KR20110090707A

KR20110090707A - 스마트 전력 절감 지원 스위칭 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110090707A
Application number: KR1020100010651A
Authority: KR
Inventors: 이승철
Original assignee: 네트인텔리젠스 주식회사
Priority date: 2010-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2011-08-10
Also published as: KR101216882B1

Abstract

본 발명은 건축물의 전등 및 콘센트 리셉터클(receptacle)(이하 "콘센트") 부하 전력을 절감하기 위해 필요한 원격제어 및 수동조작 겸용 스위칭(switching) 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한 개의 공통단자에 연결하여 스위치 작동 시 마다 교대로 절환되는 a 및 b 두 개의 접점을 가진 원격제어 릴레이스위치와, 같은 접점 구조를 가진 수동스위치를 각각 a 단자는 a단자끼리, b단자는 b단자끼리 마주 연결하고, 원격제어 릴레이 스위치의 공통단자는 전원 인입단에, 수동 스위치의 공통단자는 부하 연결단에 연결한 구조를 취함으로서, 전력을 절감하기 위해 전등 및 콘센트 부하의 실시간 사용 상황에 관한 정보를 수집하여 원격으로 스위치를 제어하는 전력관리 서버와 부하 사용자가 각각 현재의 스위치 위치에 관계없이 필요에 따라 자유로이 스위치를 ON/OFF 할 수 있고, 스위치 조작 시 자동모드와 수동모드 같은 모드의 설정이나 해제가 필요 없으며, 릴레이스위치 제어 회로의 고장 시에도 사용자는 고장의 영향 없이 계속해서 수동으로 스위치의 조작이 가능하고, 스위치 부하연결단의 전압 및 전류 정보를 전력관리 서버로 피드백하여 제어명령의 이행 여부, 스위치의 수동 조작 여부 및 스위치회로의 이상여부를 즉시 발견할 수 있도록 하며, 부하사용자는 수동 스위치 또는 수동 리모컨을 사용하여 스위치를 ON/OFF 할 수 있고, 특히 전등스위치로 사용할 경우에는 추가로 전력절감모드 절환 기능을 구비하여 보다 섬세한 전력절감 전략의 수립을 가능하게 함으로서 편리하고 높은 신뢰도로 전력 절감을 지원할 수 있는 원격제어 및 수동조작 겸용스위칭 장치 및 방법에 관한 것이다. (이하 전등용 스위치와 콘센트용 스위치를 따로 구분해서 설명할 필요가 있을 경우에는 "전등스위치" 또는 "콘센트스위치"로 구별하여 표기하도록 한다.)
본 스위칭 장치는 전등 및 콘센트 부하의 사용상황과 관련된 정보를 수집하여 부하의 ON/OFF와 전력 절감 모드에의 진입 여부를 결정하는 전력관리 서버; 전력관리서버와 수동 리모컨 및 수동 스위치 조작 버튼에 의해 조작될 수 있는 스위치 접점을 가진 로컬 스위치박스; 그리고 전등 스위치로 사용할 경우에는 추가로 전력절감모드에의 진입과 해제 제어 신호를 받아 소비전력을 절감하기 위한 절감모드 전원을 공급하거나 원래의 전원으로 복귀시키는 절감모드 절환부로 구성된다.
다시 로컬 스위치 박스는 설정된 통신 프로토콜에 따라 전력관리서버 및 수동 리모컨으로부터 스위치 조작 지시 메시지를 수신하고, 스위칭 장치의 상태와 관련된 정보를 전력관리 서버로 전송하며 통신선을 통하거나 충전형 광전지를 사용하여 내부 제어전원을 공급하는 통신인터페이스 및 제어전원 공급부; 전력관리 서버 또는 수동 리모컨으로 부터의 지시에 따라 스위치 조작 제어 신호를 발생하고 스위칭 장치 및 부하 전원의 상태와 관련된 보고 메시지를 구성하여 통신인터페이스 및 제어전원 공급부로 전달하는 스위치제어부; 스위치제어부로 부터의 제어 신호에 의해 조작되는 릴레이 스위치부; 사용자가 수동으로 직접 전등 또는 콘센트 인입 전원을 ON/OFF할 수 있는 수동 스위치부, 스위칭 장치의 부하연결단의 전압 및 전류 상태를 감지하여 스위치제어부로 입력시켜 주고 스위치의 상태를 나타내 주는 스위치상태감지 및 표시부; 전등 스위치의 경우에는 추가로 전력절감모드에의 진입과 해제 제어 신호를 받아 소비전력을 절감하기 위한 절감모드 전원을 공급하거나 원래의 정상 전원으로 복귀시키는 절감모드 절환부;를 구비한다.

Description

스마트 전력 절감 지원 스위칭 장치 및 방법 {Smart Switching Apparatus and Method for Electric Power Saving}

본 발명은 조명 및 콘센트 부하 전력을 최대한 절감시키기 위해 필요한 원격제어 및 수동조작 겸용 스위칭 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력관리 서버로부터 부하의 사용상황에 따른 원격제어 명령을 받아 동작하며 동시에 수동으로도 직접 또는 리모컨을 사용하여 모드의 세팅이나 절환 없이 자유로이 스위치를 ON/OFF 할 수 있고, 제어회로의 고장 시에도 부하사용자는 고장의 영향 없이 수동으로 직접 스위치를 ON/OFF 할 수 있으며, 전등스위치로 사용할 경우에는 추가로 전력절감 모드로의 절환이 가능한 안전하고 편리한 전력절감 지원 원격제어 스위칭 장치 및 방법에 관한 것이다.

