KR20050081976A - 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법 - Google Patents

광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 전력선을 통해 데이터 집중화 장치와 광대역 전력선 통신을 하는 미터 게이트 웨이(meter gateway)를 이용하여 각 수용가의 전력량을 검침한 후 검침된 데이터를 고속으로 데이터 집중화 장치를 경유하여 원격 검침/제어 서버로 제공하는 한편, 수용가의 전력에 이상이 발생되는 경우 원격 검침/제어 서버를 통해 제어신호를 발생시켜 수용가의 전력을 차단시킴으로써 보다 안정적이면서 신뢰성이 높은 원격 검침/제어가 가능하다.

Description

광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법{A AUTOMATIC METER READING/CONTROLING SYSTEM AND METHOD USING WIDEBAND POWER LINE COMMUNICATION}
본 발명은 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 광대역 전력선 통신을 이용하여 각 수용가의 전력량을 원격에서 보다 안정적으로 검침하는 동시에 이상발생시 각 수용가의 전력을 효과적으로 제어할 수 있는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 원격 검침 시스템(remote meter reading system or telemetry system or Automatic Meter Reading system; AMR)이라 함은 멀리 떨어진 지점의 측정 대상으로부터 측정 결과를 전기적 신호로 변환하여 통신 네트워크를 통해 데이터를 전송하고, 그 데이터를 컴퓨터에서 처리하는 것을 말한다. 원격 검침은 통신기술, 센싱기술, 컴퓨터 기술의 발달로 새로운 정보통신서비스로 발전되고 있으며, 최근에는 공해감시, 방범, 방재, 전력, 상수도, 가스 계통에서 광범위하게 사용되고 있다.
이러한 원격 검침 시스템은 사용되는 통신방식에 따라 통신선로가 없는 무선방식과, 통신선로가 있는 유선방식으로 분류된다. 유선방식은 사용되는 통신선로의 종류에 따라 전력선방식, CATV용 케이블방식, 전용선방식, 전화선방식 등으로 분류된다.
유선방식들 중 전력선방식은 전력선 통신(Power Line Communication; PLC)을 이용하는 방식으로서, 전력회사에서 가정이나, 공장, 사무실 등에 전기를 공급하기 위해 사용되는 전력선을 신호 전송로로 활용하여 검침하는 방식이다. 전력선 통신은 상용 교류신호를 전송매체(media)로 하여 전력선으로 데이터를 통신하는 방식으로서, 상용 교류전원인 60Hz의 정현파와 통신신호(예컨대, 수십 KHz)를 다중화하여 동시에 전송하므로, 전원선을 통해 전원이 공급되는 곳에서는 어디에서나 통신이 가능하다.
그러나, 현재 적용되고 있는 전력선 통신 방식은 비교적 협대역(예컨대, 450KHz 이하 대역)에서 약 10Kbps 정도의 통신 속도를 가지는데, 통신 속도의 제한으로 많은 양의 데이터 통신에는 사용이 불가능하였다. 이러한 주파수 대역에서는 광대역 전력선 통신에 비해 가정 내 가전기기 및 전등 등 부하의 노이즈(noise)에 민감하게 반응하여 현재까지 이 주파수 대역의 노이즈를 극복하기 위한 여러 가지 방법 들이 개발되고 있으나, 아직까지는 그 기술이 미비한 수준이다. 이로 인해 원격 검침을 필요로 하는 수요에 비해 가격 또는 기술적인 문제로 원활한 대응이 되지 않고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 각 수용가의 전력량을 수십MHz의 광대역 전력선 통신을 이용하여 원격에서 보다 안정적으로 검침하는 한편, 각 수용가의 전력상태를 효과적으로 제어할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 각 수용가 내에서 전력선 인터넷, VoIP 폰, 전력 부하 제어장치, 원격 감시 등의 시스템을 광대역 전력선 통신으로 구현하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 광대역 전력선 통신을 이용하여 원격으로 각 수용가의 전력량을 검침하는 동시에 각 수용가의 전력상태에 이상이 발생되는 경우 각 수용가의 전력을 효과적으로 제어할 수 있는 원격 검침/제어 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 수용가에 설치되어 상기 수용가로 인입되는 전력선으로부터 전력량을 검침하고, 검침된 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 제1 검침 데이터로 변환하여 상기 전력선으로 실어 보내는 미터 게이트 웨이와, 상기 미터 게이트 웨이로부터 상기 전력선을 통해 전송된 상기 제1 검침 데이터를 취합하고, 상기 제1 검침 데이터를 데이터 통신망을 통한 데이터 통신이 가능한 제2 검침 데이터로 변환하여 상기 데이터 통신망으로 전송하는 데이터 집중화 장치와, 상기 데이터 통신망을 통해 전송된 상기 제2 검침 데이터에 대한 전력 사용요금을 부과하는 원격 검침/제어 서버를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템이 제공된다.
