KR20100042265A

KR20100042265A - 배전 전력선 통신 시스템

Info

Publication number: KR20100042265A
Application number: KR1020107001669A
Authority: KR
Inventors: 룩 헨드릭스
Original assignee: 언디스
Priority date: 2007-06-26
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2010-04-23
Also published as: AU2008267158A1; DK2009807T3; RU2010102220A; ATE463890T1; BRPI0813902A2; RU2463705C2; CY1110129T1; WO2009000869A1; JP2010531599A; HRP20100349T1; CN101772902A; EP2009807B1; US20100204850A1; MX2010000176A; AU2008267158B2; SI2009807T1; DE602008000945D1; PL2009807T3; EP2009807A1; IL202873A

Abstract

통신망(2)을 통해 메시지를 송수신하는 통신 서버(1)와; 엔드 유저(5)로 향하는 배전망(4)이 접속되는 적어도 하나의 트랜스포머를 포함하는 배전 변전소(3)와; 상기 통신망(2)으로부터 상기 배전망(4)의 전력선으로 미리결정된 주파수 대역에서 메시지를 전송하는 적어도 하나의 게이트웨이(6; 18)와; 엔드 유저 메인 네트워크측의 복수의 스마트 계측 장치(7; 17; 27)로서, 각각의 스마트 계측 장치는, 상기 배전망(4)을 통해 미리결정된 주파수 대역 내에서 메시지를 송수신하기 위해 상기 배전망에 접속된 전력선 통신 모뎀(8; 18)을 포함하며, 각 엔드 유저에 의한 전력 소모를 측정하기 위해 제공되는 것인, 상기 복수의 스마트 계측 장치(7; 17; 27)와; 상기 배전망과 엔드 유저 메인 네트워크를 접속하는 전력선과, 상기 배전망을 배전 변전소에 접속하는 전력선 상의 전력선 통신 필터(10, 11)―각각의 필터는 미리결정된 주파수 대역 내의 주파수들을 차단함―를 포함하는 배전 전력선 통신 시스템이 개시된다.

Description

배전 전력선 통신 시스템{DISTRIBUTOR POWER LINE COMMUNICAION SYSTEM}

본 발명은 전력선 통신(PLC; Power Line Communication) 분야에 관한 것이다.

향후, 전력 배전망을 운영하는 유틸리티 회사는, 그들의 전기기계적 페라리 계측기의 대부분 또는 전부를 이른바 원격으로 판독될 수 있는 "스마트 계측기"로 대체할 것이다. 이들 계측기들과 통신하기 위한 몇가지 방법이 존재하지만, 그 중 특히 하나는 전력선 통신 또는 PLC라 불리는 작업에 이상적으로 적합화되어 있다. PLC는 2가지 주요 잇점을 제공한다: LV 네트워크 오퍼레이터 그들 자신의 수중에 있다는 것이고, 계측기가 저전압 네트워크로 분기할 때 계측기가 통신 플랫폼에 자동으로 접속하기 때문에 "플러그 앤 플레이" 동작을 얻는 수단이 된다는 점이다. 전세계적인 경험으로 보아왔듯이, PLC 통신은 다소 신뢰성이 떨어지며, 많은 경우에 있어서, 모든 종류의 가전 제품 및 건물 장비에 의해 많은 잡음 및 왜곡이 주입되기 때문에, 하루에도 수차례 중단된다. 또한, 외부 케이블 또는 라인 상의 PLC 모뎀에 의해 주입된 HF-전력은, 고객들로의 LV 접속부상에서 및 전력 트랜스포머 상의 LV-변전소에서 보았을 때의 매우 낮고 변동하는 임피던스에 의해 심각하게 제한받는다.

본 발명의 목적은 보다 신뢰성있는 배전 전력선 통신 시스템을 제공하는 것이다.