현재 실용화되어 있는 조명 전력 절약 시스템으로는 현관이나 층계, 개인이 사용하는 사무실이나 방, 화장실 등과 같이 사람이 없을 때 계속해서 전등을 켜 둘 필요가 없는 위치에 설치되어 있는 전등의 경우 전등기구에 움직임감지 센서를 부착하여 주변에서 움직임이 감지되면 점등하고 일정 시간이 지나도록 움직임이 없으면 다시 소등하도록 하는 단순한 전력절약형 전등기구들이 있고, 실제 전원전압이 규정전압보다 높아질 경우 변압기의 탭을 사용하여 적정전압 수준으로 낮추어 전력소비를 줄이기 시스템이 출시된 바 있다. 또한 다수의 전등을 보다 체계적으로 관리하기 위하여 사전에 전등의 그룹이나 패턴을 설정하여 정해진 시간에 함께 소등과 점등이 되도록 하고 필요시 조명관리 서버로 원격에서도 소등과 점등을 할 수 있는 조명제어 시스템들이 출시되어 주로 빌딩이나 아파트의 공용 전등부하 제어에 사용되고 있다. 그러나 단순한 움직임 센서를 부착한 점등과 소등의 경우, 사람의 출입이 잦을 경우에는 계속해서 점등과 소등을 반복하여 전등의 수명을 단축시키고, 사용자들에게도 정서적인 안정감을 떨어뜨리며, 사람이 있어도 움직임이 없으면 그대로 꺼지게 되어 다시 켜려면 센서가 재차 작동하도록 센서 감지 범위 내에서 일부로 움직여 주어야 하는 불편함이 있고, 제어하려는 전등마다 따로 센서를 부착하여 설치하여야 하므로 다수의 전등이 설치된 사무실 공간이나 주차장 같은 곳에는 적용하기 어려운 문제점이 있다. 주차장의 경우, 센서들을 이용하여 자동차가 진행하는 방향의 전등들을 켜주는 시스템이 출시되고 있으나, 자동차의 출입이 빈번할 경우 계속 점등과 소등을 반복하게 되고 특히 차에서 내려 건물로 진입하거나 탑승을 위해 자동차에 접근하려는 운전자를 위한 조명 제어를 하기 어려운 문제점이 있다.

현재 주로 설치되어 사용되고 있는 빌딩 조명제어 시스템들의 경우는 따로 설치하는 조명제어반의 내부에 릴레이스위치들을 수용하고 로컬의 전등 ON/OFF 수동 스위치 또는 원격의 조명제어 컴퓨터를 통하여 조명제어반 내에 설치된 릴레이스위치의 접점을 동작시켜 점등과 소등을 하게 되고, 함께 점등 및 소등시키고자 하는 전등들의 그룹이나 패턴들을 관리자가 사전에 구성하고 시간을 설정하여 해당 시간이 되면 자동으로 정해진 그룹이나 패턴의 전등들이 점등 또는 소등되도록 제어 하고 있다. 그러나 이 경우 인위적으로 그룹 및 패턴을 형성하고 점등 및 소등 시간을 사전에 세팅해야 하므로 임시공휴일, 야근 및 특근 등과 같은 상황 변동에 유연하게 적응하는 데에는 한계가 있고 수많은 사전 그룹 및 패턴 설정과 시간 세팅 및 지속적인 업데이트의 필요성 때문에 불편하고 상당 수준의 관리 인력이 소요되며 절감효과도 관리의 품질에 따라 크게 좌우될 수밖에 없다. 또한 수동 스위치도 릴레이를 통하여 전등 회로를 연결 및 차단함으로서 릴레이 조작회로에 고장이 발생할 경우에는 수동으로도 전등의 ON/OFF를 할 수 없는 문제점이 있다. 더구나 전등스위치 마다 연결되는 전등들의 전원공급선이 모두 조명제어반을 경유하여야 하므로 배선의 길이가 길어지며 기축 건물에서는 전등 배선을 새로 포설하여야 문제점이 있었다.

그 외에 전력을 절감하기 위한 방안의 하나로 주차장의 경우 설계 시 전등을 A그룹 및 B그룹으로 나누어 교대로 배치하고, 소비전력을 절약하려 할 경우 한 그룹씩만 교대로 점등할 수 있도록 하는 경우가 있으나, 이 경우에도 켜 놓은 그룹의 전등들은 자동차의 출입에 관계없이 계속적으로 켜 놓게 되므로 그 이상의 전력은 절감할 수 없다. 사무실의 경우는 점심시간이 되면 전등을 모두 소등하는 경우도 있으나 일부 근무자가 남아 있을 경우에는 소등을 할 수 없고, 또 전등을 모두 소등하여 어두워 질 경우 모두 퇴근한 분위기가 연출되어 특히 방문자들이 있을 경우에는 정서적으로도 맞지 않는 불편함이 있었다. 전등을 모두 소등할 경우의 불편함을 줄이기 위해 디밍(dimming) 스위치를 설치하는 경우가 있으나 일반적으로 디밍 스위치가 고가이고 전력절감 효과도 그다지 크지 못한 문제점이 있었다.

