 사이에 전력선통신을 원활하게 할 수 있어야 한다. 그러므로 본 발명에서는 시분할 방식을 활용하여 각 장치들 사이의 통신에 혼란이 일어나지 않게 하였다.In the method described above, the communication between the devices uses power line communication, and the maximum demand power, power factor display and control device 200 and the plurality of maximum demand power. A power factor display device 250 is installed, and a plurality of automatic power cut-off devices 300 are installed in one maximum demand power and power factor display and control device 200, thereby enabling smooth power line communication between the devices. Should be Therefore, in the present invention, time division schemes are used to prevent confusion in communication between devices.
즉 zero crossing point 방식의 전력선통신은 전력선 회로의 전압 순시값을 sine wave로 그릴 수 있는데 그 sine wave의 zero crossing point 부근에서만 통신을 하게 함으로써 고 전압에 의한 여러 가지 noise를 회피하여 통신신뢰도를 향상시키는 것이다.In other words, power line communication of zero crossing point method can draw voltage instantaneous value of power line circuit as sine wave, and it communicates only near zero crossing point of sine wave to improve communication reliability by avoiding various noises due to high voltage. will be.
그러므로 60㎐의 상용전원에서는 1초 동안에 120회의 zero crossing point가 발생되는데 이것을 각 장치별로 나누어 사용함으로서 각각의 채널이 형성되는 것이다. 즉 10개의 장치가 있다면, 하나의 장치에 1초 동안 12회의 zero crossing point가 할당되어 그 장치의 전용 전력선통신채널이 되는 것이다.Therefore, 120 times of zero crossing point is generated in 1 second in the commercial power supply of 60㎐, and each channel is formed by using this for each device. In other words, if there are 10 devices, one device is assigned 12 zero crossing points for 1 second to become the device's dedicated power line communication channel.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 방법으로 최대수요전력과 역율을 관리함으로서, 지금까지의 집단전체를 대상으로 한 최대수요전력과 역율관리가 소집단이나 개인별 최대수요전력과 역율관리가 가능하게 하였다. 지금까지의 집단전체를 대상으로 한 최대수요전력과 역율관리는 관련업무 담당자와 몇 사람의 캠페인에 지나지 않았으며, 그 집단의 소속 개개인들에게는 피상적 구호로만 들릴 뿐 큰 관심을 가지게 하지 못하였던 것이다. 그것은 그 집단의 규모가 크면 클수록 무관심의 정도가 더욱 심해진다고 볼 수 있다.As described above, by managing the maximum demand power and the power factor by the method of the present invention, the maximum demand power and the power factor management for the entire group so far can be managed by the small group or the individual. Until now, the maximum demand power and power factor management for the entire group was nothing more than a campaign with a person in charge of related work, and the individual members of the group only seemed to be superficial slogans and did not get much attention. It can be said that the larger the group, the more indifferent.
그러나 본 발명에 의한 간이형 최대수요전력·역율측정 및 제어장치를 설치함으로서 상가나 빌딩의 자영사업자들은 7월, 8월, 9월의 부하관리를 소홀히 하는 경우 곧 바로 1년 간의 값비싼 전기요금을 지불해야 하므로 경제적 불이익을 당하게 되는 것이다. 또 생산공장이나 대기업의 사옥에서도 각 생산라인이나 각 부서별로 실적이 금방 드러나므로 승진이나 인센티브 상여금에 영향을 미칠 수도 있는 것이다.However, by installing a simple maximum demand power and power factor measurement and control device according to the present invention, self-employed operators of malls and buildings will have a costly electric charge for one year if they neglect the load management in July, August, and September. You will have to pay the economic risks. In addition, the performance of each production line or department is quickly revealed in the headquarters of production plants or large corporations, which may affect promotions or incentive bonuses.
이렇게 개개인이나 소집단의 이익과 직결됨으로 인하여 전체집단의 소속인원 모두가 부하관리에 적극적으로 실천하도록 하는 것이다. 그리고 전력설비의 변경에 따라 용이하게 철거하고 다시 취부할 수 있는 형태로 제작함으로써 본 고안에 의한 장치를 더욱 효과적으로 사용할 수 있는 것이다.As such, it is directly connected to the interests of individuals or small groups so that all members of the whole group can actively practice load management. In addition, it is possible to use the device according to the present invention more effectively by manufacturing in a form that can be easily dismantled and remounted according to the change of the power equipment.