이 목적은 제1항의 기술적 특징을 보이는 배전 전력선 통신 시스템에 의해 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명에 따른 배전 전력선 통신 시스템은,

- 통신망을 통해 메시지를 송수신하기 위해 제공되는 통신 서버와;

- 엔드 유저로 향하는 배전망이 접속되는 적어도 하나의 트랜스포머를 포함하는 배전 변전소와;

통신망으로부터 배전망의 전력선으로 및 그 역으로 메시지―상기 전력선상의 메시지는 전력선 통신을 위해 사용되는 미리결정된 주파수 대역에 있음―를 전송하기 위해 제공되는 적어도 하나의 게이트웨이와;

엔드 유저 메인 네트워크측의 복수의 스마트 계측 장치로서, 각각의 스마트 계측 장치는, 상기 배전망을 통해 상기 미리결정된 주파수 대역 내에서 메시지를 송수신하기 위해 상기 배전망에 접속된 전력선 통신 모뎀을 포함하며, 각 엔드 유저에 의한 전력 소모를 측정하기 위해 제공되는 것인, 상기 복수의 스마트 계측 장치

를 포함한다.

본 발명의 시스템은, 배전망과 엔드 유저 메인 네트워크를 접속하는 전력선 상에서와, 배전망을 배전 변전소에 접속하는 전력선 상에서, 전력선 통신 필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이들 필터들 각각은 미리결정된 주파수 대역 내의 주파수들을 차단하기 위한 필터링 컴포넌트를 포함하며, 이 필터링 컴포넌트는 배전망을 통한 전력선 통신을 위해 이용된다.

본 발명에 따른 제안된 기술적 해결책은, 한편으로는, 스마트 계측 장치, 집중화기, 또는 외부 PLC 모뎀들에 의해 이용되는 PLC 주파수들 상의 엔드 유저 설비로부터 배전망을 격리시키는 필터를 삽입하고, 다른 한 편으로는, 메인 주파수에서 배전망 상에 미치는 충격을 최소화하면서 변전소 내의 전력 트랜스포머 상에서 바라본 매우 낮고 변동하는 임피던스로부터 배전망을 분리시키는 필터를 삽입함으로써, 양측으로부터의 작은 변동원들을 치유한다.

이들 필터들의 이용은, PLC 시스템의 운영을 유지하는데에 통상 필요한 네트워크 오퍼레이터에 대해 초래되는 운영 및 유지비를 상당히 저감시킬 수 있으며, 그에 따라, 상당한 비용 혜택을 제공할 수 있다. 나아가, 신호 대 잡음비가 상당히 개선될 수 있어서, 훨씬 적은 재전송이 요구되고, QPSK 및 QAM과 같은 더 효율적인 변조의 이용을 고려할 수 있다. 이들은 FSK 또는, PLC에 통상 이용되는 기타의 대역폭 비효율적인 변조 방법보다 더 큰 대역폭 효율(= 데이터 속도를, 이용 대역폭으로 나눈값)을 제공할 수 있어서, 더 큰 용량 및 더 낮은 레이턴시를 요구하는 기능들이 실현가능하게 된다.

양호한 실시예들에서, 각각의 전력선 통신 필터는, 전력선 통신에 이용되는 미리결정된 주파수 대역을 차단하기 위한 제1 미리결정된 임피던스를 갖는 제1 전기 컴포넌트와, 배전망의 메인 주파수를 포함하는 제2 주파수 대역을 통과시키기 위한 제2 임피던스를 갖는 제2 전기 컴포넌트를 포함하는, 패시브 필터 회로이다. 이와 같은 패시브 필터 회로의 예는, 예를 들어, LC망과 같은 하나 이상의 병렬 공진 회로를 포함하며, 이러한 회로는 배전망과 엔드 유저 설비 사이에 삽입되고, PLC 모뎀의 이용 주파수 범위를 커버하는 거부 주파수 범위가 얻어지도록 하는 식의 임피던스를 가진다. 양호하게는, 거부 주파수 대역의 중심은 메인 주파수 상에서의 전력 전송에 미치는 필터들의 영향을 제한하기 위해 메인 주파수보다 적어도 2 데케이드(2 decades) 더 높다.

본 발명의 양호한 실시예들에 따르면, 필터들은 스마트 계측 장치 그 자체에 또는 외부에 설치될 수 있다. 어느 경우든, PLC 모뎀의 신호는 필터(들)로부터 상향(upstream)으로 주입되어야 한다.

가장 양호한 실시예에서, 배전망으로부터의 실질적으로 모든 드롭(drop)에는 PLC 필터가 제공된다. 이것은 공공 조명 및 공중 전화 등에 종종 이용되는 임의의 계측되지않는 드롭을 포함할 수 있다.