콘센트의 경우에는 콘센트에 직접 취부하는 직부형 콘센트나 외부로 연장하여 사용하는 멀티탭에 센서와 콘트롤러를 내장하여, 콘센트 주변에 사람의 움직임이 없으면 직부형 콘센트나 멀티탭의 전원을 차단하거나 또는 부하전류가 급감하여 대기전력수준의 적은 전류가 흐르면 전원을 차단하여 대기전력을 줄이기 위한 제품들과, 컴퓨터의 경우 일정시간 이상 키보드 입력이 없으면 멀티 탭에 연결된 컴퓨터의 주변기기들의 전원을 차단하는 제품들이 출시되어 있으나, 콘센트에 연결된 부하 및 부하의 사용상황을 컴퓨터가 판별하여 원격에서 콘센트 전원공급을 관리하고, 컴퓨터 및 사용자가 필요에 따라 상호 상대방의 최근 스위칭 조작을 우선(override)할 수 있는 스위칭 방법과 장치는 아직까지 제대로 개발이 되지 못하고 있다.

상기 열거한 문제점들을 개선하여 효과적으로 편리하게 전력을 절감하기 위해서는 부하에 대한 전원의 공급을 부하의 사용상황에 기초하여 언제든지 원격에서 제어할 수 있고 또 동시에 부하 사용현장에서도 사용자가 필요에 따라 임의로 ON/OFF 조작을 할 수 있는 스위칭 장치가 필요하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사무용 및 상업용 빌딩, 공공기관 건물, 아파트, 학교, 공장, 주택 등과 같은 건축물의 전등 및 콘센트 부하전원을 전력관리 서버가 부하의 사용상황을 파악하여 원격에서 자유로이 부하전원의 차단 및 연결여부를 제어할 수 있고, 동시에 사용자도 언제든지 수동으로 부하전원을 ON/OFF 할 수 있으며, 특히 스위치 제어 회로의 이상으로 원격으로 조작을 할 수 없을 경우에도 사용자가 직접 수동으로 자유로이 ON/OFF가 가능토록 하고, 간단한 통신선의 포설과 기존의 전등 스위치 콘센트 리셉터클을 치환하는 것만으로 설치가 가능하도록 하여 간편하게 시공 할 수 있으며, 차량 출입이 드문 시간의 주차장 또는 점심시간의 사무실 공간과 같이 일시적으로 직접 전등을 사용하지는 않지만 안전상 또는 정서상의 이유로 부득이 전등을 켜 놓아야 하는 경우 간단한 부가장치와 조작만으로 전력을 크게 절감할 수 있는 전력절감모드를 설정할 수 있도록 하는, 편리하고 안전하게 전력 절감을 지원할 수 있는 원격제어 스위칭 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 전력절감을 위한 원격제어 및 수동조작 겸용 스위칭 장치는 전등 및 콘센트 부하의 사용상황과 관련된 정보를 수집하여 부하의 ON/OFF와 전력 절감 모드에의 진입 여부를 결정하는 전력관리 서버; 전력관리서버와 수동 리모컨 및 수동 스위치 조작 버튼에 의해 조작될 수 있는 스위치 접점을 가진 로컬 스위치박스; 그리고 전등 스위치로 사용할 경우에는 추가로 전력절감모드에의 진입과 해제 제어 신호를 받아 소비전력을 절감하기 위한 절감모드 전원을 공급하거나 원래의 전원으로 복귀시키는 절감모드절환부로 구성된다.

다시 로컬 스위치 박스는 설정된 통신 프로토콜에 따라 전력관리서버 및 수동리모컨으로부터 스위치 조작 지시 메시지를 수신하고, 스위칭 장치 및 부하 전원의 상태와 관련된 정보를 전력관리 서버로 전송하며, 통신선을 통하거나 충전형 광전지를 사용하여 내부 제어전원을 공급하는 통신인터페이스 및 제어전원 공급부; 전력관리 서버 또는 수동 리모컨으로 부터의 지시에 따라 스위치 조작 제어 신호를 발생하고 스위칭 장치 및 부하 전원의 상태와 관련된 보고 메시지를 구성하여 통신인터페이스 및 제어전원 공급부로 전달하는 스위치제어부; 스위치제어부로 부터의 제어 신호에 의해 조작되는 릴레이스위치부; 사용자가 수동으로 직접 전등 또는 콘센트 인입 전원을 ON/OFF할 수 있는 수동스위치부; 스위칭 장치의 부하연결단의 전압 및 전류 상태를 감지하여 스위치제어부로 입력시켜 주고 스위치의 상태를 나타내 주는 스위치상태감지 및 표시부; 전등 스위치의 경우에는 추가로 전력절감모드에의 진입과 해제 제어 신호를 받아 소비전력을 절감하기 위한 절감모드 전원을 공급하거나 원래의 정상 전원으로 복귀시키는 절감모드절환부;를 구비한다.

상기 스위칭 장치는 스위치 조작 시 자동모드와 수동모드 같은 모드의 설정이나 해제의 필요성이 없이 전력관리 서버와 사용자가 각각 자유로이 스위치를 ON/OFF 할 수 있도록 하며, 제어 및 통신회로나 릴레이스위치의 고장 시에도 사용자는 고장의 영향을 받지 않고 계속해서 직접 수동으로 스위치의 조작이 가능토록하기 위하여, 한 개의 공통단자와 스위치 작동 시 마다 교대로 공통단자에 연결되는 a 및 b 두 개의 절환 접점을 가진 원격제어 릴레이스위치와, 같은 접점 구조를 가진 수동스위치를, 각각 a 단자는 a단자끼리, b단자는 b단자끼리 마주 연결하고, 원격제어 릴레이의 공통단자는 전원 인입단에, 수동스위치의 공통단자는 부하연결단에 연결하는 구조를 갖는다.

