KR20110014929A - 전선도난 감지시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변압기로부터 수용가측으로 이어지는 저압 전력선의 도난여부를 감지하여 원격의 관리자에게 전송하는 전선도난감지시스템에 관한 것이다. 개시발명은 고전압의 전기를 저전압의 전기로 변환하여 수용가측에 공급하는 변압기, 변압기와 수용가측 계량기 사이의 저압 전력선에 설치되어 저압 전력선에 소정의 인가신호를 주기적으로 인가하는 신호인가장치, 수용가측에 설치되어 신호인가장치로부터 인가된 인가신호를 입력으로 하여 특정의 스펙트럼 패턴을 가지는 스펙트럼패턴신호를 발생시키는 터미널키장치, 변압기와 수용가측 사이의 저압구간 중성선에 설치되어 수용가측의 터미널키장치를 통과한 스펙트럼패턴신호로부터 특정의 스펙트럼 패턴을 수용하는 신호감지장치, 신호감지장치에 의하여 수용된 특정의 스펙트럼 패턴을 검사하여 전선의 도난여부를 검출하는 검출부, 및 검출부를 포함하고 검출부가 전선의 도난이 있음을 감지하는 경우에 원격의 관리자에게 전선도난이 있음을 전송하는 통합데이터집중장치를 포함한다. 따라서, 본 발명은 신속하게 전선도난을 감지할 수 있고 시스템구축비용이 종전에 비하여 훨씬 저렴해지는 효과가 있다.

Description

전선도난 감지시스템{Realtime Distribution Line Monitoring System from the Theft}

본 발명은 전선도난 감지시스템에 관한 것으로, 특히 변압기에서 각 수용가측으로 연결된 저압 전력선의 도난여부를 감지하여 원격의 관리자에게 전송하는 전선도난 감지시스템에 관한 것이다.

통상적으로 전력선으로는 구리를 많이 이용하는데, 구리를 획득하기 위한 전력선 절단 도난사고가 많이 발생하고 있다. 특히 감시가 소홀한 한적한 시골 등지에서 주로 발생하여 농업용 전기시설의 작동불능으로 농가의 생계에 커다란 지장을 주고 있을 뿐만 아니라, 감전사의 위험, 정전에 의한 불편함, 전력선 재설치에 드는 비용 등 국가적으로도 막대한 비용이 낭비되는 실정이다. 이러한 문제를 해소하기 위하여 전선도난 신고포상제를 시행하거나 중고핸드폰을 이용한 전선절단 및 도난방지 시스템을 구축하기도 한다.

전력선이 절단되면 전력선통신(Power Line Communication, PLC) 두절에 따른 원격검침이 불가능하므로, PLC통신장애를 알 수 있다. 그러나, PLC통신장애가 절력선의 절단에 의하여서만 발생하는 것이 아니므로, 이러한 방법은 전력선 절단 여부를 알기 위하여 통신장애가 발생할 때마다 인력이 직접 출동하여 전력선의 상태를 직접 검사해야만 전력선의 절단 여부를 판단할 수 있는 불편함이 있다. 또한, PLC통신망이 전국적으로 갖추어져 있지 않아 시골 등지에 이러한 방법을 운용하려면 전력선 도난방지만을 위하여 막대한 비용이 드는 PLC통신망을 구축하는 문제가 있다.

또한, 원격검침(Automatic Meter Reading, AMR) 모뎀을 이용한 전력선 절단 여부의 판단방법도 있으나, 15분마다 원격검침을 받기 때문에 도난여부를 판단하는데 장시간이 소요되는 문제가 있다.