상기한 목적을 구현하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 미터 게이트 웨이를 이용하여 수용가로 인입되는 전력선으로부터 전력량을 검침하는 단계와, 검침된 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 제1 검침 데이터로 변환하여 상기 전력선을 통해 데이터 집중화 장치로 전송하는 한편, 검침된 전력량의 변동량을 계산하고 상기 전력량의 변동량과 기설정된 기준 변동량을 비교하여 상기 수용가의 전력상태의 이상유무를 판단한 후 상기 수용가의 전력상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 이에 대응하는 이상발생신호를 상기 전력선을 통해 상기 데이터 집중화 장치로 전송하는 단계와, 상기 제1 검침 데이터를 저장하고 요청신호에 따라 상기 제1 검침 데이터를 데이터 통신이 가능한 제2 검침 데이터로 변환하여 데이터 통신망을 통해 원격 검침/제어 서버로 전송하는 단계와, 상기 제2 검침 데이터를 전송받고, 상기 제2 검침 데이터를 기초로 하여 상기 수용가의 전력 사용 요금을 책정하여 부과하고, 상기 데이터 집중화 장치로부터 전송된 이상발생신호에 대응하여 상기 수용가의 전력을 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 상기 데이터 집중화 장치로 전송하는 단계를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템을 설명하기 위하여 도시된 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 데이터 집중화 장치의 구성도이며, 도 3은 도 1에 도시된 미터 게이트 웨이의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템은 원격검침 서버(10)와, 테이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)와 고속 양방향 통신을 하는 데이터 집중화 장치(20)와, 데이터 집중화 장치(20)와 광대역 전력선 통신을 하는 미터 게이트 웨이(meter gateway; 30a 내지 30e)를 포함한다.
원격 검침/제어 서버(10)는 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)를 기반으로 데이터 통신을 수행할 수 있도록 제공되는 데이터 통신망(70)(예컨대, 기간망, 사설망, 인터넷망 포함)을 통해 다수의 데이터 집중화 장치(20)와 상호 접속된다. 이러한 원격 검침/제어 서버(10)는 데이터 통신망(70)을 통해 데이터 집중화 장치(20)와 실시간으로 데이터 송수신을 수행하며, 이를 통해 각 수용가(80a 내지 80e)의 전력 상태를 실시간으로 모니터링(monitoring)하는 것이 가능하다.
그리고, 원격 검침/제어 서버(10)는 데이터 집중화 장치(20)로부터 각 수용가(80a 내지 80e)의 검침 데이터를 실시간으로 제공받는다. 이러한 검침 데이터를 기초로 하여 각 수용가(80a 내지 80e)의 전력 상태, 예컨대 정전, 공가(빈집), 도전, 누전 상태 등을 분석하여 관리자에게 제공한다. 여기서, 검침 데이터로는 하나의 데이터 집중화 장치(20)에 할당된 모든 수용가(80a 내지 80e)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 사용 전력량의 총합, 각 수용가별(80a 내지 80e) 사용 전력량, 순시 전력량 등이 될 수 있으며, 이 외에도 각 수용가(80a 내지 80e)의 전력 품질을 파악할 수 있는 모든 데이터가 포함될 수 있다.
한편, 데이터 집중화 장치(20)는 각 수용가(80a 내지 80e)에 설치된 각각의 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)와 옥외 인입선(110/220V; 60)을 통해 광대역(수십MHz) 전력선 통신을 수행하는 한편, 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)와 데이터 통신을 수행한다. 예컨대, 데이터 집중화 장치(20)는 옥외 인입선(60)을 통해 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 광대역 전력선 통신용 데이터(즉, 검침 데이터)를 수신받고, 그 검침 데이터를 데이터 통신용 데이터로 변환하여 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다. 또한, 데이터 집중화 장치(20)는 원격 검침/제어 서버(10)로부터 데이터 통신용 데이터(즉, 검침 데이터 요청신호 및 제어신호)를 수신받고, 그 데이터 통신용 데이터를 광대역 전력선 통신용 데이터로 변환하여 옥외 인입선(60)을 통해 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로 전송한다.
그리고, 데이터 집중화 장치(20)는 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 전송된 검침 데이터를 데이터 저장부(24)에 임시로 저장하고 있다가 원격 검침/제어 서버(10)로부터 검침 데이터에 대한 요청신호가 수신되는 경우 데이터 통신망(70)을 통해 저장된 검침 데이터를 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다. 이때, 데이터 집중화 장치(20)는 원격 검침/제어 서버(10)로부터 요청신호가 수신되지 않는 경우에도 기설정된 전송시간이 도래하게 되면 데이터 저장부(24)에 저장된 검침 데이터를 기설정된 시간에 따라 순차적으로 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다.