또한 상기 스위칭 장치는 전력절감 효과를 제고하기 위하여 전등스위치의 경우 추가로 전력절감모드를 구비한다.

그리고, 전력관리 서버로 부터의 스위치 제어명령이 실제 제대로 이행되었는지의 여부, 사용자의 스위치 수동 조작 여부, 대기전력의 소비 여부 및 스위치회로의 이상여부를 즉시 발견할 수 있도록 하기 위하여 스위치의 부하 연결단 전원 상태의 보고 기능을 갖춘다.

본 발명에 따른 전력절감 스위칭 장치 및 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

즉, 원격으로 스위치 제어 명령을 내리는 컴퓨터와 수동으로 직접 또는 리모컨을 사용하여 스위치를 조작하는 부하사용자 모두 자동모드 또는 수동모드와 같은 모드의 설정이나 해제의 필요성이 없이 언제든지 자유로이 서로의 최근 스위치 조작에 우선(override)하는 ON/OFF를 수행할 수 있는 장점이 있다.

그리고 본 발명에 따르면 스위치 제어회로나 릴레이스위치의 고장 시에도 고장에 영향을 받지 않고 계속해서 안전하게 직접 수동으로 ON/OFF가 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따르면 스위치 부하 연결단의 전원 상태를 전력관리 서버에 피드백하여 원격 스위치 조작 지시의 실제 이행 여부는 물론 부하 사용자의 수동 스위치 조작 여부, 대기전력의 소비 여부 및 스위칭 회로의 이상 여부를 전력관리 서버가 즉시 확인 할 수 있으며, 여러 스위치로 부터의 상태보고를 종합할 경우 피더(feeder), 전원의 이상 여부도 판별해 낼 수 있는 장점이 있다.

특히, 전등스위치로 사용하는 경우에는 정상 사용 조도보다 낮은 조도일지라도 전등을 계속 켜놓을 필요가 있을 경우 전력절감모드로 절환하여 추가로 전력절감 효과를 제고할 수 있는 장점이 있다.

또한, 전등스위치의 경우 각 스위치의 전력배선이 일일이 조명제어반을 경유해야하는 기존의 조명제어 시스템과는 달리 수동 스위치의 설치위치에서 스위치를 치환하고 1회선의 통신선만이 각 스위치를 공통으로 경유하도록 포설함으로서 배선과 시공이 간단해지는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전력절감 지원 원격제어 및 수동조작 겸용 스위칭 장치의 구성을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 전력절감 지원 원격제어 및 수동조작 겸용 스위칭 장치의 작동시퀀스를 나타내는 흐름도.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 원격제어 및 수동조작 겸용 전력절감 지원 스위칭 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 원격제어 및 수동조작 전력절감 지원 스위칭 장치에 대한 바람직한 실시예를 도시한 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전력절감 지원 스위칭 장치는 로컬스위치박스(100)와 전력관리 서버(200) 및 필요시 수동리모컨(300)으로 구성된다. 다시 로컬스위치박스(100)는 통신인터페이스 및 제어전원 공급부(10), 스위치제어부(20), 릴레이스위치부(30), 스위치상태감지 및 표시부(40), 수동스위치부(50)와 전등스위치의 경우에는 추가로 전력모드 절환부(60)를 구비한다.

먼저 통신인터페이스 및 제어전원 공급부(10)는 전등 및 콘센트 부하 사용상황과 관련된 정보를 수집하여 스위치 조작 결정을 내리는 원격제어 전력관리 서버(200) 및 수동 리모컨(300)과의 통신을 담당하며, 선택한 통신 방식의 프로토콜에 따라 전력관리 서버로부터 송출되어 오는 메시지와 수동 리모컨으로 부터의 스위치조작신호를 입력받아 스위치제어부(20)에 전달하고, 스위치제어부(20)에서 전력관리 서버로 보내고자하는 메시지를 입력받아 전력관리 서버로 송출하는 기능을 수행하며, 이를 위한 통신선 연결 잭(jack)과 통신 칩(chip)을 포함한다. 통신수단으로는 RS-485, LAN, PLC, 등의 유선 통신과 Zigbee와 같은 무선 통신을 포함하며, 충전형 광전지나 통신선의 일부를 사용하여 내부 제어전원을 공급한다.

스위치제어부(20)는 전력관리 서버 및 수동 리모컨으로부터의 스위치 조작명령을 인식하여 그에 따라 릴레이스위치부(30)나 절감모드절환부(60)를 제어 하며, 전등 및 콘센트 부하단의 전압 및 전류 값을 스위치상태감지 및 표시부(40)로부터 피드백 받아 통신인터페이스 및 제어전원 공급부(10)를 통하여 전력관리 서버에 보고한다. 전력관리 서버 또는 수동 리모컨으로부터의 스위치 조작명령은 릴레이스위치의 ON/OFF 명령과 전력절감모드로의 절환 및 정상점등모드로의 복귀 명령을 포함한다. 스위치제어부(20)는 이러한 명령 메시지를 입력받아 메시지의 내용에 따라 해당 포트(port)로 제어 신호를 내 보내는 프로그램을 집행할 수 있는 마이크로 콘트롤러(micro controller)를 구비한다. 마이크로 콘트롤러는 상기한 바와 같은 통신인터페이스 및 제어전원 공급부(10), 릴레이스위치부(30), 스위치상태감지 및 표시부(40) 및 절감모드절환부(60)와의 통신을 위한 입출력 포트를 구비한다.