예를 들어 10층의 어느 오피스 빌딩에 10개의 간이형 최대수요전력계를 설치하였을 경우, 설치비용은 120,000원×10개= 1,200,000원이 소요된다. 그러나 하기 피크부하 때에 어느 층의 여러 사무실에서 에어컨을 교대로 가동하여 최대수요전력을 5㎾ 감소시켰다면, 전체 층을 곱하면 50㎾ 의 최대수요전력이 감소되는 것이다. 이것은 기본요금을 4500원/㎾으로 가정하여 계산하면 50㎾×4500원=225,000원이 되고, 이것을 1년 간 적용 받으므로 225,000원×12월= 2,700,000원의 전기요금이 절약되는 것이다. 즉 120만원의 투자로 1년 만에 270만원의 전기요금이 절약되는 놀라운 결과가 나오는 것이다.For example, in case of installing 10 simple maximum demand power meters in an office building on the 10th floor, the installation cost is 120,000 won × 10 = 1,200,000 won. However, if the maximum demand power is reduced by 5 하여 by alternating air conditioners in several offices on a floor during the peak load, the maximum demand power of 50 ㎾ is reduced by multiplying the entire floor. This is assuming that the basic rate is 4500 won / ㎾ 50 ㎾ × 4500 yuan = 225,000 won, which is applied for a year, 225,000 yuan × December = 2,700,000 won is to save the electricity bill. In other words, an investment of 1.2 million won will result in an amazing result of saving electricity cost of 2.7 million won in one year.
그러나 본 발명의 더욱 큰 효과는 국가 전체적인 에너지 이용합리화에 유익을 끼치는 것이다. 상기의 예에서처럼 빌딩이나 상가 공장 등에서 설치비용 120만원의 투자를 2만 개소에서 시행한다면, 총 투자비용은 120만원×2만 개소= 240억원이 되지만, 최대수요전력의 감소는 50㎾×20,000개소= 1,000,000㎾가 되는 것이다. 그것은 50만 ㎾의 원자력발전소 2기의 발전용량에 해당하는 것이다.However, the greater effect of the present invention is to benefit the nation-wide rationalization of energy use. As in the above example, if the investment of 1.2 million won in the building or mall factory is carried out at 20,000 places, the total investment cost is 1.2 million won x 20,000 places = 24 billion won, but the maximum demand reduction is 50㎾ × 20,000 places. = 1,000,000 ms. That is equivalent to the generation capacity of two nuclear power plants of 500,000 kW.
폐기물처리 문제와 주위 환경문제를 제외하더라도 원자력 발전소의 건설비용은 1기에 보통 수 조원이 소요되며, 그에 따른 송전설비와 변전설비와 배전설비에 추가로 투자되는 비용을 감안하면 천문학적 사회간접자본이 절약되는 것이다.Aside from waste disposal and environmental issues, the cost of constructing a nuclear power plant usually costs trillions of dollars a year. Will be.
또 현재와 같은 전력수요의 성장추세를 방치한다면, 머지 않은 장래에 전력예비율의 부족으로 큰 혼란을 겪을 수 있으며, 그것은 자칫 산업생산이나 일반경제 활동에도 악영향을 미칠 수 있다. 그러므로 본 발명의 최대수요전력·역율측정 및 제어장치를 적극 보급함으로서, 최대수요전력을 현저히 감소시켜 주어 전력수급안정에 크게 기여할 수 있는 아주 우수한 고안인 것이다.Also, if the current trend of electricity demand is neglected, there will be great confusion in the near future due to lack of electricity reserve ratio, which may adversely affect industrial production and general economic activities. Therefore, by actively supplying the maximum demand power, power factor measurement and control device of the present invention, it is a very excellent design that can significantly reduce the maximum demand power, which can greatly contribute to the power supply and demand stability.
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