변전소에, 또는 배전망 내의 기타의 장소에, 예를 들어, 게이트웨이가 제공될 수 있다. 양호한 실시예에서, 하나 이상의 게이트웨이가 하나 이상의 전력선 통신 모뎀과 결합하여, 별도의 게이트웨이가 제공될 필요가 없다. 이것은, PLC 서버와 비-게이트웨이 스마트 계측 장치들간의 통신은 게이트웨이 스마트 계측 장치들 중 하나를 통해 발생한다는 것을 의미한다. 이 해결책은, 예를 들어, 인트라넷, 전화선, 또는, 엔드 유저 장비에 존재하는 기타 임의의 통신망이 게이트웨이와 PLC 서버간의 통신에 이용되는 경우에 지극히 편리하다. 이 통신망은 당업자에게 공지된 임의의 무선 통신망일 수도 있다. 복수의 게이트웨이가 존재하는 경우, 게이트웨이 기능은 필요하다면 한 게이트웨이로부터 다른 게이트웨이로 이전될 수 있다.

양호한 실시예들에서, 스마트 계측 장치에는, 예를 들어 근거리 통신망 인터페이스, 무선 인터페이스(예를 들어, Bluetooth), 가정용 전력선 통신 인터페이스 등과 같은, 엔드 유저 어플라이언스를 향한 통신 인터페이스가 추가로 제공될 수 있다. 이런 식으로, 예를 들어, 전력 분배자는, 예를 들어 전기 보일러, 가열 장치, 세척 기계, 드라이어 등, 또는 기타의 제품들과 같은 가정용 전자 제품에 관한 제어를 달성할 수 있으며, 주어진 타이밍 방법에 따라 이들을 스위치 온/오프할 수 있다. 이것은 결과적으로, 전력 생산, 수송 및 분배의 관점에서 혜택이 되는, 전반적으로 더욱 고른 전력 소모를 초래한다. 인터페이스는 또한, 예를 들어, 수도 및 가스 소모 계측 장치와 같은 기타의 소비 계측 장치에 접속하는데 사용될 수 있어서, 이들의 원격 판독을 가능케한다.

본 발명에 따른 필터들의 이용은, PLC 시스템의 운영을 유지하는데에 통상 필요한 네트워크 오퍼레이터에 대해 초래되는 운영 및 유지비를 상당히 저감시킬 수 있으며, 그에 따라, 상당한 비용 혜택을 제공할 수 있다. 나아가, 신호 대 잡음비가 상당히 개선될 수 있어서, 훨씬 적은 재전송이 요구되고, QPSK 및 QAM과 같은 더 효율적인 변조의 이용을 고려할 수 있다. 이들은 FSK 또는, PLC에 통상 이용되는 기타의 대역폭 비효율적인 변조 방법보다 더 큰 대역폭 효율(= 데이터 속도를, 이용 대역폭으로 나눈값)을 제공할 수 있어서, 더 큰 용량 및 더 낮은 레이턴시를 요구하는 기능들도 생각해 볼 수 있다.

본 발명이 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면을 통해 더욱 명료해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 배전 전력선 통신 시스템의 제1 실시예의 일반적인 개략도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 배전 전력선 통신 시스템의 제2 실시예의 일반적인 개략도를 도시한다.
도 3은 외부 PLC 필터링을 구비한 본 발명에 따른 스마트 계측 장치의 양호한 실시예의 보다 상세한 방법을 도시한다.
도 4는 내부 PLC 필터링을 구비한 본 발명에 따른 스마트 계측 장치의 양호한 실시예의 보다 상세한 방법을 도시한다.
도 5는 단순 필터 및 2중 필터 도식의 예를 도시한다.
도 6은 도 5에 따른 예시적인 단순 필터 및 2중 필터들의 임피던스 그래프를 도시한다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트 계측 장치의 대안적 실시예를 도시한다.

본 발명이 특정한 실시예 및 소정 도면들을 참조하여 기술되지만, 본 발명은 이들만으로 제한되는 것은 아니며, 오직 특허청구범위에 의해서만 제한된다. 도면은 도식을 위한 것이며 비제한적이다. 도면에서, 요소들 중 일부의 크기는 과장될 수 있으며, 예시를 위해 실물 크기 그대로 도시된 것은 아니다. 칫수 및 상대적 칫수는 본 발명의 실시를 위한 실제적인 축소에 반드시 대응하는 것은 아니다.