릴레이스위치부(30)는 스위치제어부(20)로부터 내려오는 제어신호에 따라 릴레이 스위치를 ON/OFF하는 기능을 수행한다. 릴레이 스위치는 래치(latch)타입을 사용하여 릴레이 전원이 공급되지 못할 경우에도 스위치 접점 위치를 그대로 유지할 수 있도록 한다. 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이, 스위치 구동릴레이(31)의 작동에 따라 교대로 절환되는 a접점 및 b접점을 갖추고 이들 두 접점이 하나의 공통단자 c에 연결되는 구조를 갖는 2로(2-way)릴레이스위치(32)를 구비한다.

스위치상태감지 및 표시부(40)는 부하연결단의 전압 및 전류를 감지하여 이를 스위치제어부(20)에 전달하는 기능을 수행한다. 이를 위한 소용량 계기용 변성기들과, 감지한 값을 스위치제어부의 마이크로 콘트롤러에 내장된 ADC(Analog to Digital Converter)에 입력시키기 위한 인터페이스 회로와 스위치제어부(20)로 부터의 출력으로 발광되며 로컬 스위치박스 전면에서 관찰할 수 있는 LED(41)를 구비한다.

수동스위치부(50)는 전등 및 콘센트 부하의 사용자가 수동으로 직접 스위치를 ON/OFF할 수 있도록 하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 릴레이스위치와 마찬가지로 교대로 절환되는 a접점 및 b접점을 갖추고 이들이 하나의 공통단자 c에 연결되는 구조의 2로수동스위치(52)와 외부로 노출된 스위치 조작버튼(51)을 구비한다.

이때 도 1에 도시된 바와 같이 수동스위치(52)의 a접점은 릴레이스위치(32)의 a접점과, 수동스위치(52)의 b접점은 릴레이스위치(32)의 b접점과 상호 마주보는 구조로 연결하며, 릴레이스위치(32)의 공통단자 c는 전원 공급단(33)에, 수동스위치(52)의 공통단자 c는 부하연결단(53)에 각각 연결된다.

상기와 같은 방식으로 두 스위치를 연결함으로서 사용자는 전력관리 서버 및 수동 리모컨에 의해 조작되는 릴레이스위치(32)의 위치에 관계없이 필요시 자유로이 수동으로 직접 전등 또는 콘센트 전원을 연결 및 차단할 수 있으며, 전력관리 서버도 수동스위치(52)의 위치에 관계없이 전등 또는 콘센트 부하 사용상황 판단 결과에 따라 임의로 전원을 연결 및 차단할 수 있는 장점이 있다.

또한 두 스위치 모두 서로의 접점 위치에 관계없이 전원의 연결 및 차단이 가능하므로 스위치 조작을 위해 따로 수동모드나 자동모드로의 세팅이나 세팅전환을 할 필요가 없는 장점이 있다.

또한 릴레이스위치(32)의 위치에 관계없이 수동스위치(52)의 조작이 가능하므로 릴레이스위치의 제어회로나 릴레이스위치 자체에 고장이 나서 전력관리 서버나 수동리모컨으로 릴레이스위치 접점의 절환이 불가능할 경우에도 사용자는 수동스위치의 기계적인 조작으로 자유로이 전원을 연결 및 차단할 수 있으므로 제어회로나 릴레이 스위치부(30)의 수리 시까지 기다릴 필요가 없는 장점이 있다.

절감모드절환부(60)는 전등의 설계조도와는 관계없이 사용자의 안전이나 정서상 전등을 완전히 소등하는 것이 부적절한 상황에서 소비전력을 줄이기 위해 필요한 최소한의 조도만을 유지하기 위한 전압을 공급하는 기능을 수행한다. 감성조명을 위한 연속적인 디밍(dimming)의 기능이나 복수의 절환 탭을 가지는 변압기를 사용하여 전원전압의 상승 시 정격전압을 유지하여 전력을 절감하려는 기존의 장치들과는 달리, 사용하는 전등들이 안정적으로 점등을 유지할 수 있는 최저 전압 이상에서 적정한 전압을 결정하여 절환 한다. 낮은 전압으로 인해 수명이 영향을 받는 전등의 경우에는 수명 단축으로 인한 감가상각 비용 보다 절감전력으로 인한 절약금액이 큰 범위에서 적절한 절감모드 전압을 선정한다. 절감모드 전압은 단권변압기와 같이 전압을 저렴하고 간편하게 변환할 수 있는 장치로 구성된 변압부(63)를 통해 공급한다. 이를 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 a접점 및 b접점과 공통단자 c를 갖는 절감모드절환 릴레이스위치(62)를 구비하며, a접점은 정상점등전원에, b접점은 절감모드전원에 각각 연결한다. 스위치 구동릴레이(61)가 동작하면 절감모드 절환 릴레이스위치(62)가 b접점으로 절환되고, 동시에 무부하손 방지 릴레이스위치(64)가 닫히면서 절감모드전원으로 절환된다. 무부하손 방지 릴레이스위치(64)는 정상전원으로 복귀 시 변압부를 분리하여 무부하손을 방지하는 역할을 한다. 절감모드 절환스위치 구동릴레이(61)는 구동전원이 차단되면 절환 릴레이스위치(62)는 a 접점으로, 무부하손 방지 릴레이 스위치(64)는 개방위치로 복귀되는 비 래치(latch)타입으로 사용한다.