또한, 데이터 집중화 장치(20)는 각 수용가(80a 내지 80e)의 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 검침 데이터를 실시간으로 수신받고, 그 검침 데이터를 기설정된 기준 데이터와 비교/분석하여 각 수용가(80a 내지 80e)에 대한 전력상태의 이상유무를 판단한다. 예컨대, 수용가(80a)로부터 미터 게이트 웨이(30a)를 통해 검출되어 전송된 검침 데이터의 시간대별 전력량을 근거로 설정된 시간(예컨대, 2시간) 이상 검침 전력량의 변동이 없는 경우 수용가(80a)의 전력상태는 정전 및 공가 상태로 판단한다. 한편, 수용가(80a)의 전력 사용량이 전월 3개월 평균기준으로 약 20% 이상의 차이가 발생되면 수용가(80a)가 도전 및 누전 상태로 판단하게 된다.
또한, 데이터 집중화 장치(20)는 비상용 밧데리를 내장하고 있어 주상 변압기(40)가 불량인 경우에도 각 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 검침 데이터를 전송받아 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송하게 된다. 이에 따라, 주상 변압기(40)의 불량에 의해 각 수용가(80a 내지 80e)가 정전 상태로 유지되는 경우 비상 밧데리로 동작하여 각 수용가(80a 내지 80e)의 정전 상태를 원격 검침/제어 서버(10)로 통보하게 된다. 물론, 이 경우 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로 비상용 밧데리가 내장된다.
이러한 데이터 집중화 장치(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 커플러(coupler; 21), 송수신 데이터 변환부(22), 광대역 전력선 통신 모듈부(23), 데이터 저장부(24), 중앙 처리부(25), 데이터 통신 모듈부(26) 및 전원부(미도시)를 포함한다.
커플러(21)는 주상 변압기(40)로부터 출력되는 저압 3상 전력선(R.S.T.N)과 접속되어 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 옥외 인입선(60)를 통해 전송된 검침 데이터를 추출하거나, 송수신 데이터 변환부(22)로부터 전송된 데이터를 옥외 인입선(60)으로 실어 보낸다. 즉, 옥외 인입선(60)으로 데이터를 실어 보내거나, 옥외 인입선(60)으로부터 데이터를 추출하는 인터페이스(interface) 역할을 수행한다.
송수신 데이터 변환부(22)는 커플러(21)를 통해 추출된 검침 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만을 통과시키고 불필요한 대역(노이즈 포함)을 필터링(filtering)하여 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로 전송하거나, 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로부터 전송된 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만을 통과시키고 불필요한 대역을 필터링하여 커플러(21)로 전송한다. 여기서, 송수신 데이터 변환부(22)는 증폭에 앞서 해당 데이터를 먼저 필터링하여 불필요한 신호를 제거할 수도 있다.
광대역 전력선 통신 모듈부(23)는 광대역(수십MHz) 전력선 통신이 가능하도록 지원하는 변복조 모듈로서, 그 변복조 방식으로는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing), CDMA(Code Division Multiple Access) 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 광대역 전력선 통신 모듈부(23)는 송수신 데이터 변환부(22)로부터 전송된 데이터를 데이터 통신망(70)을 이용한 데이터 통신이 가능하도록 복조하는 한편, 데이터 통신 모듈부(26)를 통해 수신된 데이터를 옥외 인입선(60)을 이용한 광대역 전력선 통신이 가능하도록 변조하는 역할을 수행한다. 이러한 광대역 전력선 통신 모듈부(23)를 사용함으로써 고속의 데이터 통신(수십 Mbps)이 가능하다.
데이터 저장부(24)는 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)으로 이루어지며, 이 데이터 저장부(24)에는 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로부터 전송된 검침 데이터가 수용가별(80a 내지 80e), 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장되는 한편, 그 검침 데이터와 비교하기 위해 기설정된 다수의 데이터 등이 저장된다. 여기서, 기설정된 다수의 데이터는 해당 수용가의 평균전력 사용 변동량, 즉 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 평균전력 사용 변동량이 될 수 있다.
중앙 처리부(25)는 내부 저장부(미도시)에 저장된 프로그램에 따라 동작되어 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로부터 전송된 검침 데이터를 데이터 저장부(24)에 저장하고, 데이터 통신 모듈부(26)로부터 전송된 요청신호에 따라 데이터 저장부(24)에 저장된 검침 데이터를 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다. 또한, 중앙 처리부(25)는 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로부터 전송된 검침 데이터를 실시간으로 전송받고, 그 검침 데이터를 기설정된 기준 데이터와 비교하여 각 수용가(80a 내지 80e)에 대한 전력상태의 이상유무를 판단한다. 만일, 수용가(80a 내지 80e) 중 어느 하나라도 이상이 발생되는 경우 이를 감지하여 원격 검침/제어 서버(10)로 통보하게 된다. 수용가(80a 내지 80e)의 전력상태의 이상유무는 해당 수용가의 전력 변동량과 기설정된 전력 변동량을 비교하여 기설정된 범위 이상 차이가 날 경우 그 수용가의 전력 상태에 이상이 발생된 것으로 판단한다.
