KR20130111901A

KR20130111901A - 전자식 전력량계 및 이의 동작방법

Info

Publication number: KR20130111901A
Application number: KR1020120034141A
Authority: KR
Inventors: 최재곤
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2012-04-02
Filing date: 2012-04-02
Publication date: 2013-10-11

Abstract

전자식 전력량계 및 이의 동작방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 의하면, 전력량계의 내부 메인회로에 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부와 부하에 흐르는 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 유닛을 구동하기 위한 전원공급부를 별개로 구성하여 동작시킴으로써, 출력용량이 낭비되지 않을 뿐만 아니라, 짧은 시간에 전력을 사용함으로써 발생되는 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다.

Description

전자식 전력량계 및 이의 동작방법{ELECTRONIC POWER METER AND OPTERATION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 전자식 전력량계 및 이의 동작방법에 관한 것으로, 특히 부하에 전원공급을 차단하기 위한 릴레이가 내부에 설치되는 경우 그 릴레이 구동을 위한 전원을 별개의 전원공급원로부터 제공할 수 있도록 한 전자식 전력량계 및 이의 동작방법에 관한 것이다.

일반적으로 텔레비젼 수신기와 같은 가전제품에서는 그 회로 구성이 집적회로화되고 신호처리기술이 고정밀화 되어감에 따라, 동작 전원의 안정화가 필연적으로 요구된다. 따라서, 이러한 가전제품의 전원공급장치는 스위칭 모드 전원공급장치를 채택하고 있다.

한편, 가정이나 공장 등에서 소비되는 전력량을 계측하기 위하여 설치하게 되는 전력량계는 그 작동 방식이나 구조에 따라 기계식 전력량계와 전자식 전력량계로 구분된다. 상기 전자식 전력량계는 기계적인 가동부가 없기 때문에 기계식 전력량계에 비해 신뢰도가 높고 안정적인 검침값을 제공할 수 있으며, 또 회로의 집적화를 통해 소형화할 수 있는 장점을 가지게 될 뿐만 아니라 다양한 매체(전화선, 전용선, 전력선, 광케이블, 무선 등)를 이용한 원격 검침 기능을 용이하게 적용할 수 있게 되므로, 그 수요가 점차적으로 증대되고 있는 실정이다.

이와 같은 전자식 전력량계의 내부에 부하 차단을 위한 릴레이가 설치되는 경우, 릴레이 구동시 그 릴레이를 구동하기 위한 전원의 공급이 필요하다. 이러한 릴레이 구동을 위한 차단 전류용량은 제품에 따라 차이가 있겠지만, 2W ~ 4W 정도의 전력량이 대략 100ms 정도의 시간 동안 필요하다.

예를 들어, 전자식 전력량계의 경우 계량기 내부 동작을 위한 메인전원과 통신용 전원으로 구성되는데, 여기에 릴레이 구동 전원이 추가될 경우 릴레이 구동 전원을 제공하기 위해 위의 상기한 2가지 전원을 이용하게 되면, 릴레이 구동을 위해 입력전압의 출력용량을 충분히 키워줘야 하는 문제가 발생한다. 또한, 릴레이의 구동은 항시 발생하는 것이 아니고 필요에 따라 간헐적으로 발생하므로 통상의 경우에도 입력전압의 출력용량을 현재 사용하고 있는 전력보다 더욱 키워줘야만 한다. 나아가, 릴레이 동작시 짧은 시간 동안 전력을 사용하므로 노이즈 발생의 문제도 있을 수 있다.