이때 전력절감모드로의 절환은 각 전등 스위치별로 또는 각 전등 피더 전체에 대하여 실시할 수 있다. 각 전등 피더 전체에 대해 실시할 경우에는 절감모드절환부(60)를 분전반에 함께 수용하거나 분전반 근처에 조명전력관리반을 따로 두어 수용하며, 이때 분전반의 각 피더 보호용 차단기 2차측의 전원을 해당 절감모드절환부의 전원입력단(65)에 연결하여 전력절감모드에서도 과전류와 누전 보호를 위해 분전반의 차단기를 그대로 활용할 수 있도록 한다. 각 전등 스위치 별로 절감모드절환을 실시하려고 할 경우에는 절감모드절환부(60)는 해당 로컬 스위치박스에 내장하도록 한다.

이하에서는 본 발명에 따른 스위칭 장치를 사용한 바람직한 스위칭 방법의 실시 예를 첨부한 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 2는 본 발명에서 전등 전원의 스위칭 방법을 도시한 흐름도이다. 전력절감모드 제어부분을 제외하면 콘센트 용 전원의 스위칭 방법의 흐름도도 대부분 동일하므로 함께 도시하도록 한다. 먼저 로컬 스위칭 박스가 전력관리 서버에 연결되면 스위치제어부(20)의 제어용 마이크로 콘트롤러가 리셋(reset)되고 그에 따라 마이크로 콘트롤러에 설치된 제어 프로그램의 집행이 시작된다. 제어 프로그램은 시작되는 대로 먼저 원격 전력관리 서버 또는 수동 리모컨으로부터 릴레이스위치(32) 제어 지시 메시지가 도착했는지를 인터럽트(interrupt) 비트의 세트 여부를 통해 점검한다(S201).

릴레이 스위치(32) 제어 지시 메시지가 도착하지 않았으면 스위치상태감지 및 표시부(50)로부터 부하 연결단의 전압 및 전류값을 읽어오고 이들을 검사하여 사용자의 수동스위치(52) 조작, 콘센트부하의 연결이나 분리, 피더의 차단기 동작 또는 정전 등으로 인하여 부하연결단의 전압 또는 전류가 변동되었는지의 여부를 판별한다(S202). 이때 변동여부를 나타내는 변수 값은 "변동"으로 미리 초기화 한다. 전압 또는 전류가 변동되었으면 전압이 새로 인가되었는지 또는 전압이 제거되었는지의 여부를 판별한다(S203). 전압이 제거되었으면 콘센트 스위치의 경우는 전압의 ON/OFF 상태를 나타내는 변수값을 OFF로 세트하고 이를 전력관리 서버에 보고한다(S207). 전등스위치의 경우에는 먼저 직전의 스위치 상태가 전력절감모드에 있었는지의 여부를 점검한다(S205). 전력절감모드에 있지 않았을 경우에는 그대로 전등전압의 인가여부를 나타내는 변수값을 "OFF"로 세트해 주고(S207), 전력절감모드에 있었을 경우에는 우선 이후 재 점등시 전등이 정상모드로 점등될 수 있도록 전력절감모드를 해제시켜 준 후에(S206), 변수값을 "OFF"로 세트해 준다(S207). 전압이 새로 인가되었으면 전압의 인가 여부를 나타내는 변수 값을 "ON"으로 세트한 후 그 결과를 전력관리 서버에 보고하고(S204), 부하연결단의 전류가 변동되었는지를 점검하여(S208) 변동되었으면 변화량을 전력관리 서버에 보고한다(S209). 전력관리 서버는 변화된 전류값을 기초로 스위치의 수동조작여부, 전등 스위치의 경우 전류의 정상여부, 콘센트 스위치의 경우에는 연결된 부하의 종류, 대기 전력 공급 상태 여부, 등을 판별 한다.

다음에 서버로부터 릴레이 스위치 제어 지시 메시지가 도착했을 경우(S201)에는 지시 메시지가 릴레이 스위치의 ON/OFF 관련 메시지인지 아니면 전등 스위치의 경우에는 추가로 전력절감모드의 절환/해제 관련 메시지인지의 여부를 판별한다(S211).

먼저 릴레이 스위치의 ON/OFF 관련 메시지일 경우 다시 ON 명령인지 또는 OFF 명령인지를 구별하고(S212), ON 명령일 경우 스위치의 ON 제어신호를 릴레이스위치부(30)가 연결된 포트로 출력하고(S213) 부하연결단(53)에 전압이 새로 인가되는지의 여부를 스위치상태감지 및 표시부(40)로부터 피드백 받아 ON 명령의 실제 이행 여부를 확인한다(S214). 부하연결단(53)의 전압이 새로이 인가된 것이 확인되면 부하전원상태를 나타내는 변수값을 "ON"으로 세트(set)하고 전력관리 서버에 보고한다(S215). 전압이 새로 인가된 것으로 확인되지 못할 경우에는 "ON_Failure" 로 세트하고 실패 상황을 전력관리 서버에 보고한다(S216). 전력관리 서버는 필요에 따라 일정 회수만큼 재 시도하고 해결되지 못할 경우 관리자에게 보고한다.