데이터 통신 모듈부(26)는 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)와 접속되는 한편, 중앙 처리부(25)와 직렬 포트(serial port)를 통해 접속된다. 이러한 데이터 통신 모듈부(26)는 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로부터 전송된 데이터를 수신받아 중앙 처리부(25)를 통해 광대역 전력선 통신 모듈부(23)로 전송하게 된다.
한편, 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)는 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)와 광대역(수십MHz) 전력선 통신을 수행한다. 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)는 각각 해당 수용가(80a 내지 80e)의 전력량을 검침한 후 그 검침 데이터를 광대역 전력선 통신이 가능하도록 광대역 전력선 통신용 데이터로 변환하여 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 전송한다. 이때, 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)는 각 수용가(80a 내지 80e)의 전력량을 실시간으로 검침하여 전송하거나, 설정된 시간이 도래할 때마다 검침하여 전송하거나, 또는 옥외 인입선(60)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로부터 수신되는 요청신호에 응답하여 전력량을 검침하여 전송할 수도 있다.
도 3에 도시된 다수의 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)들 중 일례로 미터 게이트 웨이(30a)에 대해 설명하기로 한다. 미터 게이트 웨이(30a)는 일체형으로 계량기부(31a)와 전력선 통신부(32a)를 포함하고, 이 들을 구동시키기 위한 전원부(미도시)를 더 포함한다.
우선, 계량기부(31a)는 옥외 인입선(60)을 통해 공급되는 전력량을 검출하는 장치로서, 전류/전압 검출부(311a), 전력량 검출부(312a), 전력량 처리부(313a) 및 전력량 표시부(314a)를 포함한다.
전류/전압 검출부(311a)는 옥외 인입선(60)을 통해 해당 수용가(80a)로 실시간으로 공급되는 공급전원으로부터 전류/전압을 검출하여 전력량 검출부(312a)로 공급한다.
전력량 검출부(312a)는 전류/전압 검출부(311a)로부터 전류/전압을 전송받고, 전송된 전류/전압을 이용하여 전력량을 산출한다. 이때, 전력량 산출방법은 일반적인 산출방법이 적용된다.
전력량 처리부(313a)는 전력량 검출부(312a)로부터 전송된 전력량을 전력량 표시부(314a)를 통해 실시간으로 표시(display)하는 한편, 전력선 통신부(32a)와의 직렬 통신을 통해 산출된 전력량을 전력선 통신부(32a)의 데이터 저장부(325a)에 저장한다.
전력량 표시부(314a)는 전력량 처리부(313a)에 의해 제어되어 전력량을 표시하는 장치로서, LCD(Liquid Crystal Display), ELD(ElectroLuminiscence Display) 등과 같은 표시장치로 이루어질 수 있다. 전력량 표시부(314a)에는 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 사용 전력량이 표시될 수 있으며, 이 외에 시간대별 전력 사용 변동량 등이 표시되도록 할 수도 있다. 그 표시방법으로는 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 디지털(digital) 및/또는 아날로그(analog) 모두 적용가능하다.
한편, 전력선 통신부(32a)는 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)와 광대역 전력선 통신을 수행하는 장치로서, 커플러(321a), 송수신 데이터 변환부(322a), 광대역 전력선 통신 모듈부(323a), 데이터 저장부(324a) 및 중앙 처리부(325a)를 포함한다.
커플러(321a)는 데이터 집중화 장치(20)로부터 옥외 인입선(60)를 통해 전송된 데이터(즉, 원격 검침/제어 서버의 요청신호 및 제어신호 포함)를 추출하거나, 송수신 데이터 변환부(22)로부터 전송된 데이터(즉, 검침 데이터)를 옥외 인입선(60)으로 실어 보낸다.
송수신 데이터 변환부(322a)는 커플러(321a)를 통해 추출된 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만을 통과시키고 불필요한 대역(노이즈 포함)을 필터링하여 광대역 전력선 통신 모듈부(323a)로 전송하거나, 광대역 전력선 통신 모듈부(323a)로부터 전송된 데이터를 증폭한 후 해당 대역폭만을 통과시키고 불필요한 대역을 필터링하여 커플러(321a)로 전송한다.
광대역 전력선 통신 모듈부(323a)는 광대역(수십MHz) 전력선 통신이 가능하도록 지원하는 변복조 모듈로서, 그 변복조 방식으로는 OFDM, CDMA 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 광대역 전력선 통신 모듈부(323a)는 송수신 데이터 변환부(322a)로부터 전송된 데이터를 복조하는 한편, 전력량 처리부(313a)에서 산출된 전력량, 즉 검침 데이터를 옥외 인입선(60)을 이용한 광대역 전력선 통신이 가능하도록 변조하는 역할을 수행한다.