이에, 본 발명의 실시예들은, 전자식 전력량계의 내부에 부하에 전원 공급을 차단하는 스위칭 유닛이 구비되는 경우, 전력량계의 내부 메인회로에 직류 전원을 공급하는 영역과 구비된 스위칭 유닛에 구동 전압을 공급하는 영역을 별개로 구현하도록 한 전력량계 및 이의 동작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계는, 내부에 직류 전원을 공급하는 제1 전원공급부와; 제어신호에 따라, 부하에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭유닛과; 상기 제1 전원공급부와 분기되고, 연결된 상기 스위칭 유닛에 구동 전압을 제공하는 제2 전원공급부와; 부하의 상태에 따라 상기 전원의 흐름을 차단하기 위해, 상기 제2 전원공급부로부터 제공되는 구동 전압을 사용하여 상기 스위칭 유닛을 구동시키는 상기 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함하고, 상기 제2 전원공급부는, 상기 제1 전원공급부와 분기되고, 상기 구동 전압을 제공하는 직류 링크 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 직류 링크 커패시터는, 상기 제어부로부터 출력되는 충전신호에 따라 내부에 직류전원을 충전하여서 상기 구동 전압을 생성하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 부하가 과전류 상태이면, 상기 제어부는 상기 제2 전원공급부를 구동하는 상기 제어신호를 생성하고, 상기 스위칭 유닛은 상기 제2 전원공급부로부터 출력되는 구동 전압을 인가받아 상기 부하에의 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계 시스템은, 부하에 전원을 공급하는 전원공급부와; 전력량계 내부에 사용되는 직류전원을 공급하는 메인회로 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 상기 부하로의 배선에 접속되어 상기 부하에 공급되는 전력량을 계량하고, 이를 상기 제어부에 제공하는 전력량 검출부와; 상기 전원공급부 및 부하 사이에 연결되어서, 상기 부하에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭 유닛과; 상기 계량된 전력량의 크기에 따라 상기 전원의 흐름을 차단하기 위해, 상기 메인회로 전원공급부와 분기된 커패시터 회로로부터 제공되는 구동 전압을 사용하여 상기 스위칭 유닛을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함하여 이루어진다.

실시예에서, 상기 계량된 전력량의 크기가 미리설정된 기준치를 초과하면, 상기 제어부는 상기 커패시터 회로를 통해 상기 스위칭 유닛에 구동 전압을 제공하는 제어신호를 생성하고, 상기 스위칭 유닛은 상기 부하에 공급되는 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 전자식 전력량계 시스템은, 상기 계량된 전력량의 이력을 저장하는 메모리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 전자식 전력량계 시스템은, 상기 계량된 전력량 및 상기 제어신호에 따른 전원의 차단 여부를 표시하는 표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계의 동작방법은, 부하에 공급되는 입력전원의 흐름을 차단하는 스위칭 유닛을 포함하는 전자식 전력량계의 동작방법으로서, 상기 입력전원을 제1 전원공급부에 의해 상기 전자식 전력량계의 내부에 공급하는 단계와; 상기 입력전원을 제2 전원공급부에 의해 직류전원으로 저장하는 단계와; 제어명령에 따라, 상기 제2 전원공급부에 저장된 직류전원을 출력하는 단계와; 상기 출력된 직류전원을 사용하여 상기 스위칭 유닛을 구동하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 제2 전원공급부는, 상기 제1 전원공급부와 분기되고 상기 직류전원을 저장하기 위한 직류 링크 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

실시예에서, 상기 직류전원을 저장하는 단계는, 상기 부하가 과부하 상태이면, 충전 제어신호에 따라 상기 직류전원을 직류 링크 커패시터에 저장하는 단계인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 전력량계 내부 메인회로에 직류 전원을 공급하기 위한 전원공급부와 부하에 공급되는 전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 유닛의 구동전원을 공급하기 위한 전원공급부를 별개로 구성하여 동작시킴으로써, 출력용량을 낭비하지 않고 짧은 시간에 전력을 사용하는 것으로 인해 발생되는 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계의 구성 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계의 동작방법의 예시 흐름도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계 시스템의 구성 블록도이다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계 및 이의 동작방법을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명을 설명하는데 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 전원공급장치는, 내부에 직류 전원을 공급하는 제1 전원공급부와, 제어신호에 따라 부하에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭유닛과, 상기 제1 전원공급부와 분기되고 연결된 상기 스위칭 유닛에 구동 전압을 제공하는 제2 전원공급부와, 부하의 상태에 따라 상기 전원의 흐름을 차단하기 위해 상기 제2 전원공급부로부터 제공되는 구동 전압을 사용하여 상기 스위칭 유닛을 구동시키는 상기 제어신호를 생성하는 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 제2 전원공급부는 상기 제1 전원공급부와 분기되고, 상기 구동 전압을 제공하는 직류 링크 커패시터를 포함한다.

먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계(100)의 구성을 설명하기로 한다. 상기 전자식 전력량계(100)는, 제1 전원공급부(10)와, 제2 전원공급부(20)와, 부하(200)에 공급되는 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 유닛(30)과, 상기 제2전원공급부(20)를 통해 상기 스위칭 유닛(30)을 구동하도록 하는 제어명령을 생성하는 제어부(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 전원공급부(10)는 전자식 전력량계의 내부 메인회로에 직류전원을 공급한다. 상기 제1 전원공급부(10)는 인입된 전력 배선으로 구성될 수 있는데, 예를 들어 220V의 상용전원일 수 있다.

상기 스위칭 유닛(30)은 상기 제2 전원공급부(20)와 상기 부하(200) 사이에 직렬 연결되고, 제어부(50)의 제어신호에 따라 상기 부하(200)에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭 동작을 수행한다.

실시예에서, 상기 스위칭 유닛(30)의 초기 상태는 온(on) 상태, 즉 부하(200)에 전원을 공급하는 상태로 하는 것이 바람직하다. 또한, 실시예에서, 상기 스위칭 유닛(30)은 제어신호에 따라 상기 부하(200)에 공급되는 전원을 절환시키는 릴레이(relay)일 수 있다. 또한, 상기 스위칭 유닛(30)은 전자식 전력량계(100)내에 내장되어 설치될 수 있다.

상기 제2 전원공급부(20)는 상기 스위칭 유닛(30)에 직렬 연결되어, 상기 스위칭 유닛(30)에 구동 전압을 제공한다. 즉, 상기 제2 전원공급부(20)는 스위칭 유닛 전원공급부에 해당한다. 이를 위해, 상기 제2 전원공급부(20)는 상기 제1 전원공급부(10)와 분기된 회로를 형성하고, 또한 상기 구동 전압을 제공하기 위한 직류 링크 커패시터를 포함하여 이루어진다.

실시예에서, 상기 직류 링크 커패시터는 상기 제어부(50)의 충전신호에 따라 직류전원을 충전하고, 이를 통해 상기 구동 전압을 생성한다. 즉, 제2 전원공급부(20)은 제어부(50)로부터 출력되는 충전 제어신호에 따라 상기 스위칭 유닛(30)을 구동하기 위한 구동 전압, 즉 직류전원을 구비된 직류 링크 커패시터에 저장한다. 이때, 상기 스위칭 유닛(30)을 구동하는데 필요한 제2 전원공급부(20)의 출력전원은 예를 들어 2W ~ 4W 일 수 있다.

상기 제어부(50)는 부하(200)의 상태에 따라, 상기 제2 전원공급부(20)를 통해 상기 스위칭 유닛(30)을 구동하는 제어신호를 생성할 수 있고, 상기 스위칭 유닛(30)은 그에 따라 부하(200)에의 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 동작을 수행한다. 즉, 상기 스위칭 유닛(30)의 스위칭 동작은 제1 전원공급부(10)와는 분기된 제2 전원공급부(20)로부터 인가되는 구동 전압을 사용하여 이루어진다.

실시예에서, 상기 부하(200)가 과전류 상태이면, 상기 제어부(50)는 상기 제2 전원공급부(20)를 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 그러면, 상기 스위칭 유닛(30)은 상기 제2 전원공급부(20)로부터 구동 전압을 인가받아 상기 부하(200)에 공급되는 전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 동작을 수행한다.

이와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 전자식 전력량계에 의하면 부하에의 전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 유닛의 구동 전압을, 내부 메인회로에 직류전원을 공급하는 장치와는 별개의 유닛을 통해 제공함으로써 출력용량을 낭비하지 않을 뿐만 아니라, 갑작스런 전압 증가로 인한 노이즈 발생의 문제를 예방할 수 있다.