나아가, 상세한 설명 및 특허청구범위에서의 용어 제1, 제2, 제3 등은 유사한 요소들간을 구분하기 위해 사용되는 것이며, 반드시 순차적이거나 시간적 순서를 나타내기 위한 것은 아니다. 이들 용어들은 적절한 상황하에서 상호교환가능하며, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 기술되거나 도시된 순서와 다른 순서로 동작할 수 있다.

게다가, 상세한 설명 및 특허청구범위에서의 용어, 상부, 하부, 위, 아래 등은 설명을 위해 사용되는 것이지, 반드시 상대적 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 이와 같이 이용되는 이들 용어들은 특정한 상황하에서 상호교환가능하며, 본 명세서에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 본 명세서에서 기술되거나 도시된 배향과는 다른 배향으로 동작할 수 있다.

특허청구범위에서 사용되는 용어 "포함하는"은 열거된 수단들로만 제한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 다른 요소 또는 단계를 배제하는 것은 아니다. 언급된 특징, 완전체, 단계, 또는 컴포넌트를 구체적으로 명기하는 것이며, 하나 이상의 다른 특징, 완전체, 단계 또는 컴포넌트, 또는 이들 그룹의 존재나 추가를 배제하지는 않는 것으로 해석될 필요가 있다. 따라서, 표현 "수단 A 및 수단 B를 포함하는 장치"의 범위는 단지 컴포넌트 A 및 B만으로 구성된 장치로 제한되어서는 안되며, 이 장치와 관련있는 컴포넌트는 A 및 B임을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 배전 전력선 통신 시스템의 제1 실시예를 도시한다. 전력선 통신 서버(1)는 통신망(2)을 통해 메시지를 송수신하기 위해 제공된다. 배전 변전소(3)는 복수의 엔드 유저(5)로 향하는 배전망(4)이 접속되는 적어도 하나의 트랜스포머를 포함하며, 단지 그 하나만 도시되어 있다. 게이트웨이(6)는 통신망(2)으로부터 배전망(4)의 전력선으로 및 그 역으로 메시지를 전송한다. 전력선 상의 메시지들은 전력선 통신을 위해 사용되는 미리결정된 주파수 대역에 있다. 전력 소모 측정 장치(9)를 갖는 스마트 계측 장치(7)는 각각의 엔드 유저에 의한 전력 소모를 측정하기 위해 각 엔드 유저 메인 네트워크(5)에 제공된다. 이 장치(7)는 배전망(4)을 통해 미리결정된 주파수 대역 내에서 메시지를 송수신하기 위해 배전망(4)에 접속된 전력선 통신 모뎀(8)을 포함한다. 도 1의 시스템은, 배전망(4)과 엔드 유저 메인 네트워크(5)를 접속하는 전력선 상에서와, 배전망(4)을 배전 변전소(3)에 접속하는 전력선 상에서, 전력선 통신 필터(10, 11)를 더 포함한다. 이들 필터들(10, 11) 각각은, 배전망(4)을 통한 전력선 통신을 위해 사용되는, 미리결정된 주파수 대역 내의 주파수들을 차단하기 위한 필터링 컴포넌트들을 포함한다.

도 1의 시스템의 필터(11)는, 예를 들어, LC망과 같은 병렬 공진 회로로서, LV-접속부와 하우스 또는 빌딩 설비(5) 사이에 삽입되며, 유틸리티 용도를 위해 예약된 Cenelec PLC 주파수 대역 A(9-95 Khz)과 건물내 이용을 위한 C+D(125-148,5 kHz)에 있지만, 대역 B(95-125 kHz)는 또한 엔드 유저들에 의해 이용될 수 있다. 제안된 해결책은 이용되는 모든 PLC 주파수들에 대해 효율적일 수 있다. 양호하게는, 거부 주파수 대역의 중심은 메인 주파수 상의 전력 전송에 미치는 필터들의 영향을 제한하기 위해 메인 주파수보다 적어도 2 데케이드 높다. 따라서, 50 Hz의 메인 주파수에 대해, 거부 주파수 대역의 중심은 양호하게는 5000 Hz보다 높다.

