KR20140106067A

KR20140106067A - 전력 검침 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140106067A
Application number: KR1020130020085A
Authority: KR
Inventors: 정현웅; 장태우; 김인범; 김민철
Original assignee: 주식회사 엘지유플러스
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-09-03

Abstract

본 발명은 실시간 원격 전력 검침 시스템에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하는 제1 수신부; 상기 제1 패킷 내의 상기 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP(Internet Protocol) 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하는 제1 생성부; 및 상기 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하는 제1 전송부를 포함하는 AMI(Advanced Metering infra)에 사용되는 구내 통신 단말, 이를 이용한 방법, 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

전력 검침 시스템 및 방법{POWER METERING SYSTEM AND METHOD}

본 발명은 전력 검침 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 AMI(Advanced Metering Infrastructure)용 실시간 검침 시스템 및 방법에 관한 것이다.

현재 전력 회사(예, 한국전력공사(Korea Electric Power Corporation), 이하 한전(KEPCO))는 고객별로 전자식 전력량계를 설치하여 (원격) 자동 검침을 실시하고 과금 주기(예, 월)마다 전력 사용량을 수집해 전력 요금을 부과하고 있다. 또한, 전자식 전력량계는 시간 별로 다른 요금제가 적용되는 경우를 대비해 별도의 저장 장치를 갖고 전력 사용량을 시간대 별로 기록하고 있다. 이하, 다르게 언급하지 않는 한, 전력량계는 (원격) 자동 검침을 위한 전자식 전력량계를 의미한다.

전력량계를 이용한 검침 과정 및 검침 정보의 전송은 원격 검침 프로토콜에 따라 수행된다. 그러나, 원격 검침을 위한 프로토콜이 표준화 되어 있지 않아, 전력 회사나 제조사가 정한 자체 방식(즉, 프로토콜)이 전력 데이터 전송에 사용되고 있다. 이러한 이유로, 기존 전력량계는 통신 포트만 보유하고 있으며, 배전 센터로 전력 데이터를 전송하기 위해서는 전력량계의 프로토콜에 따라 생성된 검침 신호를 통신망 및/또는 배전 센터의 프로토콜에 맞춰 변환하는 장치가 필요하다.

구체적으로, 국내에서 고압 전력의 경우, 이동 통신사 전화 망에 접속되는 무선 모뎀이 프로토콜 변환에 사용되며, 무선 모뎀은 고압 전자식 전력량계의 프로토콜을 이용해 얻어진 전력 사용량을 한전에서 규정한 방식(예, 한전 고압 표준 프로토콜, 간단히 고압 표준 프로토콜)으로 변환해서 전송한다. 저압 전력의 경우, 고객 측에는 저압 전자식 전력량계에 전력선 모뎀이 설치되고, 변압기 아래 데이터 수집 장치(Data Collection Unit, DCU)와 전력선 통신 마스터 모뎀이 설치된다. 전력선 (통신 마스터) 모뎀은 각 고객의 전력량계로부터 순차적으로 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 한전에서 규정한 방식(예, DLMS(Device Language Message Specification or Distribution Line Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering))으로 변환하여 배전 센터로 전송한다. 또한, 자동 검침 주기는 전력량계의 검침 주기에 맞춰 구성될 수 있으나, 기존의 검침 시스템은 운영, 비용 등의 이유로 1시간 간격으로 데이터를 수집 전송하여 실시간성을 갖지 못한다.

해외에서도 고압 전력과 저압 전력으로 나뉘어 자동 검침이 이루어지며, 저압 전력의 경우 전력선 통신뿐만 아니라 다양한 무선 방식이 사용되고 있다. 이 경우에도 전력 회사 배전 센터와 모뎀간의 프로토콜이 표준화 되지 않고 전력 회사나 제조사가 정한 자체 방식이 적용되고 있다.

최근 스마트 그리드로 전환되면서 차세대 미터링 인프라(Advanced Metering Infra, AMI) 구성이 요구되고 있다. 또한, 과금 주기가 아닌, 전력량계의 검침 주기를 기준으로 고객에게 검침 정보를 즉시 제공하는 기능(실시간 검침 기능)과 고객의 실시간 전력 사용 정보를 활용하여 고객이 사용하는 다양한 설비에 대해 전력 회사나 고객이 관리 및 제어할 수 있는 기능의 확장도 요구되고 있다. 또한, 다양한 설비를 접속하기 위한 표준화된 통신 방식도 요구되고 있다.