다시 전등스위치의 전력절감모드 관련 메시지일 경우(S211), 절감모드의 진입 또는 해제 메시지 여부를 판별하여(S221), 진입 메시지일 경우 절감모드절환부(60)가 연결된 포트로 절감모드 진입 제어신호를 송출하고(S222) 전등부하 연결단(53)의 전압이 실제로 절감모드전압으로 바뀌는지의 여부를 스위치상태감지 및 표시부(50)로부터 피드백 받아 절감모드에의 진입 성공 여부를 확인한다(S223). 절감모드에 성공적으로 진입한 것이 확인되면 절감모드 상태를 나타내는 변수값을 "ON"으로 세트한다(S224). 절감모드 진입에 실패하였으면 변수값을 "ON_Failure"로 세트하고 실패 상황을 전력관리 서버에 전송한다(S225).

다시 전력절감모드 해제 메시지일 경우(S218), 절감모드절환부(60)가 연결된 포트로 절감모드 해제 제어신호를 송출하고(S226) 전등부하 연결단(53)의 전압이 실제로 정상 점등 전압으로 바뀌는지의 여부를 스위치상태 감지 및 표시부(50)로부터 피드백 받아 절감모드의 해제를 확인한다(S227). 절감모드가 해제된 것이 확인되면 스위치의 절감모드를 나타내는 변수 값을 "OFF"로 리셋하고(S228), 절감모드가 해제되지 못했으면 변수 값을 "OFF_Failure"로 세트하고 절감모드 해제 실패 상황을 전력관리 서버에 전송한다(S229). 절감모드의 진입이나 해제에 실패했을 경우 이를 보고받은 전력관리 서버는 일정횟수 반복 수행을 시도하고 계속 실패할 경우에는 관리자에 보고한다.

이상과 같은 태스크를 수행한 후 프로그램은 일정시간 수면(sleep)상태로 되었다가 깨어나서(wake-up)(S210) 다시 처음 상태로 돌아가 전력관리 서버나 수동 리모컨으로부터 제어신호가 입력되었는지의 여부를 점검하며(S201) 루프(loop)를 반복한다.

본 발명의 구체적인 실시 예에 의한 전력절감 스위칭 방법에 따르면 전력관리 서버로 부터 내려오는 전력 절감을 위한 모든 스위치 조작 지시의 이행 결과를 서버에서 확인할 수 있도록 함으로서 스위칭 조작의 신뢰성을 높이고 전력관리 서버가 절약되는 전력을 정확히 파악할 수 있도록 하는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 스위칭장치들을 복수의 전등 또는 전열피더들에 대하여 각 피더별로 다시 전등 스위치별 또는 콘센트별로 설치할 경우, 전력관리 서버는 스위칭장치들로 부터 올라오는 보고 메시지들을 취합하여 전등 및 콘센트 회로에 발생하는 다양한 상황들을 추론할 수 있어 스위치제어의 신뢰성을 더욱 제고 하고 보다 정교한 전력 절감을 할 수 있는 장점이 있다. 예를 들어 전력관리 서버는 본 발명의 스위칭장치로부터 자신의 지시 없이 전등전원 출력단의 전압이 새로 인가된 메시지를 보고 받았을 경우에는 사용자가 수동스위치를 조작하여 전등을 켰거나 콘센트 전원을 연결한 것을 판단 할 수 있다. 이때 수동 리모컨에 의한 스위치 조작은 스위치 제어부에서 인지하여 보고하므로 따로 판단할 필요가 없다. 또한 전력관리 서버의 지시 없이 스위치 부하단의 전압이 제거된 메시지를 보고 받았을 경우에는 분전함 공급전원의 전체 차단, 해당 피더용 차단기에 의한 차단, 사용자의 수동스위치 OFF 조작 및 스위치 회로의 단선 등과 같은 발생 가능한 상황에 대하여 각각 다음과 같이 판별할 수 있다. 먼저 다른 전등피더에 연결된 모든 스위칭 장치도 전등전원 출력단의 전압이 제거되었으면 공급전원이 차단된 상태이며, 현 스위칭 장치와 같은 피더에 연결된 스위칭 장치들만이 전압이 제거되었으면 피더용 차단기가 개방된 것을 알 수 있고, 현 스위칭 장치만 전압이 제거되고 스위칭 장치 부근에 설치된 움직임 감지 센서에 움직임이 감지되었으면 사용자가 수동으로 전등을 끈 것을 확인할 수 있으며, 움직임이 감지되지 않았는데도 현 스위칭 장치만의 전압이 제거되었으면 스위치 회로의 접점 이상을 추론 할 수 있다.

