KR20090032488A - 커플러 내장형 변압기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고압의 전력을 저압으로 변환하는 변압기에 전력선통신을 위한 커플러를 내장한 변압기를 제공한다.

이를 위해, 본 발명의 커플러 내장형 변압기는, 전력 상태정보 및 변압기 상태정보를 측정하는 센서부; 센서부로부터 취득한 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터; 디지털신호를 가공, 처리 및 분석하는 마이크로 컨트롤러; 분석된 정보를 배전선로를 활용하여 통신할 수 있는 전력선통신모듈; 및 통신 신호를 배전선로에 삽입 및 추출하는 기능을 수행하는 전력선통신 커플러를 변압기 내부에 일체형으로 구성한다.

따라서, 상기와 같이 이루어진 본 발명에 의하면, 인접 변압기 내 수용가들과도 고압 전력선통신을 이용하여 손쉽게 통신 시스템을 구축할 수 있으며, 이를 통해 획기적으로 시스템 용량을 증대시킬 수 있다.

변압기, 센서부, 전력선통신모듈, 전력선통신용 커플러, 전력품질 상태정보

Description

커플러 내장형 변압기{A TRANSFORMER HAVING COUPLER}

본 발명은 커플러 내장형 변압기에 관한 것으로, 특히 전력선통신 신호를 처리하기 위한 커플러를 내장한 고압의 전력을 저압의 전력으로 변환하는 기능을 수행하는 변압기에 관한 것이다.

전기를 공급하는 전력선을 이용하여 통신을 수행하는 전력선통신(PLC: Power Line Communication) 기술은 구축의 용이함, 사용의 편리성, 저렴한 설치비 등의 장점을 토대로 널리 이용되고 있다.

특히, 안정된 전력공급을 제공하기 위해 전력설비의 관리 및 감시 시스템 구축을 위한 통신망으로서, 수용가(전력회사로부터 전기를 받아서 최후로 사용하는 곳으로, 예컨대 가정, 산업체나 그밖의 건물 등을 통칭)의 원격검침 및 전력부가서비스를 제공하기 위한 통신망으로서 현재 활용되고 있다.

그러나, 고주파의 특성을 가지고 있는 전력선통신은 변압기를 통과하지 못하며, 이로 인해 전력선통신은 고압 전력선통신과 저압 전력선통신으로 구분되어 운 영되고 있다.

이와 관련하여, 변압기 하단의 수용가들과 통신회선을 구축하는 저압 전력선통신의 경우, 통신용량은 도 1에 도시한 바와 같이 하나의 변대주(1; 변압기가 달려있는 전주)로 국한되며, 이로 인해 기술의 장점에 비해 경제성이 낮다는 평가를 받고 있다.

이를 해결하기 위한 방법으로, 종래에는 도 1에서와 같이 전력기기의 감시 등에 사용되고 있는 고압 전력선통신과의 연동을 추진하고 있으나, 이를 위해서는 고압망에 별도의 고압 커플러(2)의 설치가 필요하다.

그러나, 상기와 같은 고압 커플러(2) 설치의 경우에는, 설치 어려움, 설치 공간 부족, 설치 및 공사비 증가 등으로 인해 근본적인 해결책을 제공하지 못하고 있는 것이 현 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력선통신 신호를 처리하기 위한 커플러를 내장한 변압기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 커플러 내장형 변압기는, 전력품질 및 부하관리에 필요한 전력 상태정보(전압, 전류, 주파수, 역률 등)를 측정하는 전력세서와 변압기 상태정보(온 도, 오일 등)를 측정하는 변압기 건전성 감시용 센서로 이루어진 센서부; 센서부로부터 취득한 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 컨버터; 디지털신호를 가공, 처리 및 분석하는 마이크로 컨트롤러; 분석된 정보를 배전선로를 활용하여 통신할 수 있는 전력선통신모듈; 및 통신 신호를 배전선로에 삽입 및 추출하는 기능을 수행하는 전력선통신 커플러를 변압기 내부에 일체형으로 구성한다.