그 결과는, 건물 설비(5) 및 접속된 어플라이언스들에 의해 유발된 PLC 주파수의 가상 단락 회로가 제거되고, 하우스 및 건물 내에서 발생된 잡음은 배전망(4) 내의 라인들 또는 외부 LV 케이블들을 향하는 방향으로 갈수록 감쇄된다.

MV/LV 트랜스포머의 2차 탭과 변전소(3)를 떠나는 LV 케이블 또는 라인들 사이에 동일한 종류의 회로(10)가 삽입되어, 트랜스포머의 2차 권선 상의 낮은 임피던스로 인해 PLC 신호측에서 본 단락 회로를 제거한다. 변전소를 떠나는 상이한 케이블들 상의 별개의 필터들은 배전 영역을 세그먼트화하는 것을 가능케하여, 각 PLC 세그먼트 상에는 더 작은 갯수의 접속이 존재하고, 이것은 PLC 주파수 대역에서 네트워크 상에서 바라본 임피던스 강하와 주입된 잡음을 더 감소시킬 수 있다.

필터(11)는 도 1에 도시된 바와 같이 외부적일 수 있으나, 도 2의 시스템에 도시된 바와 같이 스마트 계측기(7, 17) 내에 통합될 수도 있다. 어느 경우든, PLC 모뎀(80)의 신호는 배전망(4)을 통해 광역 PLC에 대해 필터(들)(11)로부터 상향으로 주입되어야 한다. 건물(5) 내에서 추가로 전달되어야 하는 PLC 신호들은 필터(들)(11)로부터 하향으로 재주입된다(도 3 및 4 참조).

도 2에 도시된 시스템은, 주어진 엔드 유저(15)측의 스마트 계측기(17)들 중 하나(또는 그 이상)가 통신망(2)을 향해 게이트웨이로서도 기능하는 PLC 모뎀(18)을 가진다는 점에서, 도 1에 도시된 시스템과는 추가적으로 상이하다. 이것은, 도 1의 시스템의 제1 게이트웨이(6)도 역시 존재한다는 것을 배제하지 않지만, 이것은 생략될 수 있다. 복수의 게이트웨이(6, 16)의 존재는, 필요하다면, 게이트웨이 기능이 한 게이트웨이로부터 다른 게이트웨이로 이전될 수 있음을 의미한다.

가장 양호한 실시예에서, 배전망(4)으로부터의 모든 드롭들은 필터링된다. 이것은, 종종 공공 조명 및 공중 전화에 대해 이용되는 계측되지 않는 임의의 드롭을 포함할 수 있다.

필터(10, 11)는 예를 들어 LC망과 같은 하나 이상의 병렬 공진 회로(도 5 참조; L1-R1-C1)로서, 메인 주파수(50 또는 60 Hz)에서 인덕턴스에 의해 유발된 전압 강하를 제한하도록 설계된다. 예를 들어, 만일 코일의 값이 약 2mH보다 작다면, 전압 강하는 약 1% 또는 2.3V로 제한되기 때문에, 이 상태는 63 A 부하 전류까지 달성되는 것으로 간주될 수 있다. 이 직렬 코일의 추가 혜택은, 단락 회로 전류가 안전한 값으로 저감된다는 것이다. 매우 낮은 코일 권선 저항 덕택에, 이들 코일은 상당한 전력 손실을 유발하지 않는다. Cenelec 대역 A 주파수 범위의 높은 부분의 이용은 더 작은 인덕턴스 및 커패시터 값의 이용을 허용하고, 따라서, 메인 주파수 상에 미치는 필터들의 영향을 더 제한할 수 있다.

필터(11)는, (페라리 계측기에 사용되는 전류 코일들에 부과되는 요건과 유사하게) 과열되지 않고도 접속된 사용자 네트워크(5)의 공칭 부하 전류(크기가 최대 10A 정도)를 유지하며 LV망 상의 전형적인 단락 회로 전류를 견딜 수 있도록 설계된다. 필터(10)는, 전형적인 단락 회로 전류를 견딜 뿐만 아니라, 필터가 제공되는 각각의 변전소 아울렛(변전소는 복수의 아울렛을 가질 수 있다) 또는 변전소에 접속된 전부하(full load)를 유지하도록 설계된다.