따라서, 전선 절단에 따른 전선 도난만을 신속하고 용이하게 감지할 수 있는 시스템이 필요하다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명을 이용하면 신호인가장치를 통하여 인가된 신호가 터미널키장치에 대응하는 신호로 변환되며, 어느 수용가측의 변환신호가 감지되지 않은 경우에 전선이 도난되었음을 판단하여, 원격지의 서버나 관리자 등에게 도난정보를 전송할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 고전압의 전기를 저전압의 전기로 변환하여 수용가측에 공급하는 변압기, 변압기와 수용가측 계량기 사이의 저압 전력선에 설치되어 저압 전력선에 소정의 인가신호를 주기적으로 인가하는 신호인가장치, 수용가측에 설치되어 신호인가장치로부터 인가된 인가신호를 입력으로 하여 특정의 스펙트럼 패턴을 가지는 스펙트럼패턴신호를 발생시키는 터미널키장치, 변압기와 수용가측 사이의 저압구간 중성선에 설치되어 수용가측의 터미널키장치를 통과한 스펙트럼패턴신호로부터 특정의 스펙트럼 패턴을 수용하는 신호감지장치, 신호감지장치에 의하여 수용된 특정의 스펙트럼 패턴을 검사하여 전선의 도난여부를 검출하는 검출부, 및 검출부를 포함하고 검출부가 전선의 도난이 있음을 감지하는 경우에 원격의 관리자에게 전선도난이 있음을 전송하는 통합데이터집중장치를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 전선도난 감지시스템에 의하면, 신호인가장치를 통하여 수용가측의 저압 전력선에 확산주파수신호를 인가하고, 터미널키장치에서 이 확산주파수신호에 대응되는 설정값을 출력하며, 신호감지장치에서 이 설정값을 감지하도록 하는 전선도난 감지시스템을 제공하는데, 신호인가장치와 신호감지장치는 커플러로 구성할 수 있고, 터미널키는 수동소자로 간단하게 구성할 수 있는 바, 전선의 절단에 따른 빠른 감지와 시스템구축비용이 종래에 비하여 훨씬 저렴하다는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 확산주파수신호와 유사한 파형이 터미널키장치에 입력되더라도 잡음으로 인식하지 않고 확산주파수신호로 인식하도록 구성함으로써 전선도난에 대한 오차율을 낮추는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 통합데이터집중장치가 고장 등으로 작동하지 않더라도 통합데이터집중장치를 포함하는 검출부만 독립적으로 기능하도록 구성함으로써 전선도난에 대한 계속적인 검출이 가능한 효과가 있다.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전선도난 감지시스템을 포함하는 전력시스템의 송배전선 구조를 보여주는 개략도이다. 도 1을 참조하면, 통상적으로 전신주에는 중성선(20), 고압 전력선(10), 저압 전력선(30) 및 변압기(100) 등이 설치된다. 중성선(20)은 단상 3선식이나 3상 교류 계통에서 변압기를 Y결선하는 경우에 그 중성점 사이에 접속되는 선으로 220V 저전압 구축시 상선(Phase Line)인 R, S, T선과 결합하여 사용되며, 상시 전류가 흐르는 전압선의 한 종류이다.

통상적으로 발전소로부터 고압 전력선(10)을 통하여 22.9kV의 고전압이 송전되고, 변압기(100)에 의하여 220V 또는 380V의 저전압으로 강압되어 저압 전력선(30)을 통하여 수용가측으로 공급된다.

본 발명은 변압기(100)로부터 수용가측으로 이어지는 저압 전력선(30)의 도난여부를 감지하여 원격의 관리자에게 전송하는 전선도난감지시스템으로서, 변압기(100), 신호인가장치(200), 터미널키장치(320), 신호감지장치(400), 검출부(510), 및 통합데이터집중장치(500)를 포함한다.

상기 변압기(100)는 22.9kV의 고전압의 전기를 220V 또는 380V의 저전압으로 변환할 수 있고, 저전압으로 변환된 전기는 저압 전력선(30)을 통하여 수용가측의 계량기(300)에 공급될 수 있다.

상기 신호인가장치(200)는 변압기(100)와 수용가측 계량기(300) 사이의 저압 전력선(30)에 설치되어 상기 저압 전력선(30)에 소정의 인가신호를 주기적으로 인가한다. 인가신호로서 확산주파수(Spread Spectrum)신호를 사용할 수 있는데, 주 파수의 넓은 대역에 고루 퍼져있는 특성을 가지는 신호로서 특정한 정보를 전송하기 위해 필요한 이론적 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭을 사용하여 정보를 전송할 수 있다. 신호를 넓은 대역의 주파수 대역을 이용하여 전송하면 주파수 대역의 이용 효율은 떨어지나 오류 효율 또는 신호대 잡음비(S/N)는 좋아진다. 또한 확산되어 송신되는 신호의 세기가 매우 약해도 통신이 가능하고 잡음 신호에 강하기 때문에 정확하고 신뢰할 수 있게 신호를 전달할 수 있다. 도 2의 (a)는 확산주파수신호의 하나로서 주기적으로 일정한 패턴이 있음을 알 수 있다.

상기 터미널키장치(320)는 수용가측에 설치되어 상기 신호인가장치(200)로부터 인가신호를 입력받아 특정의 스펙트럼패턴을 가지는 스펙트럼패턴신호를 발생시킨다. 터미널키장치(320)는 R, L, C를 이용한 수동회로로 간단하게 구성될 수 있는 데, 각 수용가측의 계량기(310)마다 달리하여 고유하게 구성될 수 있다.

일반적으로 넓은 대역의 신호를 대역통과특성을 가지는 필터를 통과시키면 해당 대역의 신호만이 출력으로 나타나는데, 상기 인가신호가 넓은 대역에 퍼져 있는 신호이고 터미널키장치는 대역통과특성을 가지는 필터라고 한다면 상기 인가신호가 터미널키를 통과하면서 터미널키의 대역특성에 맞추어 특정한 대역만을 가지는 신호가 만들어질 것이다. 따라서, 상기 터미널키를 이용하여 수용가측을 구별할 수 있는 것이고, 변압기(100)에서 파생되는 수용가측의 계량기(310)의 개수만큼 터미널키장치(320)도 다양하게 만들어진다.