또한, 상기 전력센서는 전류센서 또는 전압센서를 포함하며, 상기 변압기 건전성 감시용 센서는 온도센서 또는 오일센서를 포함한다.

더욱이, 상기 전력품질 상태정보 및 변압기 상태정보, 고압(또는 저압)에서 취득한 전력선통신 신호가 대체 통신망으로 이용될 경우에는 외부 통신인터페이스(USB, RS232, UART, Ethernet)가 사용된다.

본 발명에 의하면, 변압기로 인해 저압 전력선통신과 고압 전력선통신으로 구분되어 운영되 오던 기존 시스템을 변압기 내부에 커플러를 내장하여 일체화함으로써, 하드웨어 집적도를 높이고, 소형화, 설치 및 관리의 원활함, 단가의 절감 효과를 기대할 수 있다.

또한, 고압과 저압을 손쉽게 연동시킬 수 있으며, 이를 통해 인접 변압기 내 수용가들과도 고압 전력선통신을 이용하여 손쉽게 통신 시스템을 구축할 수 있어 획기적으로 시스템 용량을 증대시킬 수 있다.

또한, 손쉽게 통신망을 구축할 수 있다는 장점을 토대로 전국에 산재해 있는 변압기의 상태 정보를 전력선통신 기술을 이용하여 관리 시스템에 전송하게 함으로써 전력선의 활용가치를 극대화 시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불명료하게 할 수 있다고 판단될 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 변압기에는 변압기의 상태정보를 취득할 수 있는 센서부, 취득한 정보를 가공 처리하는 마이크로 컨트롤러(도 3 참조), 정보를 전력선통신으로 전송하기 위한 전력선통신모듈 및 커플러가 함께 내장되어 있다.

한편, 상기 센서부는 전류/전압 측정기(CT/PT)와 연결됨과 더불어 통신장치 외함에 내장된 전력선통신모뎀과 연결된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력선통신 기반 디지털 일체형 변압기의 보다 상세한 구성 및 정보 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전력선통신 기반 디지털 일체형 변압기는 전압, 전류, 주파수, 역률 등의 전력품질 및 부하관리에 필요한 전력 상 태정보를 취득하는 센서(예컨대, 전류센서 또는 전압센서 등을 포함하는 전력센서)와 변압기의 상태정보(온도, 오일)를 취득하는 센서(예컨대, 온도센서 또는 오일센서 등을 포함하는 변압기 건전성 감시용 센서)로 이루어진 센서부(100)를 포함한다.

또한, 본 발명의 변압기는 상기 센서부(100)와 연결된 인터페이스(200)를 통해 상기 센서부(100)로부터 취득된 아날로그신호를 수신하여 디지털신호로 변환시키기 위한 아날로그/디지털 컨버터(300; A/D Converter)를 포함한다.

또한, 상기 인터페이스(200)를 통해 상기 센서부(100)와 연결되고, 상기 아날로그/디지털 컨버터(300)에 의해 변환된 디지털신호를 가공, 처리, 분석하기 위한 디지털신호 처리장치(400)를 포함한다.

한편, 상기 디지털신호 처리장치(400)에 의해 처리된 각종 정보는 메모리(500)에 저장된다.

또한, 본 발명의 변압기는 상기 디지털신호 처리장치(400)와 연결되어 디지털신호를 가공, 처리 및 분석하는 마이크로 컨트롤러(600)를 포함한다.

또한, 본 발명의 변압기는 분석된 정보를 배전선로를 활용하여 통신하기 위한 전력선통신모듈(700, 701)을 포함한다.

더욱이, 본 발명의 변압기는 통신 신호를 배전선로에 삽입 및 추출하는 기능을 수행하는 전력선통신 커플러(800, 801)를 포함한다.