상술한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 AMI 검침 시스템에서 다양한 인터페이스를 수용할 수 있는 구내 통신 단말(예, 게이트웨이)과 이를 이용한 전력 검침 방법의 제공을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 구내 통신 단말을 이용하여 상태 감시(예, 정전 상태)를 할 수 있는 방법의 제공을 목적으로 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1 양상으로, AMI(Advanced Metering infra)에 사용되는 구내 통신 단말에 있어서, 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하는 제1 수신부; 상기 제1 패킷 내의 상기 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP(Internet Protocol) 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하는 제1 생성부; 및 상기 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하는 제1 전송부를 포함하는 구내 통신 단말이 제공된다.

바람직하게, 본 발명의 제1 양상은 커패시터를 포함하고, 비정상적으로 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 상기 커패시터에 충전된 전력을 이용하여 정전 지시 신호를 상기 수집 서버에 전송하도록 구성된 상태 전송부를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 제1 양상은 상기 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 제어 정보를 포함하는 제3 패킷을 상기 수집 서버로부터 수신하는 제2 수신부를 더 포함하고, 상기 제3 패킷은 상기 전력 검침 제어 정보를 프로토콜 변환 없이 IP 프레임 내에 삽입함으로써 생성된다.

바람직하게, 본 발명의 제1 양상은 상기 제2 패킷 내의 상기 전력 검침 제어 정보를, 프로토콜 변환 없이 근거리 무선 프로토콜 프레임 내에 삽입하여 제4 패킷을 생성하는 제2 생성부를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 제1 양상은 상기 제4 패킷을 근거리 무선 통신 네트워크를 통해 상기 전력량계에게 전송하는 제2 전송부를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 제1 패킷은 근거리 무선 프로토콜 프레임을 포함하고, 상기 전력 검침 정보는 프로토콜 변환 없이 상기 근거리 무선 프로토콜 프레임에 포함된다.

바람직하게, 상기 근거리 무선 프로토콜은 지그비(Zigbee) 프로토콜, 블루투스 프로토콜 또는 WiFi(Direct Wireless Fidelity) 프로토콜을 포함한다. WiFi 프로토콜은 다이렉트 WiFi(Direct Wireless Fidelity) 프로토콜을 포함한다.

바람직하게, 상기 원격 검침 프로토콜은 DLMS(Device Language Message Specification or Distribution Line Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering)을 포함한다.

바람직하게, 상기 IP는 IPv4(IP Version 4) 또는 IPv6를 포함한다.

바람직하게, 상기 구내 통신 단말은 게이트웨이다.

본 발명의 제2 양상으로, AMI(Advanced Metering infra)에 사용되는 구내 통신 단말에서 전력 검침 관련 신호를 전송하는 방법에 있어서, 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하는 단계; 상기 제1 패킷 내의 상기 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP(Internet Protocol) 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하는 단계; 및 상기 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.

바람직하게, 본 발명의 제2 양상은 비정상적으로 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 상기 게이트웨이 내의 커패시터에 충전된 전력을 이용하여 정전 지시 신호를 상기 수집 서버에 전송하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 제2 양상은 상기 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 제어 정보를 포함하는 제3 패킷을 상기 수집 서버로부터 수신하는 단계를 더 포함하고, 상기 제3 패킷은 상기 전력 검침 제어 정보를 프로토콜 변환 없이 IP 프레임 내에 삽입함으로써 생성된다.

바람직하게, 본 발명의 제2 양상은 상기 제2 패킷 내의 상기 전력 검침 제어 정보를, 프로토콜 변환 없이 근거리 무선 프로토콜 프레임 내에 삽입하여 제4 패킷을 생성하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 제2 양상은 상기 제4 패킷을 근거리 무선 통신 네트워크를 통해 상기 전력량계에게 전송하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 IP는 IPv4(IP Version 4) 또는 IPv6를 포함한다.

바람직하게, 상기 구내 통신 단말은 게이트웨이다.

본 발명은 AMI 검침 시스템에서 다양한 인터페이스를 수용할 수 있는 구내 통신 단말(예, 게이트웨이)을 제공하고, 원격 검침 프로토콜이 변경되는 경우 업그레이드가 용이하다. 또한, 본 발명은 구내 통신 단말을 이용하여 고객댁 내의 전력 상태 감시(예, 정전 상태)를 수행할 수 있다.