데이터 저장부(324a)는 ROM, RAM으로 이루어지며, 이 데이터 저장부(324a)에는 중앙 처리부(325a)의 제어하에 계량기부(31a)의 전력량 처리부(313a)로부터 전송된 검침 데이터가 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장된다. 또한, 데이터 저장부(324a)에는 검침 데이터와 비교하기 위해 기설정된 다수의 데이터 등이 저장된다. 여기서, 기설정된 다수의 데이터는 해당 수용가의 평균전력 사용 변동량, 즉 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 평균전력 사용 변동량이 될 수 있다.
중앙 처리부(325a)는 내부 저장부(미도시)에 저장된 프로그램에 따라 동작되어 전력량 처리부(313a)로부터 전송된 검침 데이터를 데이터 저장부(324a)에 저장하고, 데이터 집중화 장치(20)로부터 옥외 인입선(60)을 통해 전송된 원격검침 서버(10)의 요청신호에 따라 데이터 저장부(324a)에 저장된 검침 데이터를 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 전송한다. 이후, 데이터 집중화 장치(20)는 그 검침 데이터를 데이터 통신망(70)을 통해 원격검침 서버(10)로 전송하게 된다.
또한, 중앙 처리부(325a)는 전력량 처리부(313a)로부터 전송된 검침 데이터를 실시간으로 전송받고, 그 검침 데이터를 기설정된 기준 데이터와 비교하여 수용가(80a)에 대한 전력 상태의 이상 유무를 판단한다. 만일, 수용가(80a)의 전력 상태에 이상이 발생되는 경우 그 즉시 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 통보하게 된다.
예컨대, 수용가(80a)로부터 검출된 검침 데이터의 시간대별 전력량을 근거로 설정된 시간(예컨대, 2시간) 이상 검침 전력량의 변동이 없는 경우 수용가(80a)의 전력상태는 정전 및 공가 상태로 판단한다. 한편, 수용가(80a)의 전력 사용량이 전월 3개월 평균기준으로 약 20% 이상의 차이가 발생되면 수용가(80a)가 도전 및 누전 상태로 판단하게 된다.
그리고, 미설명된 참조번호'50'은 변전소와 연결된 배전선으로서 이곳을 통해 66KV 내지 345KV가 공급된다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템에서는 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)와 수용가(80a 내지 80e) 간에 차단부(90)가 부가적으로 설치될 수 있다. 일례로, 이 차단부(90)는 미터 게이트 웨이(30a)에 설치된 전력선 통신부(32a)의 중앙 처리부(325a)에 의해 제어된다. 예컨대, 중앙 처리부(325a)는 원격 검침/제어 서버(10)로부터 전송되는 제어신호에 따라 차단부(90)를 제어하여 옥외 인입선(60)을 통해 각 수용가(80a 내지 80e)로 공급되는 전원을 차단하게 된다.
또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템에서는 부가적으로 각 수용가(80a 내지 80e)의 가스 및 수도 등의 계량기(812a)에 별도의 광대역 전력선 통신 모듈(811a)이나 무선 통신 모듈(미도시)을 설치한다. 미터 게이트 웨이(30a)는 광대역 전력선 통신 모듈(811a)을 통해 각 계량기의 검침값(량)을 실시간으로 취합하여 저장한 후 데이터 집중화 장치(20)의 요구시 검침값을 제공한다. 예컨대, 무선 통신 모듈을 설치할 경우에는 미터 게이트 웨이(30a)에는 상기 무선 통신 모듈과 통신을 위해 무선 통신 모듈이 설치되게 된다.
이 외에도, 각 수용가(80a 내지 80e) 내에서 사용되는 가전기기, 예컨대 컴퓨터(814a), VoIP 폰(phone)(816a), 감시용 카메라(820a) 및 기타 전자/가전기기(822a) 등에 각각 광대역 전력선 통신 모뎀(813a, 815a, 819a, 821a)을 설치한다. 이때, 광대역 전력선 통신 모뎀(813a, 815a, 819a, 821a)은 가전기기 내에 설치하거나, 가전기기로 전기를 공급하는 콘센트(미도시) 전단에 설치할 수도 있다. 이처럼 각 가전기기에 광대역 전력선 통신 모뎀을 설치하여 미터 게이트 웨이(30a)와 통신을 수행함으로써 보다 원활한 광대역 전력선 통신을 할 수 있어 안정적인 시스템의 구현이 가능하다.
또한, 에어컨(818a)과 같이 많은 전력을 사용하는 가전기기에 광대역 전력선 통신을 이용한 전력 부하 제어장치(817a)를 연결하여 에어컨(818a)의 동작 여부를 원격에서 감시하는 한편, 필요시 온도 제어 및 동작 온/오프(ON/OFF) 제어를 수행하여 여름철 많은 전력 사용량에 따른 정전 및 전기 사고를 미연에 예방할 수 있다.