이하, 상기와 같은 본 발명의 커플러 내장형 변압기의 구성 및 동작에 대해 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

상술한 바와 같은 센서부(100)에는 도 3에 도시한 바와 같이 전류센서, 전압센서, 온도센서, 오일센서 등이 포함되며, 상기 전류 및 전압센서는 현재 사용중인 전류와 전압을 감지한다.

또한, 상기 센서부(100)를 구성하는 온도센서는 변압기 내부의 온도를 측정하며, 상기 오일센서는 유입방식의 변압기인 경우 변압기 내에서 사용되는 절연유의 특성을 파악하여, 만약 절연유의 성능이 저하되거나 오일양이 부족할 경우 이를 감지한다.

상술한 바와 같이 전류센서, 전압센서, 온도센서 또는 오일센서 등으로 이루어진 센서부(100)를 통해 각각 감지되어 취득된 아날로그신호는 인터페이스(200)를 통해 상기 각각의 센서와 연결된 아날로그/디지털 컨버터(300)를 통해 디지털신호로 변환된다.

이후, 상기 아날로그/디지털 컨버터(300)에 의해 변환된 디지털신호는 디지털신호 처리장치(400)에 의해 연산 수행되어 관리자 측에서 얻고자 하는 유용한 정보로 변환된다.

또한, 상기 디지털신호 처리장치(400)와 연결된 마이크로 컨트롤러(600)는 디지털신호 처리장치(400)에서 유용한 정보로 변환되어 취득한 정보를 관리하며, 메모리(500), UART, GPIO, Ethernet, USB 등과 연결되어 이와 관련된 정보를 처리한다.

한편, 상기 전력품질 상태정보 및 변압기 상태정보, 고압(또는 저압)에서 취득한 전력선통신 신호가 대체 통신망으로 이용될 경우에는 외부 통신인터페이 스(USB, RS232, UART, Ethernet)가 사용된다.

상기 마이크로 컨트롤러(600)와 연결된 메모리(500)는 디지털신호 처리장치(400)에서 변환된 정보를 저장함과 더불어 변압기의 제조 날짜, 설치 날짜 등의 중요한 정보가 미리 저장되어 필요할 경우 전력선통신모듈(701)을 통해 기간망을 이용하여 관리서버(900)로 송신하여 변압기 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.

상기의 전력선통신모듈은 마이크로 컨트롤러(600)에서 처리된 정보 또는 메모리(500)에 저장되어 있는 정보를 통신이 가능한 정보로 변환하거나 또는 전력선을 통해 전달된 통신 신호를 디지털신호로 변환하는 기능을 수행한다.

또한, 전력선통신모듈은 저압(또는 고압)에서 수신된 전력선통신 신호를 재생하여 고압(또는 저압)으로 재중계하는 역할을 수행한다. 상기와 같이 전력선통신모듈을 통해 변환된 통신 신호는 커플러를 통과하여 아날로그신호 형태로 전력선에 인가된다.

도 4는 상술한 바와 같은 전력선통신 기반 커플러 내장형 변압기를 활용하여 구축된 시스템의 일예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 각각의 저압의 전력량계(A, B, C, D, ....)를 통해 취득된 원격검침 정보는 저압선로(L)를 통해 상기와 같이 이루어진 변압기로 전송되며, 상기 변압기에서는 마이크로 컨트롤러에 의해 변압기의 상태정보와 함께 가공 처리되어 변압기에 내장되어 있는 커플러를 통해 고압 전력선(H)으로 전송된다.

이후, 상기와 같이 다수의 변압기로부터 추출된 정보는 고압망을 통해 임의의 변압기에 수집되고, 그 수집된 정보(원격검침 및 변압기 정보)는 기존 기간망을 통해 서버(900)로 전송하게 된다.