도 5는 단순 Z1 및 2중 Z12 필터 도식을 도시한다. 3상 4와이어 시스템의 경우, 양호하게는 3개의 전력선 R, S, 및 T 상에는 동일한 필터 회로 Z1이 사용된다. 선택사항으로서, 중성 도체 N상에는 추가적인 필터 회로가 사용될 수 있다. 3상 계측기의 경우, 양호하게는, PLC 신호의 주입은 또한, 이상적으로 120°위상 회전된 3상이다.

도 6은 도 5에 따른 예시적인 단순 및 2중 필터들의 임피던스 그래프를 도시한다. 2개의 단순 필터 L1-R1-C1 및 L2-R2-C2가 직렬로 연결된 2중 필터 Z12는, 단순 필터의 2개 거부 대역의 조합과 같은 거부 대역을 보여주고 있음이 명확하다.

전술된 바와 같은 본 발명은, 통신 신호를 운반하도록 설계되지 않은 네트워크의 속성을 개선시키기 위해 패시브 필터를 이용하는 새로운 접근법을 제안한다. 전세계적인 경험을 통해, 파괴된 데이터의 재전송, 리피터로서 역할하는 PLC 모뎀, 및 FSK와 같은 견실하지만 낮은 효율의 변조 방법을 지원하는 진보된 프로토콜을 이용할 때에도, 전력선 통신은 여전히 "준 실시간" 통신 시스템으로 간주되기에 충분히 신뢰성있지 않다.

전술된 필터들의 이용은, 적절히 설계된다면, 전력선 통신 신호의 신호대 잡음비를 전형적으로 20 dB만큼 개선시킬 수 있으며, 이와 마찬가지로 전력선 통신의 신뢰성을 수십배 향상시킬 수 있고, 대부분의 PLC 단전을 제거할 수 있다. 이것은, 준 실시간 서비스를 고객에게 제공하기 위해 스마트 계측 시스템을 이용하는 것을 가능케하고, 일시적인 과부하를 제거하도록 부하를 동적으로 스위칭함으로써 네트워크 이용률을 개선하기 위해 스마트 계측 시스템을 이용하는 것을 가능케한다. 고객의 전력 소모는 소정 인터벌마다 판독될 수 있어서, 고객들은 이 시스템을 이용하여 유틸리티의 웹서버들을 경유한 준실시간 온라인 소비 정보의 검색을 통해 그들의 소비 프로파일을 개선시킬 수 있다.

이들 필터들(10, 11)의 이용은, PLC 시스템이 계속 동작하는데 통상 필요한 네트워크 오퍼레이터에 대한 운영 및 유지관리 비용을 상당히 저감시킬 수 있으며, 상당히 큰 비용 혜택을 제공할 수 있다.

신호 대 잡음비가 상당히 개선될 수 있기 때문에, 훨씬 더 적은 재전송이 요구되고, QPSK 및 QAM과 같은 더 효율적인 변조의 이용을 고려할 수 있다. 이들은 PLC에 대해 통상 사용되는 FSK보다 더 큰 대역폭 효율(= 데이터 속도를, 이용 대역폭으로 나눈 값)을 제공할 수 있어서, 더 많은 용량과 더 낮은 레이턴시를 요구하는 기능들이 실행가능하게 된다.

도 3은 스마트 계측 장치(7)를 더 상세히 도시하고 있다. 이하의 기능 블럭들이 식별될 수 있다.

- LV 입력(14)

이들은 배전망(4)에 접속된다.

- LV 출력(15)

이들은 엔드 유저 메인 네트워크(5)에 접속된다.

- "로직"

계측기 데이터, 펌웨어 및 파라미터를 위한 메모리를 구비한 중앙 처리 장치. 이것은, 전력 소모 계측 프로세스, 전력선 통신 프로세스 뿐만 아니라 많은 다른 프로세스들을 제어하는, 장치의 사실상 가장 기능적인 부분이다.

PLC WAN 인터페이스 또는 이더넷 인터페이스를 경유하여 예를 들어 펌웨어 및 소정 파라미터들이 업그레이드될 수 있다. 따라서, 이것은 PLC 서버로부터 달성될 수 있으며, 숙련공이 업그레이드를 위해 디바이스로 이동할 것을 요구하지 않는다.