이하에서는 상기에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법을 도 5에 도시된 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법은, 우선 각 미터 게이트 웨이(30a)는 실시간으로 수용가(80a)의 사용 전력량을 계량기부(31a)를 통해 검침하여 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 전송하는 한편, 검침 전력량을 데이터 저장부에 저장한 후 검침 전력량의 변동량을 계산한다(S10 및 S11). 이때, 검침 전력량은 광대역 전력선 통신을 이용하여 데이터 집중화 장치(20)로 전송된다. 한편, 검침 전력량의 변동량은 월별, 주간별, 야간별, 날짜별 또는 시간대별 사용 전력량의 변화량을 말한다.
이후, 미터 게이트 웨이(30a)는 검침 전력량의 변동량을 토대로 수용가(80a)의 전력상태를 분석하여 수용가(80a)의 전력상태에 이상이 발생했는지를 판단한다(S12 및 S13). 이때, 수용가(80a)의 전력상태의 이상유무 판단은 검침 전력량의 변동량과 기설정된 변동량과의 비교를 토대로 이루어진다. 예컨대, 수용가(80a)로부터 검출된 검침 데이터의 시간대별 전력량(즉, 기설정된 변동량)을 근거로 설정된 시간(예컨대, 2시간) 이상 검침 전력량의 변동이 없는 경우 수용가(80a)의 전력상태는 정전 및 공가 상태로 판단한다. 한편, 수용가(80a)의 전력 사용량이 전월 3개월 평균기준으로 약 20% 이상의 차이가 발생되면 수용가(80a)가 도전 및 누전 상태로 판단하게 된다.
만일, 'S13'에서 수용가(80a) 전력상태에 이상이 발생된 경우 이상발생에 대응되는 신호(이하, '이상발생신호'라 함)를 옥외 인입선(60)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 통보하는 한편, 전력량 표시부(314a)에 표시한다. 한편, 데이터 집중화 장치(20)는 이상발생신호를 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/서버(10)로 전송하게 된다.
이후, 원격 검침/제어 서버(10)는 제어신호를 발생시켜 데이터 통신망(70)을 통해 데이터 집중화 장치(20)로 전송한다. 데이터 집중화 장치(20)는 원격 검침/제어(10)로부터 전송된 제어신호를 광대역 전력선 통신을 이용하여 미터 게이트 웨이(30a)로 전송한다. 미터 게이트 웨이(30a)는 상기 제어신호에 따라 중앙 처리부(325a)를 통해 차단부(90)를 제어하여 수용가(80a)의 옥내 인입선(미도시)으로 공급되는 전원을 차단한다.
한편, 'S13'에서 데이터 집중화 장치(20)에 할당된 수용가(80a 내지 80e)의 전력상태에 이상이 발생되지 않았을 경우 데이터 집중화 장치(20)는 설정시간이 도래했는지를 판단한다(S16). 이때, 설정시간이 도래하였을 경우 각 수용가(80a 내지 80e)로부터 광대역 전력선 통신을 통해 전송되어 데이터 저장부(24)에 저장된 검침 전력량(즉, 검침 데이터)을 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다(S17).
원격 검침/제어 서버(10)는 데이터 집중화 장치(20)로부터 전송된 검침 전력량을 토대로 검침 전력량의 변동량을 계산하고, 이 검침 전력량의 변동량을 기초로 하여 각 수용가(80a 내지 80e)의 전력 상태를 분석한다. 그리고, 각 수용가(80a 내지 80e)의 검침 전력량을 기초로 하여 월별 전력 사용량에 대한 전력 사용요금을 책정하게 된다(S20 및 S21). 그리고, 원격 검침/제어 서버(10)는 미터 게이트 웨이(30a 내지 30e)로부터 이상발생신호가 전송되는 경우 검침 데이터를 요청하여 제공받은 후 이 검침 전력량의 변동량을 토대로 수용가(80a 내지 80e)의 전력상태의 이상유무를 판단한 후 이상 발생시 제어신호를 발생시켜 전력 상태에 이상이 발생된 해당 수용가의 전력을 제어한다(S22 및 S23).
한편, 'S16'에서 설정시간이 도래하지 않았을 경우 원격 검침/제어 서버(10)로부터 검침 전력량에 대한 요청신호가 수신되었는지를 판단한 후 요청신호가 수신되었다고 판단되면, 각 수용가(80a 내지 80e)의 검침 전력량을 데이터 통신망(70)을 통해 원격 검침/제어 서버(10)로 전송한다. 이후, 'S20 내지 S23'을 통해 검침/제어 동작이 이루어진다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예들에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 수십MHz 대역의 광대역 전력선 통신을 이용하여 원격 검침/제어 시스템을 구현함으로써 고속 양방향 통신을 통한 다량의 검침 데이터 송수신이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 광대역 전력선 통신을 이용하여 원격 검침/제어 시스템을 구현함으로써 고속 양방향 통신에 기인한 전력선 인터넷, 인터넷 폰(VoIP 폰), 전력 부하 제어장치, 원격 감시 등의 시스템을 전력선 통신으로 구현하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 미터 게이트 웨이(meter gateway)를 통해 검침된 수용가의 전력량의 변동량에 따라 해당 수용가의 전력상태의 이상유무를 실시간으로 판단하고, 이상발생시 광대역 전력선 통신을 이용하여 원격 검침/제어 서버로 알려줌으로써 수용가의 전력상태의 감시가 간편하고 이상발생시 빠른 대응이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 차단부를 미터 게이트 웨이와 옥내 인입선 사이에 설치하고, 이 차단부가 원격 검침/제어 서버의 제어신호에 따라 동작되도록 구현함으로써 수용가 이상발생시 원격 검침/제어 서버의 제어신호를 통해 수용가의 전력제어가 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템의 구성을 설명하기 위하여 도시된 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 데이터 집중화 장치의 구성을 설명하기 위하여 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 1에 도시된 미터 게이트 웨이의 구성을 설명하기 위하여 도시된 블럭도이다.