본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래의 AMR(Automatic Meter Reading) 네트워크 구조를 예시한다.
도 2는 한전의 고압 AMR 네트워크 구조를 예시한다.
도 3는 기존의 AMR/AMI-기반 원격 검침 시스템에서 전력 사용 정보의 처리 예를 나타낸다.
도 4~6은 본 발명의 실시예에 따른 AMI 네트워크를 예시한다.
도 7은 본 발명에 따른 원격 검침 과정을 예시한다.
도 8은 본 발명에 따른 구내 통신 장치를 예시한다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시형태들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시되는 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 구체적인 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 알 것이다. 또한, 이하의 설명에서 사용되는 특정(特定) 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 종래의 AMR(Automatic Meter Reading) 네트워크 구조를 예시한다. AMR은 전력 사용량을 유무선 통신을 이용해 원격으로 계량하는 시스템을 의미한다. AMR은 검침 데이터 수집을 목적으로 하는 단방향 시스템으로서 최소한의 통신 인프라로 중앙 서버까지 검침 데이터를 올리는 것이 요구된다. AMR은 검침 데이터의 실시간성을 요구하지 않으므로 검침 주기가 길고 초고속 통신망을 필요로 하지 않는다.

도 1을 참조하면, AMR 네트워크 구조는 고객 구내의 전자식 전력량계(간단히, 전력량계)(다른 말로, 스마트 미터 또는 미터), DCU(Data Concentration Unit), 유무선 네트워크, 수집 서버(예, 전력 회사의 배전 센터)를 포함한다. 전력량계는 전력 사용량을 검침하여 DCU로 전송한다. 전력량계와 DCU간의 통신은 무선 RF(Radio Frequency), PLC(Power Line Communication), 지그비(ZigBee) 등을 통해 수행될 수 있다. DCU는 여러 고객의 검침 데이터를 모은 뒤, 이를 수집 서버에 전송한다. DCU와 수집 서버간의 통신은 GSM(Global System for Mobile)/CDMA(Code Division Multiple Access)-기반 네트워크, LTE(Long Term Evolution)-기반 네트워크, HFC(Hybrid Fiber Coaxial)-기반 네트워크, FTTH(Fiber to The Home)-기반 네트워크를 통해 이뤄질 수 있다. 또한, DCU를 제거하고, 전력량계가 이동 통신(예, GSM, CDMA, LTE 등) 네트워크를 이용해 수집 서버에 검침 데이터를 직접 전송하는 방식도 가능하다.

AMR 네트워크는 고객의 수전 전압이 고압/저압인지에 따라 다르게 구성된다. 구체적으로, 수전 전압이 고압인 경우, 고객 정보는 배전 센터와 고객을 연결하는 통신 네트워크를 이용하여 배전 센터로 직접 전송된다. 반면, 수전 전압이 저압인 경우, 고객 정보는 변압기를 공유하는 고객끼리 모여 배전 센터로 전송된다. 이에 따라, 전력량계는 고객의 수전 전압에 따라 고압 또는 저압으로 나눠 설치된다.

도 2는 한전의 고압 AMR 네트워크 구조를 예시한다. 도 2를 참조하면, 고압(예, 100KW 이상) 고객의 경우 검침 정보는 무선 모뎀을 통해 기지국으로 전달된 뒤, 이동 전화망, AMR LAN(Local Area Network)을 거쳐 한전의 AMR 서버로 직접 전송된다. 이동 전화망과 AMR LAN은 무선(기지국<=>FEP 무선 모뎀) 또는 유선(IWF(Inter-Working Function)<=>FEP(Front-End-Processor))으로 연결될 수 있다. 본 예는 고객의 전력 사용 정보가 무선으로 이동 전화망에 전달되는 경우를 도시하고 있으나, 전력 사용 정보는 유선으로 IP 망을 통해 AMR 서버에 전달될 수도 있다.

AMI(Advanced Metering infra)는 단방향 시스템인 AMR의 진화한 형태로서 고객과 전력 회사간의 양방향 데이터 통신을 통해 다양한 부가 서비스를 구현하기 위한 인프라를 의미한다. AMI는 전력 공급자와 수요자간의 상호 인지 기반을 위한 정보 제공 수단을 제공하며 다양한 유형의 분산 전원 체계 및 배전 기능화 시스템 등을 포함한다. 또한, AMI는 ToU(Time-of-Usage), CPP(Critical Peak Pricing), RTP(Real-time Pricing) 등 고도화된 시간-기반 요금제를 지원할 수 있다.