이를 통해 저압 전력선통신 시스템의 용량을 획기적으로 증대시킬 수 있으며, 손쉽게 저압과 고압망을 연계시킬 수 있다. 또한 통신망 구축을 통해 변압기의 정보를 관리 및 감시할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 구성과 동작에 대해 도면을 토대로 설명하였으나, 본 발명은 상기한 내용으로 한정하지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형하여 실시할수 있슴은 물론이며, 그와 같은 변형은 청구범위 기재 범위 내에 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존 전력선통신의 신호가 변압기를 통과하지 못하는 특성을 해결할 수 있으며, 이를 통해 고압 전력선통신과의 손쉬운 연동을 제공할 수 있다.

즉, 변압기 내부에 전력선통신 신호를 통과시킬 수 있는 커플러를 내장하여 기존 저압 전력선통신과 고압 전력선통신으로 구분, 분리되어 운영되 오던 현재의 시스템을 손쉽게 저압과 고압망을 연계하여 저압 전력선통신 시스템의 용량을 증대하고 수용가에게 저렴한 통신 서비스를 제공할 수 있다.

예컨대, 지금까지 원격검침 시스템 구성시 각각의 변대주마다 기간망이 필요하였으나, 본 발명을 통해 각 각의 변대주에서 수집된 원격검침 정보를 고압선을 이용하여 한 곳에 수집하여 보낼 수가 있기 때문에, 통신망 임대료 및 운영비용에 혁신적인 성과를 기대할 수 있다.

또한, 손쉽게 통신망을 구축할 수 있다는 장점을 토대로 전국에 산재해 있는 변압기의 상태 정보를 전력선통신 기술을 이용하여 관리 시스템에 전송하게 함으로서 원격으로 모니터링 할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.

도 1은 종래의 고압선로와 저압선로에 전력선통신 시스템을 구축한 예를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커플러가 내장된 변압기의 개략 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력선통신 기반 디지털 일체형 변압기의 보다 상세한 구성 및 정보 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 고압선로와 저압선로를 상호 연동하여 운영되는 원격검침 시스템을 도시한 도면이다.

Claims (3)

1. 고압과 저압 전력선통신을 연계하기 위한 커플러 내장형 변압기에 있어서,

   전력품질 및 부하관리에 필요한 전력 상태정보를 취득하기 위한 전력센서와 변압기 상태정보를 취득하기 위한 변압기 건전성 감시용 센서로 이루어진 센서부;

   상기 센서부와 인터페이스를 통해 연결되고, 상기 센서부로부터 취득된 아날로그신호를 수신하여 디지털신호로 변환시키기 위한 아날로그/디지털 컨버터;

   상기 아날로그/디지털 컨버터에 의해 변환된 디지털신호를 가공, 처리, 분석하기 위한 디지털신호 처리장치;

   상기 처리된 정보를 저장하기 위한 메모리;

   상기 디지털신호 처리장치에 의해 처리된 정보를 관리하는 마이크로 컨트롤러;

   상기 전력 상태정보 및 변압기 상태정보를 저압 전력선 또는 고압 전력선을 이용하여 원격으로 신호를 전송하고, 저압(또는 고압)에서 취득한 통신 신호를 증폭하여 고압(또는 저압)으로 전송하기 위한 저압 및 고압 전력선통신모듈; 및

   상기 저압 및 고압 전력선통신모듈과 각각 연결되고, 통신 신호를 배전선로에 삽입 및 추출하는 기능을 수행하기 위한 저압 및 고압 전력선통신 커플러를 일체형으로 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 커플러 내장형 변압기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 전력센서는 전류센서 또는 전압센서를 포함하며, 상기 변압기 건전성 감시용 센서는 온도센서 또는 오일센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 커플러 내장형 변압기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 전력품질 상태정보 및 변압기 상태정보, 고압(또는 저압)에서 취득한 전력선통신 신호가 대체 통신망으로 이용될 경우에는 외부 통신인터페이스(USB, RS232, UART, Ethernet)가 사용되는 것을 특징으로 하는 커플러 내장형 변압기.

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