도 4는 도 1에 도시된 수용가의 광대역 전력선 통신을 설명하기 위하여 도시된 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법을 설명하기 위하여 도시된 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 원격 검침/제어 서버 20 : 데이터 집중화 장치
30a 내지 30e : 미터 게이트 웨이(meter gateway)
40 : 주상 변압기 50 : 전력선
60 : 옥외 인입선 70 : 데이터 통신망
80a 내지 80e : 수용가 90 : 차단부
21 : 커플러(coupler) 22 : 송수신 데이터 변환부
23 : 광대역 전력선 통신 모듈부
24 : 데이터 저장부 25 : 중앙 처리부
26 : 데이터 통신 모듈부 31a : 계량기부
32a : 전력선 통신부 311a : 전류/전압 검출부
312a : 전력량 검출부 313a : 전력량 처리부
314a : 전력량 표시부 321a : 커플러
322a : 송수신 데이터 변환부 323a : 광대역 전력선 통신 모듈부
324a : 데이터 저장부 325a : 중앙 처리부
811a : 광대역 전력선 통신 모듈
813a, 815a, 819a, 821a : 광대역 전력선 통신 모뎀
817a : 전력부하 제어장치 812a : 가스/수도 계량기
814a : 컴퓨터 816a : VoIP 폰
818a : 에어콘 820a : 감시용 카메라
822a : 기타 전자/전기기기

Claims (11)

  1. 수용가에 설치되어 상기 수용가로 인입되는 전력선으로부터 전력량을 검침하고, 검침된 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 제1 검침 데이터로 변환하여 상기 전력선으로 실어 보내는 미터 게이트 웨이;
    상기 미터 게이트 웨이로부터 상기 전력선을 통해 전송된 상기 제1 검침 데이터를 취합하고, 상기 제1 검침 데이터를 데이터 통신망을 통한 데이터 통신이 가능한 제2 검침 데이터로 변환하여 상기 데이터 통신망으로 전송하는 데이터 집중화 장치; 및
    상기 데이터 통신망을 통해 전송된 상기 제2 검침 데이터에 대한 전력 사용요금을 부과하는 원격 검침/제어 서버를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미터 게이트 웨이는 상기 제1 검침 데이터를 실시간으로 상기 전력선에 실어 보내거나, 상기 제1 검침 데이터를 설정된 시간이 도래할 때마다 상기 전력선에 실어 보내거나, 상기 제1 검침 데이터를 상기 원격 검침/제어 서버로부터 전송되는 요청신호에 응답하여 상기 전력선에 실어 보내는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 미터 게이트 웨이는 상기 전력량의 변동량을 계산한 후 상기 전력량의 변동량과 기설정되어 저장된 기준 변동량을 비교하여 상기 수용가의 전력상태의 이상유무를 판단하고, 상기 수용가의 전력상태에 이상이 발생되는 경우 상기 원격 검침/제어 서버로 이상발생신호를 전송하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 미터 게이트 웨이는,
    상기 전력선으로부터 전력량을 검침하는 계량기부; 및
    상기 계량기부와 일체형으로 상기 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 상기 제1 검침 데이터로 변환하여 상기 전력선으로 실어 보내는 전력선 통신부를 포함하되,
    상기 전력선 통신부는,
    상기 계량기부로부터 전력량을 전송받아 처리하는 중앙 처리부;
    상기 중앙 처리부에 의해 상기 전력량이 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별로 분류되어 저장되는 데이터 저장부;
    상기 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 상기 제1 검침 데이터로 변환하여 출력하는 광대역 전력선 통신 모듈부;
    상기 광대역 전력선 통신 모듈부로부터 전송된 상기 제1 검침 데이터를 증폭 및 필터링하여 출력하는 송수신 데이터 변환부; 및