AMI 네트워크(혹은 AMI-기반 검침 시스템)의 구성 요소 및 원격 검침 방식은 도 1~2에서 AMR 네트워크를 참조하여 설명한 것과 기본적으로 유사하다. 구체적으로, AMI 네트워크의 구성 요소는 예를 들어 고객 구내용 통신 단말(간단히, 구내 통신 단말), 유무선 고속 IP 통신망, 배전 센터의 수집 서버를 포함한다. 구내 통신 단말은 상위로는 배전 센터의 수집 서버에 연결하기 위해 표준화된 유무선 IP 통신망에 접속되고, 하위로는 고객 내 유무선 IP 망, 무선 통신, 직렬 통신 등의 인터페이스를 통해 전력량계 또는 구내 설비에 접속되는 게이트웨이 기능을 갖는다. 수집 서버는 구내 통신 단말의 데이터를 수집할 수 있다. 수집 서버로 전송된 데이터는 미터 데이터 관리 시스템에 저장되고, 검침 데이터는 실시간으로 통신 단말이나 인터넷에 연결된 댁내 전력량 표시장치(In Home Display, IHD) 또는 전력 회사 사용자 화면을 통해 확인할 수 있다. 수집 서버와 구내 통신 단말은 IP 통신망을 고속 인터넷 인프라로 활용하여 실시간 검침을 수행할 수 있고, IP 통신망은 유/무선 전용 IP 망, 인터넷 가입자 망 등을 포함한다.

한편, 원격 검침 프로토콜의 경우, 전력 회사나 제조사가 정한 자체 방식이 적용되고 있다. 예를 들어, 한전의 경우, 고압 전력의 원격 검침을 위해 고압 표준 프로토콜을 사용하고, 저압 전력의 원격 검침을 위해 DLMS(Device Language Message Specification or Distribution Line Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering)을 사용한다.

도 3는 기존의 AMR/AMI-기반 원격 검침 시스템에서 전력 사용 정보의 처리 예를 나타낸다. 본 예는 고압 전력의 경우를 예시하고 있으나 저압 전력의 경우에도 유사하게 적용된다. 또한, 본 예는 도 1~2에서 예시한 구조로 구성될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 원격 검침 시스템은 전자식 전력량계(간단히, 전력량계), 무선 모뎀, FEP 및 수집 서버를 포함한다. 전력량계와 무선 모뎀은 하나의 장치로 구성될 수 있다. 고압의 경우, 전력량계와 무선 모뎀은 원격 검침 프로토콜(예, 고압 표준 프로토콜)를 지원하고, 무선 모뎀과 FEP는 근거리 무선 통신 프로토콜(예, 지그비)을 지원하며, FEP와 수집 서버는 인터넷 통신을 위해 IP를 지원할 수 있다. 저압의 경우, 전력량계와 무선 모뎀은 원격 검침 프로토콜(예, DLMS 프로토콜)을 지원하며, DLMS 프로토콜은 상위로부터 DLMS 계층, HDLC(High-level Data Link Control) 계층, 직렬(serial) 계층을 포함한다. 지그비 프로토콜은 상위로부터 SEP(Smart Energy Profile) 계층, MAC(Medium Access Control) 계층, PHY(Physical) 계층을 포함한다. IP는 상위로부터 TCP(Transmission Control Protocol)/IP 계층, MAC 계층, PHY 계층을 포함한다.

전력량계는 원격 검침 프로토콜(예, 고압 표준 프로토콜, DLMS 프로토콜)에 따라 전력 사용량을 검침하고, 전력 검침 데이터를 포함하는 직렬 신호를 생성한다. 구체적으로, 저압의 경우, 전력 검침 데이터는 DLMS 계층, HDLC 계층, 직렬 계층을 거쳐 직렬 신호로 변환된다. 전력 검침 데이터를 포함하는 직렬 신호는 무선 모뎀으로 전송되고, 무선 모뎀은 고압 표준 프로토콜에 따라 직렬 신호로부터 전력 검침 데이터를 복원한다. 구체적으로, 무선 모뎀은 직렬 계층, HDLC 계층, DLMS 계층 순으로 직렬 신호를 처리하여 전력 검침 데이터를 복원한다. 이후, 무선 모뎀은 지그비 프로토콜에 따라 복원된 전력 검침 데이터를 지그비 신호로 변환한다. 구체적으로, 복원된 전력 검침 데이터는 SEP 계층, MAC 계층, PHY 계층을 거쳐 무선 전송을 위한 지그비 신호로 변환된다. 편의상, 제1 프로토콜에 따라 생성된 신호를 복원한 뒤, 복원된 신호를 제2 프로토콜에 따른 신호로 변환하는 과정을 프로토콜 변환 과정이라고 지칭한다. 무선 모뎀에서 제1 프로토콜은 고압 표준 프로토콜이고 제2 프로토콜은 지그비 프로토콜이다. 프로토콜 변환 과정은 도시한 바와 같이 FEP에서도 일어날 수 있다. FEP에서 제1 프로토콜은 지그비 프로토콜이고 제2 프로토콜은 IP이다.