이하, 도 2는 상기 기술한 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계의 동작방법의 예시 흐름도를 도시한다. 먼저, 상기 전자식 전력량계는 부하에 공급되는 입력전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 유닛이 구비됨을 전제로 한다.

도 2를 참조하면, 먼저, 제1 전원공급부를 통해서 상기 전자식 전력량계의 내부 메인회로에 입력전원을 공급한다(S10). 또한, 제2 전원공급부를 통해서 상기 입력전원을 직류전원으로 저장한다(S20). 여기서, 상기 제2 전원공급부는 상기 제1 전원공급부와 분기된 회로를 형성한다. 또, 상기 제2 전원공급부는 상기 직류전원을 저장하기 위한 직류 링크 커패시터를 포함한다. 한편, 실시예에서, 부하의 상태가 과부하인 경우에는 스위칭 유닛을 구동하여 전원의 흐름을 차단해 주어야하는데, 제어유닛으로부터 출력되는 소정의 충전 제어신호에 따라 직류 링크 커패시터에 미리저장된 직류전원을 출력하여서 스위칭 유닛을 구동시킨다.

상기 전자식 전력량계는, 제어명령에 따라, 상기 제2 전원공급부에 저장된 직류전원을 출력한다(S30). 그리고 상기 출력된 직류전원을 사용하여 부하에 공급되는 입력전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 유닛을 구동한다(S40). 여기서, 상기 스위칭 유닛은 상기 부하에의 전원 공급을 절환하는 릴레이(relay)일 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계 시스템의 개략적인 구성을 살펴본다.

도 3을 참조하면, 상기 전자식 전력량계는 부하에 전원을 공급하는 전원공급부(미도시)와, 전력량계 내부에 사용되는 직류전원을 공급하는 메인회로 전원공급부(10)와, 상기 전원공급부로부터 부하로의 배선에 접속되어 상기 부하에 공급되는 전력량을 계량하는 전력량 검출부(60)와, 상기 전원공급부 및 부하 사이에 연결되어 전원의 흐름을 단속하는 스위칭 유닛(30)과, 상기 계량된 전력량의 크기에 따라 부하에의 전원의 흐름을 차단하기 위해, 상기 메인회로 전원공급부(10)와 분기된 커패시터 회로(20)로부터 제공되는 구동 전압을 이용하여 상기 스위칭 유닛(30)을 구동시키는 제어신호를 생성하는 제어부(50)를 포함한다.

상기 스위칭 유닛(30)은 상기 분기된 캐패시터 회로(20)와 부하에 직렬 연결되며, 제어부(50)의 제어신호에 따라 상기 부하에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭 동작을 수행한다.

실시예에서, 상기 스위칭 유닛(30)의 초기 상태는 온(on) 상태, 즉 부하에 전원을 공급하는 상태, 로 하는 것이 바람직하다. 실시예에서, 상기 스위칭 유닛(30)은 제어신호에 따라 상기 부하에 공급되는 전원을 절환시키는 릴레이(relay)일 수 있다. 또, 상기 스위칭 유닛(30)은 상기 전자식 전력량계(100)내에 내장되어 설치될 수 있다.

실시예에서, 상기 전력량 검출부(60)에 의해 검출된 전력량의 크기가 미리설정된 기준치를 초과하면, 상기 제어부(50)는 상기 커패시터 회로(20)를 통해서 상기 스위칭 유닛(30)에 구동 전압을 제공하는 제어신호를 생성한다. 또, 상기 검출된 전력량의 크기가 미리설정된 기준치를 초과하면, 상기 스위칭 유닛(30)은 제어부(50)의 제어신호에 따라 부하에 공급되는 전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 동작을 수행한다. 구체적으로, 상기 검출된 전력량 값이 입력전원의 차단 기준값인 상기 기준치를 초과하면 상기 스위칭 유닛(30)의 스위칭 상태를 오프(off) 상태로 하기 위한 제어신호를 상기 커패시터 회로(20)와 스위칭 유닛(30)에 인가한다. 그러면, 상기 커패시터 회로(20)는 상기 스위칭 유닛(30)에 구동 전압을 제공하기 위해 직류 링크 커패시터에 기충전된 직류전원을 스위칭 유닛(30)에 인가하여서 스위칭 소자를 오프(off) 상태로 스위칭 동작한다. 그러면, 상기 전원공급부로부터 부하(200, 도1)로의 전원 공급이 차단된다. 한편, 제어부(50)로부터 부하(200, 도1)에의 전원 공급 차단 제어신호가 해제되면, 상기 스위칭 유닛(30)은 온(on) 상태로 복귀하고 부하(200, 도1)에 다시 전원이 공급된다.