도 2의 (b)는 상기 인가신호를 입력으로 하여 특정 수용가의 터미널키장치(320)를 거치면서 형성되는 특정의 스펙트럼패턴을 가지는 출력 파형을 보여준 다.

전력선통신망을 구비하는 경우라면, 수용가측의 계량기에 전력선통신(PLC)모뎀이 설치되는데, 터미널키장치(320)는 수용가측의 계량기(300) 또는 상기 전력선통신모뎀(310) 내부에 포함되어 구성될 수 있다.

상기 신호감지장치(400)는 변압기(100)와 수용가측 사이의 저압구간 중성선(20)에 설치되어 전력선으로부터 각 수용가측의 터미널키장치(320)를 통과하며 변환된 특정의 스펙트럼패턴을 가지는 스펙트럼패턴신호를 수용한다. 또한, 다수의 수용가측을 고려할 수 있는데, 신호인가장치(200)에 의하여 인가된 동일한 인가신호가 다수의 수용가측의 터미널키장치(320)에 의하여 변환된 각기 다른 주파수대역에서 존재하는 다수의 신호들이 중성선(20)상에 포함될 수 있다.

신호감지장치(400)는 중성선(20)에서 스펙트럼패턴신호들만을 수용할 것이고, 이들 스펙트럼신호들은 검출부(510)에 의하여 검출될 수 있다.

상기 검출부(510)는 신호감지장치(400)에 의하여 수용된 스펙트럼패턴신호를 전송받아 전선의 도난여부를 검출한다. 예를 들면, 신호감지장치(400)에 의하여 도 2의 (b)와 같은 신호가 감지되어 검출부(510)로 전송되어 오면 검출부(510)는 저압 전력선의 도난이 이루어지지 않았다는 것으로 판별하게 된다. 또한, 신호감지장치(400)에 수용된 도 2의 (b)와 다른 형태의 신호, 즉 신호가 감지되지 않거나 파형이 상이한 신호가 감지되어 검출부(510)로 전송되어 오면 검출부(510)는 저압 전력선의 도난이 이루어졌다는 것으로 판정하게 된다. 또한, 다수의 수용가측을 고려할 수도 있는데, 검출부(510)에 모든 수용가측의 터미털키정보 및 인가신호에 대한 각 수용가측의 터미널키를 통과한 스펙트럼패턴을 저장해 두었다가 상기 신호감지장치(400)에 의하여 수용된 스펙프럼패턴신호와 비교할 수 있다. 검출부(510)에서 검출된 모든 수용가측의 스펙트럼패턴을 가지는 스펙트럼을 상기 검출부(510)에 저장되어 있는 스펙트럼패턴과 비교해 보면, 특정의 수용가측의 스펙트럼패턴의 소실 및 이상을 발견할 수 있고 따라서 특정의 수용가측에 연결된 전력선의 도난을 감지할 수 있다.

상기 통합데이터집중장치(500)는 검출부(510)를 포함하는데, 검출부(510)에 의하여 검출된 해당 전력선의 도난여부를 원격지의 관리자에게 유무선 통신방식으로 제공한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전선도난 감지시스템에서 커플러를 구체적으로 도시한 개념도이다. 도 3을 참조하면, 상기 신호인가장치(200) 및 상기 신호감지장치(400)는 비접촉식 커플러 또는 접촉식 커플러로 구성할 수 있다. 비접촉식 커플러는 전력선(20, 30) 또는 신호선(40)에 직접 연결되지 않고 전력선(20, 30) 또는 신호선(40)의 주위에 이격되어 결합하여 통신에 필요한 통신 신호만을 선별하여 자기유도 성질에 의하여 커플링(Coupling)하는 전력선 통신용 소자이다. 커플러는 단가가 싸므로 본 발명에 따른 전선도난 감지시스템은 종래의 전력선통신을 이용한 전력선 절단 여부의 판단방법에 비하여 저렴한 비용으로 구현할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전선도난 감지시스템에서 터미널키장치의 다양한 배치 중 전력선통신모뎀과 연결되어 운영되는 경우를 보여주는 개념도이다.