유닛은 적어도 2일치의 계측된 데이터를 저장하기에 충분한 비휘발성 메모리를 가진다. 이것은 전력 소모뿐만 아니라, 예를 들어, 공급 전력(고조파)의 품질에 관한 정보 또는 예를 들어 개스/수도 소비에 대한 외부 계측 장치로부터 나온 데이터를 포함할 수 있다.

- PSU

전력 중단의 경우에 대비한 백업 배터리가 구비된, 트랜스포머가 없는 저손실 스위칭 공급 회로.

- PLC WAN

이것은 전력선 분배망을 통해 메시지의 송수신을 가능케하는 PLC 모뎀이다.

- LV1 및 LV2

저전압 출력. 전류 및 전압에 대한 중단자 및 측정 회로를 구비. 모든 저전압 출력은 전력의 중단시에 접속차단가능하다. 계측기의 실시간 클럭(RTC)의 제어하에, 원격 프로그래밍 가능한 요율 기간에 의해, 요율 스위칭이 수행될 수 있다.

- PLC 홈

지능형 애플케이션(예를 들어, 세탁기, 드라이어, 가열, 온수, 냉각, CHP...)과의 통신을 위한, 엔드 유저 네트워크를 향한 선택사항적 인터페이스. 이 점에서 PLC는 플러그-앤-플레이 기능을 제공하므로 유익하다.

이것은 예를 들어, 경보 시스템을 경보 센타에 접속하는데 이용될 수 있다. 이 점에서 PLC 통신은 용이하게 우회되거나 방해받지 않기 때문에 유익하다.

- LV 보호 >= 63A(12)

이것은 몇몇 상태에서 요구되는 추가적인 단락 회로 보호이다.

도 4는 스마트 계측 장치(17)를 더 상세히 도시하고 있다. 이하의 기능 블럭들이 식별될 수 있다. 도 3의 장치(7)와의 차이점은, PLC 필터(11)가 통합된다는 점이다.

도 7은 본 발명에 따른 분배 시스템에서 사용될 수 있는 스마트 계측 장치(27)의 대안적 실시예를 도시한다. 이하의 기능 블럭들이 식별될 수 있다.

- LV 입력(14)

이들은 배전망(4)에 접속된다.

- LV 출력(15)

이들은 엔드 유저 메인 네트워크(5)에 접속된다.

- CPU/DSP

- PSU

- LCD, 스위치, LED, 비퍼

계측된 데이터, 이벤트, 파라미터, 경보 등을 국부적으로 표시. 사용자와의 인터페이스를 위해 장치 상에는 아마도 다수의 사용자 제어부가 제공된다. 상이한 요율을 위해 상이한 LED들이 이용될 수 있다.

- PLC WAN

이것은 전력선 분배망을 통해 메시지의 송수신을 가능케하는 PLC 모뎀이다. 이더넷 포트(ETH)를 통해, 이 모뎀은 또한, PLC 서버가 동일한 배전망에 접속된 다른 스마트 계측기들에 도달하는데 이용하는 게이트웨이로서 기능한다. 이 모뎀은 다채널이어서, 이전 채널이 너무 많이 방해받으면 또 다른 채널로 스위칭할 수 있다. 이것은 또한, 동시 업스트림 및 다운스트림 메시지를 가능케한다.

이 모뎀은 신호 대 잡음비를 모니터링하고, PLC 신호가 너무 약해진다면 경고를 내보낸다.

- USB

외부 계측기들(개스, 수도,...) 또는 다른 장비에 접속하기 위해 다수의 USB 포트가 제공된다. USB는, 외부 계측기에 전력을 제공하는 능력의 관점에서 편리하다. 그러나, 다른 대안적인 포트들도 역시 고려될 수 있다.

- ETH

통신망(예를 들어, 인터넷) 또는 외부 장비에 접속하기 위한 이더넷 포트.

- 직렬 I/F(선택사항)

아마도 휴대용 장치 또는 PC에 접속하기 위한 것.

- LV TOU 출력

저전압 사용 시간 출력. 예를 들어, 2중 요율(주간/야간) 출력.

전류 및 전압에 대한 중단자 및 측정 회로를 구비. 모든 저전압 출력은 전력의 중단시에 접속차단가능하다. 요율 스위칭은, 계측기의 실시간 클럭(RTC)의 제어하에, 원격 프로그래밍가능한 요율 기간에 의해, 수행될 수 있다.