또한 콘센트 스위치의 경우 전류변화 보고가 올라오면 대기전력이 공급되는지의 여부를 판별하고 이를 차단 할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims

a접점 및 b접점과 공통단자를 가진 2로(2-way) 수동스위치와 같은 구조의 원격제어 릴레이스위치를 수동스위치의 a접점은 원격제어 릴레이스위치의 a접점과, 수동스위치의 b접점은 원격제어 릴레이스위치의 b접점과 마주 연결하고 수동스위치의 공통단자는 전원공급단에, 원격제어 릴레이스위치의 공통단자는 부하연결단에 연결하여 수동스위치와 원격제어 릴레이스위치 어느 것을 사용해서도 부하전원의 연결 및 차단이 가능하며 서로의 최근 스위치 조작을 필요에 따라 우선(override)할 수 있는 스위치 결선 및 조작 방법과, 그러한 방법을 구현하기 위하여 전등 및 콘센트 부하의 사용상황과 관련된 정보를 수집하여 부하의 ON/OFF와 전력 절감 모드에의 진입 여부를 결정하는 전력관리 서버; 전력관리서버와 수동 리모컨 및 수동 스위치 조작 버튼에 의해 조작될 수 있는 스위치 접점을 가진 로컬 스위치박스; 그리고 전등 스위치로 사용할 경우에는 추가로 전력절감모드에의 진입과 해제 제어 신호를 받아 소비전력을 절감하기 위한 절감모드 전원을 공급하거나 원래의 전원으로 복귀시키는 절감모드 절환부로 구성되는 전력절감 지원 스위칭 장치 및 방법.
제 1항에 있어서, 상기 로컬 스위칭 박스는 통신을 담당하며 선택한 통신 방식의 프로토콜에 따라 상기 전력관리 서버로부터 송출되어 오는 메시지를 입력받고 전력관리 서버로 보내고자 하는 메시지를 송출하는 기능을 수행하고 이를 위하여 통신선을 연결하기 위한 잭(jack)과 통신 칩(chip)을 구비하는 통신인터페이스 및 제어전원 공급부; 전력관리 서버 또는 수동 리모컨으로부터 통신인터페이스 및 제어전원 공급부를 통해 전달되는 스위치 조작명령을 인식하여 명령에 따라 스위치의 ON/OFF 제어 신호를 출력하고, 부하연결단의 전압 및 전류값을 피드백 받아 통신인터페이스 및 제어전원 공급부를 통하여 전력관리 서버에 보고하는 기능을 수행하며, 이러한 기능을 수행하기 위한 마이크로 콘트롤러(micro controller)를 구비하는 스위치제어부; 스위치제어부로부터 입력되는 제어신호에 따라 스위치를 ON/OFF하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 스위치 구동릴레이와 릴레이의 작동에 따라 교대로 절환되는 두 개의 접점을 갖고 이들 두 접점이 하나의 공통단자에 연결되는 구조를 갖는 스위치를 구비하는 릴레이스위치부; 사용자가 수동으로 전원을 ON/OFF할 수 있도록 하는 기능을 수행하며, 이를 위하여 수동조작 버튼과 릴레이스위치와 마찬가지로 교대로 절환되는 두 접점을 갖추고 이들이 하나의 공통단자에 연결되는 구조를 갖는 스위치를 구비하는 수동스위치부; 부하연결단 측의 전압 및 전류값을 감지하여 이를 스위치제어부에 전달하고, 스위치의 상태를 나타내는 기능을 수행하며, 이를 위하여 전압감지회로와 스위치 제어부로 부터의 출력으로 발광되며 스위치 박스 표면에서 관찰할 수 있는 LED를 구비하는 스위치상태감지 및 표시부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 지원 스위칭 장치.
제 1항에 있어서, 상기 스위칭 장치는 특히 전등 스위치로 사용할 경우, 사용자의 안전이나 정서적으로 전등을 완전히 소등하는 것이 적절치 않을 경우 소비전력을 줄이기 위해 최소한의 조도만을 유지하기 위한 전압을 공급하는 기능을 수행하기 위해 추가로 절전모드의 진입/해제 제어 신호를 출력하며 실제의 진입 및 해제 여부를 피드백 받아 전력관리 서버에 보고하는 기능을 더 수행하는 스위치제어부; 와 절감모드 전원의 공급을 위한 단권변압기와, 스위치 구동릴레이와 릴레이에 의해 교대로 절환되는 두 접점을 갖추고 이들이 하나의 공통단자에 연결되는 구조를 갖는 절감모드절환 릴레이스위치와, 절감모드 절환 시 절감모드전원 공급용 단권변압기를 연결하고 정상모드 복귀 시 차단하는 무부하손 방지 릴레이스위치를 구비하는 절감모드절환부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 절감 지원 스위칭 장치.
제 1항에 있어서, 전원공급배선이 원격제어 릴레이스위치와 수동스위치를 직접 통과하도록 결선함으로서, 기설의 경우 기존의 전등 스위치나 콘센트를 그대로 치환할 수 있어 설치가 간단하고, 신설의 경우도 전원 공급 배선이 간단해 지며, 원격제어 릴레이스위치 제어회로의 고장 시에도 고장의 영향을 받지 않고 안전하게 수동으로 스위치 조작을 할 수 있도록 구성된 전원공급회로 구성 방법.
제 1항에 있어서, 스위칭 장치의 부하연결단의 전압 및 전류상황을 전력관리 서버로 피드백 함으로서 스위칭 조작 결과의 확인, 사용자의 수동 조작 여부, 부하의 소비전력, 대기전력 소비여부, 스위칭 장치의 이상 여부 및 전원의 이상여부의 발견을 가능토록 하여 정교한 전력절감은 물론 전력공급의 안전성과 신뢰성을 확보할 수 있도록 하는 스위칭 장치 및 방법.