터미널키장치(320)는 필요에 따라 계량기(300)의 내부 또는 외부에 설치할 수 있다. 전력선통신망이 구축된 경우라면 터미널키장치(320)는 물리적으로 분리되는지의 여부와는 무관하게 전력선통신모뎀과 독립적으로 구비되어 운영될 수도 있고, 전력선통신모뎀의 입출력라인과 연결되어 운영될 수도 있다. 도 4를 참조하면, 상기 터미널키장치가 전력선통신모뎀의 입출력라인과 연결될 수 있는 3가지의 경우을 보여준다. 계량기의 외부에 있고 전력선모뎀의 외부에 배치된 경우(도 4의 (a)), 계량기의 내부에 있으면서 전력선모뎀의 외부에 있는 경우(도 4의 (b)) 및 계량기의 내부에 있으면서 전력선모뎀내부에 있는 경우(도 4의 (c))를 들 수 있다. 전력선통신모뎀과 분리하여 운영되는 경우에는 전력선통신망이 구축되지 않은 경우와 동일하게 운영되지만, 전력선통신모뎀과 연결되어 운영되는 경우에는 전력선통신이 존재할 때에 터미널키장치(320)는 소정의 인가신호와 다른 신호를 입력으로 받아들이게 되어 충돌현상이 생길 수 있다. 따라서, 상기 신호인가장치(200)를 통하여 전력선통신 신호가 터미널키장치(300)에 입력되면 상기 신호인가장치(200)가 작동을 중단하고, 상기 전력선통신 신호의 입력이 없을 때에는 상기 신호인가장치(200)가 작동을 개시하도록 시스템을 구성하여 전력선통신과 전선도난 감지를 위한 신호의 흐름과의 충돌현상을 막을 수가 있다. 즉, 전력선통신의 유휴중인 시간을 이용하여 인가신호를 송출하는 것이다.

또한, 상기 통합데이터집중장치(500) 고장이 발생하여 기능하지 않는 경우라 도 그 내부에 있는 검출부(510)가 기능하도록 독립적으로 구성함으로써 본 발명인 전선도난 감지시스템의 감지기능을 더욱 신뢰할 수 있게 할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정하지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부한 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전선도난감지시스템을 포함하는 전력시스템의 송배전선 구조를 보여주는 개략도,

도 2 본 발명의 일실시예에 따른 인가신호가 터미털키장치를 통과하여 스펙트럼패턴신호를 만드는 과정을 보여주는 파형도,

도 3는 본 발명의 일실시예에 전선도난감지시스템에서 커플러부준을 구체적으로 보여주는 상세도, 및

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 터미널키장치가 전력선모뎀의 입출력라인과 연결된 경우의 신호연결 관계도이다.

Claims (10)

1. 변압기로부터 수용가측으로 이어지는 전력선의 도난여부를 감지하여 원격의 관리자에게 전송하는 전선도난감지시스템으로서,

   고전압의 전기를 저전압의 전기로 변환하여 수용가측에 공급하는 변압기;

   변압기와 수용가측 계량기 사이의 전력선에 설치되어 상기 전력선에 소정의 인가신호를 인가하는 신호인가장치;

   수용가측에 설치되어 상기 신호인가장치로부터 인가된 상기 인가신호를 입력받아 상기 인가신호를 스펙트럼패턴을 가지는 스펙트럼패턴신호로 변환시키는 터미널키장치;

   상기 변압기와 수용가측 사이의 저압구간 중성선에 설치되어 중성선으로부터 수용가측의 상기 터미널키장치들를 통과한 상기 스펙트럼패턴신호을 수용하는 신호감지장치; 및

   상기 신호감지장치에 의하여 감지된 상기 스펙트럼패턴신호로부터 전선의 도난여부을 감지하고, 전선의 도난이 있는 경우에 원격의 관리자에게 전선도난이 있음을 전송하는 통합데이터집중장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 통합데이터집중장치는 상기 터미널키장치를 통과한 스 펙트럼패턴신호를 저장하고 상기 신호감지장치에 의하여 감지된 스펙트럼패턴신호와 비교하여 전선의 도난여부를 검출하는 검출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 터미널키장치는 각 수용가측에 고유한 서로 다른 수동소자배치로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 신호인가장치에 인가되는 인가신호는 확산주파수신호인 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 터미널키장치의 입출력라인은 각 수용가측의 전력선통신모뎀의 입출력라인과 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 터미널키장치는 전자식계량기에 내장되는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 터미널키장치는 전자식계량기에 설치되는 전력선통신모뎀 내에 포함되는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
8. 제2항에 있어서, 상기 통합데이터집중장치의 고장으로 상기 통합데이터집중장치와 서버 또는 전력선통신모뎀간에 통신장애가 있는 경우에도 상기 검출부는 독립적으로 기능하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 신호인가장치를 통하여 전력선통신 신호가 상기 터미널키장치에 입력되면 상기 신호인가장치가 작동을 중단하고, 전력선통신 신호의 입력이 없을 때에는 상기 신호인가장치가 작동을 개시하는 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기신호인가장치 및 신호감지장치는 접촉식 커플러 또는 비접촉식커플러인 것을 특징으로 하는 전선도난감지시스템.

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