한편, 기존 구조에서는 통신 모듈(예, 무선 모뎀)에서 HDLC 계층 신호를 처리하므로, 전력량계에서 읽은 항목이 변경될 수 있는 문제가 있다. 또한, 전력량계의 프로토콜이 달라지면 이에 따라 통신 모듈도 수정되어야 할 수 있다.

도 4~6은 본 발명의 실시예에 따른 AMI 네트워크를 예시한다. 도 4는 개략적인 AMI-기반 원격 검침 시스템을 예시한다. 도 5는 고압인 경우의 AMI-기반 원격 검침 시스템을 예시하고, 도 6은 저압인 경우의 AMI-기반 원격 검침 시스템을 예시한다.

도 4를 참조하면, AMI-기반 원격 검침 시스템은 전자식 전력량계(간단히, 전력량계), 구내 통신 단말(예, 게이트웨이), IP 망, 수집 서버를 포함한다.

전력량계는 저압용과 고압용의 물리 인터페이스가 다르게 설계될 수 있다. 도시된 바와 같이, 고압용 전력량계는 광케이블(optic cable)을 통해 직렬 통신을 제공하고, 저압용 전력량계는 내부에 삽입된 통신 모듈을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 저압용 전력량계의 통신 모듈은 지그비 통신 모듈을 포함한다.

구내 통신 단말(예, 게이트웨이)은 상위로는 표준화된 유무선 IP 망을 통해 배전 센터의 수집서버에 접속할 수 있고, 하위로는 고객 댁내 유무선 IP 망, 무선 통신, 직렬 통신 등을 통해 전력량계 또는 구내 설비에 접속되는 게이트웨이 기능을 갖는다. 또한, 고압 전력량계는 빌딩, 건물, 상가 등 큰 거주 지역에 설치되고, 저압 전력량계는 일반 주택에 설치되는 경우가 많다. 고객댁 내에 인터넷 서비스 제공을 위해 유무선 공유기에 AMI 게이트웨이 기능을 포함시키는 것을 고려할 수 있다. 수집 서버로 전송된 데이터는 미터 데이터 관리 시스템에 저장되고, 검침 데이터는 실시간으로 통신 단말이나 인터넷에 연결된 댁내 전력량 표시장치 또는 전력 회사 사용자 화면을 통해 확인할 수 있다.

한편, 전력량계나 구내 설비가 표준 IP 프로토콜 대신을 보유하지 않고 독자 프로토콜을 갖는 경우, 본 발명에서는 구내 통신 단말에서 검침 관련 정보(예, 전력 사용량 등)를 IP 패킷으로 캡슐화하고, 이를 IP 망을 통해 수집 서버에게 전송할 것을 제안한다("고압표준프로토콜 over IP", "DLMS over IP"). 유사하게, 본 발명에서는 수집 서버에서 검침 관련 정보(예, 전력 사용량 요청 정보 등)를 IP 패킷으로 캡슐화하고, 이를 IP 망을 통해 구내 통신 단말에게 전송할 것을 제안한다. 이를 통해, 전력량계와 수집 서버는 가상적으로 원격 검침 프로토콜을 이용해 직접 통신하는 구조로 구성될 수 있다.