한편, 상기 전력량 검출부(60)는 소정의 전압검출부(미도시)와 전류검출부(미도시)를 별개로 구비하여 전원공급부(10)의 사용 전력량을 연산하여서 출력할 수 있다.

상기 전자식 전력량계 시스템은 또한, 상기 전력량 검출부(60)에 의해 검출된 전력량의 이력을 저장하기 위한 메모리부(70)를 더 포함할 수 있다.

또, 상기 전자식 전력량계 시스템은 상기 전력량 검출부(60)에 의해 검출된 전력량을 표시하기 위한 표시부(80)를 더 포함할 수 있다. 상기 표시부(80)는 제어부(50)의 제어신호에 따라 부하에 흐르는 전원을 차단하는 경우 이를 더 표시하도록 구현될 수 있다. 또, 상기 표시부(80)는 LCD, LED 등으로 이루어진 디스플레이 화면을 구비할 수 있다.

이와 같이, 상기 전자식 전력량계 및 전자식 전력량계 시스템은, 부하에 공급되는 전원의 흐름을 차단하기 위한 스위칭 유닛의 구동 전압을, 전력량계 내부 메인회로에 직류전원을 공급하는 장치와 별개의 유닛을 통해서 제공함으로써 전원공급부의 출력용량을 낭비하지 않을 뿐만 아니라 갑작스런 전압 증가로 인한 노이즈 발생의 문제를 예방할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되고 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 범위에 의해 정해져야 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전자식 전력량계 및 이의 동작방법에 의하면, 내부 메인회로에 직류전원을 공급하기 위한 전원공급부와 그 전원의 흐름을 차단하는 스위칭 유닛을 구동하기 위한 전원공급부를 별개로 구성하여 동작시킴으로써, 평소 출력용량을 낭비하지 않을 뿐만 아니라, 짧은 시간에 전력을 사용함으로써 발생되는 노이즈의 발생을 저감시킬 수 있다.

10 - 메인회로 전원공급부(제1 전원공급부)
20 - 스위칭 유닛 전원공급부(제2 전원공급부)
30 - 스위칭 유닛 50 - 제어부
60 - 전력량 검출부 70 - 메모리부
80 - 표시부 100 - 전자식 전력량계
200 - 부하

Claims

내부에 직류 전원을 공급하는 제1 전원공급부;
제어신호에 따라, 부하에 공급되는 전원의 흐름을 단속하는 스위칭유닛;
상기 제1 전원공급부와 분기되고, 연결된 상기 스위칭 유닛에 구동 전압을 제공하는 제2 전원공급부; 및
부하의 상태에 따라 상기 전원의 흐름을 차단하기 위해, 상기 제2 전원공급부로부터 제공되는 구동 전압을 사용하여 상기 스위칭 유닛을 구동시키는 상기 제어신호를 생성하는 제어부;를 포함하고,
상기 제2 전원공급부는 상기 제1 전원공급부와 분기되고, 상기 구동 전압을 제공하는 직류 링크 커패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는,
전자식 전력량계.
제1 항에 있어서,
상기 직류 링크 커패시터는, 상기 제어부로부터 출력되는 충전신호에 따라 내부에 직류전원을 충전하여 상기 구동 전압을 생성하는 것을 특징으로 하는,
전자식 전력량계.