- LV ENT 출력

저전압 배타적 야간 요율 출력

- LV 노-브레이크 또는 녹색 에너지 출력

전력 공급의 중단이 심각한 손실을 초래하거나 중요한 데이터의 손실을 초래할 수 있는 중요한 애플리케이션에 인가되는 "중단불가능한" 공급, 또는 사용자가 배타적으로 녹색 에너지에 의한 전력을 요구하는 어플라이언스에 대한 출력.

- PLC 홈

지능형 애플리케이션(예를 들어, 세탁기, 드라이어, 가열, 온수, 냉각, CHP...)과의 통신을 위한, 엔드 유저 네트워크를 향한 선택사항적 인터페이스. PLC는 이 점에서 플러그-앤-플레이 기능을 제공하므로 유익하다.

- LV 보호 >= 63A

1: PLC 서버
2: 통신망
3: 변전소
4: 배전망
5: 엔드 유저 메인 네트워크
6: 게이트웨이
7: 스마트 계측기
8: PLC 모뎀
9: 전력 소모 측정
10, 11: PLC 필터

Claims

배전 전력선 통신 시스템에 있어서,
- 통신망(2)을 통해 메시지를 송수신하기 위해 제공되는 통신 서버(1)와;
- 엔드 유저(5)로 향하는 배전망(4)이 접속되는 적어도 하나의 트랜스포머를 포함하는 배전 변전소(3)와;
상기 통신망(2)으로부터 상기 배전망(4)의 전력선으로 및 그 역으로 메시지―전력선 상의 메시지들은 전력선 통신을 위해 사용되는 미리결정된 주파수 대역에 있음―를 전송하기 위해 제공되는 적어도 하나의 게이트웨이(6; 18)와;
엔드 유저 메인 네트워크측의 복수의 스마트 계측 장치(7; 17; 27)로서, 각각의 스마트 계측 장치는, 상기 배전망(4)을 통해 상기 미리결정된 주파수 대역 내에서 메시지를 송수신하기 위해 상기 배전망에 접속된 전력선 통신 모뎀(8; 18)을 포함하며, 각 엔드 유저에 의한 전력 소모를 측정하기 위해 제공되는 것인, 상기 복수의 스마트 계측 장치(7; 17; 27)를 포함하며,
상기 시스템은, 상기 배전망과 엔드 유저 메인 네트워크를 접속하는 전력선 상에서와, 상기 배전망을 배전 변전소에 접속하는 전력선 상에서, 전력선 통신 필터(10, 11)를 더 포함하며, 각각의 필터는 미리결정된 주파수 대역 내의 주파수들을 차단하기 위한 필터링 컴포넌트(L1, R1, C1; L2, R2, C2)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항에 있어서, 각각의 전력선 통신 필터(10, 11)는, 전력선 통신에 이용되는 상기 미리결정된 주파수 대역을 차단하기 위한 제1 미리결정된 임피던스를 갖는 제1 전기 컴포넌트와, 상기 배전망의 메인 주파수를 포함하는 제2 주파수 대역을 통과시키기 위한 제2 임피던스를 갖는 제2 전기 컴포넌트를 포함하는, 패시브 필터 회로인 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 미리결정된 주파수 대역의 중심은 상기 배전망의 메인 주파수보다 적어도 2 데케이드(decade) 높은 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스마트 계측 장치들 각각은 상기 전력선 통신 필터(11)들 중 하나를 통합된 컴포넌트로서 포함하는 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전력선 통신 필터(11)들은 상기 스마트 계측 장치에 대해 외부 컴포넌트인 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배전망으로부터의 계측되지 않은 드롭(drop)들에도 역시 전력선 통신 필터들이 제공되는 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 게이트웨이중 제1 게이트웨이(18)는 상기 스마트 계측 장치들 중 하나(17)에 병합되는 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 게이트웨이 중 제2 게이트웨이(6)는 상기 배전망의 배전소(distribution station)에 위치하는 것인, 배전 전력선 통신 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스마트 계측 장치들(7; 17; 27) 중 적어도 하나에는 엔드 유저 어플라이언스를 향하는 통신 인터페이스가 제공되는 것인, 배전 전력선 통신 시스템.