    상기 송수신 데이터 변환부로부터 전송된 상기 제1 검침 데이터를 상기 전력선에 실어 보내는 커플러를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 집중화 장치는 상기 원격 검침/제어 서버로부터 상기 데이터 통신망을 통해 데이터 통신용 데이터인 검침 데이터 요청신호 또는 제어신호를 수신받고, 수신된 상기 요청신호 또는 상기 제어신호를 광대역 전력선 통신용 데이터로 변환하여 상기 전력선을 통해 상기 미터 게이트 웨이로 전송하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 집중화 장치는 상기 미터 게이트 웨이로부터 전송된 상기 제1 검침 데이터를 임시로 저장하고 있다가 상기 원격 검침/제어 서버로부터 요청신호가 수신되는 경우 상기 데이터 통신망을 통해 상기 제1 검침 데이터를 원격 검침/제어 서버로 전송하거나, 기설정된 전송시간이 도래하는 경우 상기 제1 검침 데이터를 기설정된 상기 전송시간에 따라 순차적으로 상기 데이터 통신망을 통해 상기 원격 검침/제어 서버로 전송하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 집중화 장치는 상기 제1 검침 데이터에 포함된 전력량의 변동량을 계산한 후 상기 전력량의 변동량과 기설정되어 저장된 기준 변동량을 비교하여 상기 수용가의 전력상태의 이상유무를 판단하고, 상기 수용가의 전력상태에 이상이 발생되는 경우 상기 원격 검침/제어 서버로 이상발생신호를 전송하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 집중화 장치는,
    상기 전력선으로부터 전송된 제1 검침 데이터를 추출하거나, 상기 원격 검침/제어 서버로부터 전송된 요청신호 또는 제어신호를 상기 전력선으로 실어 보내는 커플러;
    상기 커플러를 통해 추출된 상기 제1 검침 데이터를 증폭 및 필터링하여 출력하거나, 상기 요청신호 또는 상기 제어신호를 증폭 및 필터링하여 상기 커플러로 출력하는 송수신 데이터 변환부;
    상기 송수신 데이터 변환부로부터 전송된 상기 제1 검침 데이터를 데이터 통신이 가능하도록 상기 제2 검침 데이터로 복조하여 출력하거나, 상기 요청신호 또는 상기 제어신호를 광대역 전력선 통신이 가능하도록 변조하여 상기 송수신 데이터 변환부로 출력하는 광대역 전력선 통신 모듈부;
    상기 송수신 데이터 변환부로부터 전송된 상기 제1 검침 데이터가 수용가별, 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별로 분류되어 저장되고, 기설정된 다수의 데이터가 저장된 데이터 저장부;
    상기 요청신호에 따라 상기 데이터 저장부에 저장된 상기 제1 검침 데이터를 상기 원격 검침/제어 서버로 전송하는 중앙 처리부; 및
    상기 원격 검침/제어 서버로부터 전송된 상기 요청신호 또는 상기 제어신호를 수신하거나, 상기 중앙 처리부로부터 전송된 상기 제2 검침 데이터를 상기 원격 검침/제어 서버로 전송하는 데이터 통신 모듈부를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 미터 게이트 웨이와 상기 수용가 내부로 인입되는 전력선 사이에 설치되고, 상기 원격 검침/제어 서버의 제어신호에 따라 상기 미터 게이트 웨이에 의해 동작되어 상기 수용가의 전력을 차단하는 차단부를 더 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 시스템.
  10. (a) 미터 게이트 웨이를 이용하여 수용가로 인입되는 전력선으로부터 전력량을 검침하는 단계;
    (b) 검침된 전력량을 광대역 전력선 통신이 가능한 제1 검침 데이터로 변환하여 상기 전력선을 통해 데이터 집중화 장치로 전송하는 한편, 검침된 전력량의 변동량을 계산하고 상기 전력량의 변동량과 기설정된 기준 변동량을 비교하여 상기 수용가의 전력상태의 이상유무를 판단한 후 상기 수용가의 전력상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 이에 대응하는 이상발생신호를 상기 전력선을 통해 상기 데이터 집중화 장치로 전송하는 단계;
    (c) 상기 제1 검침 데이터를 저장하고 요청신호에 따라 상기 제1 검침 데이터를 데이터 통신이 가능한 제2 검침 데이터로 변환하여 데이터 통신망을 통해 원격 검침/제어 서버로 전송하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 검침 데이터를 전송받고, 상기 제2 검침 데이터를 기초로 하여 상기 수용가의 전력 사용 요금을 책정하여 부과하고, 상기 데이터 집중화 장치로부터 전송된 이상발생신호에 대응하여 상기 수용가의 전력을 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 상기 데이터 집중화 장치로 전송하는 단계를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 (d)단계는,
    (d-1) 상기 제2 검침 데이터에 포함된 전력량의 변동량을 계산하는 단계;
    (d-2) 상기 전력량의 변동량과 기설정된 기준 변동량을 비교하여 상기 수용가의 전력상태의 이상유무를 판단하는 단계; 및
    (d-3) 상기 (d-2)단계를 통해 상기 수용가의 전력상태에 이상이 발생된 것으로 판단되면, 이에 대응하여 제어신호를 상기 데이터 집중화 장치로 전송하는 단계를 포함하는 광대역 전력선 통신을 이용한 원격 검침/제어 방법.
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