수집 서버와 구내 통신 단말은 IP 망을 고속 인터넷 인프라로 활용하여 실시간 검침을 수행할 수 있다. 본 발명에서, 수집 서버는 구내 통신 단말로부터 데이터를 수집하되, 전력량계 또는 구내 설비가 독자 프로토콜을 갖는 경우, 수집 서버는 IP 패킷으로 갭슐화된 수신 데이터로부터 필요한 데이터를 추출할 수 있다. 본 발명에 따르면, 고객 설비가 추가되거나, 전력량계 또는 구내 설비가 다른 방식으로 변경되거나, 전력량계 또는 구내 설비로부터 추가적인 검침 정보가 필요하더라도, 고객 댁내의 AMI 게이트웨이에 별도의 작업(예, 소프트웨어 업그레이드)이 필요하지 않다. 또한, 고압 전력량계와 저압 전력량계를 구분 없이 수용하여 구성할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 구내 통신 단말은 고객별 설치되는 AMI용 고객 단말 설비이므로, 보안성을 높이기 위해 기기용 인증서를 탑재하거나, VPN(Virtual private network) 통신 기능을 탑재할 수 있다. 또한, 구내 통신 단말은 단말 관리를 위해 표준화된 단말 관리 프로토콜을 탑재하여 단말 상태와 하위 인터페이스 감시를 통해 전력량계나 고객 설비의 상태를 감시하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 구내 통신 단말은 DSL 포럼에서 규정한 TR-069(Technical Report 069)를 내부에 탑재하고 그에 대응되는 별도의 NMS(Network Management System)를 운용할 수 있다. 이를 따라, 구내 통신 단말은, 구내 통신 단말과 전력량계 구간의 상태, 구내 통신 단말의 WAN(Wireless Area Network) 구간의 통신 상태, 실시간 정전 신호 등을 NMS에게 전송하도록 구성되고, NMS에 의해 실시간 수집된 정보를 이용하여 배전 운용자는 고객의 장애 여부를 판단할 수 있다. 또한, 구내 통신 단말은, 구내 통신 단말과 전력량계 구간의 신호 품질, 구내 통신 단말의 CPU(Central Process Unit) 부하, 메모리 사용량, 고객별 장애 빈도 등을 NMS에게 전송하도록 구성되고, NMS는 이들을 모니터링 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 구내 통신 단말은 실시간 정전 감시를 위해 정전 발생 시에 정전 지시 신호(예, 다잉 개스프(dying gasp) 메시지)를 NMS 및/또는 수집 서버에 전송하도록 구성될 수 있다. 다잉 개스프 신호는 정전 발생 시에 구내 통신 단말로부터 전송되는 메시지를 의미하며, NMS/수집 서버는 다잉 개스프 신호로부터 고객의 정전 여부를 추측할 수 있다. 이로 제한되는 것은 아니지만, 구내 통신 단말은 (비정상적으로) 외부 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 다잉 개스프 메시지를 전송할 수 있도록 구성된 상태 전송 모듈을 포함할 수 있다. 상태 전송 모듈은 내부에 높은 캐패시터를 가지고 있고, 이를 통해 정전 발생 시 적어도 수백 ms 정도 구내 통신 단말의 전원을 유지할 수 있다. 이 시간 내에 구내 통신 단말은 다잉 개스프 메시지를 생성하고, 생성된 다잉 개스프 메시지를 IP 망을 통해 지정된 NMS 시스템에게 전달할 수 있다. 이를 통해, NMS는 구내 통신 단말의 정전을 인지하고, 이를 근거로 상위 시스템은 고객 댁내의 정전을 유추할 수 있다.

도 5는 고압 전력을 위해 제안된 AMI-기반 원격 검침 시스템을 예시한다. 도 5를 참조하면, AMI-기반 원격 검침 시스템은 전력량계, 게이트웨이(구내 통신 단말) 및 수집 서버를 포함한다. 전력량계는 원격 검침 프로토콜(예, DLMS)에 따라 검침 신호를 생성하고, 직렬 통신을 통해 게이트웨이에게 검침 신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 게이트웨이는 검침 신호를 포함하는 IP 패킷을 생성하며, IP 패킷은 검침 신호를 프로토콜 변환 없이 그대로 IP 프레임 내에 포함시킴으로써 생성될 수 있다(즉, 프로토콜 캡슐화). 이후, 게이트웨이는 IP 패킷(검침 신호)을 수집 서버에 전송한다(고압 표준 프로토콜 over IP). 수집 서버는 IP 패킷(검침 신호)으로부터 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 검침 신호를 추출하고(즉 프로토콜 디-캡슐화), 추출된 검침 신호를 원격 검침 프로토콜에 따라 처리한다. 가상적으로 전력량계와 수집 서버는 고압 표준 프로토콜을 통해 직접 통신을 하는 것처럼 동작할 수 있다.

도 6a~6b는 저압 전력을 위해 제안된 AMI-기반 원격 검침 시스템을 예시한다. 도 6a~6b의 시스템 구성은 도 5를 참조하여 설명한 것과 기본적으로 동일하다. 다만, 저압 전력의 경우, 전력량계와 게이트웨이는 근거리 무선 통신(예, 지그비)을 이용하여 연결될 수 있다. 이에 따라, 도 6b와 같이, 전력량계는 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 검침 신호를 프로토콜 변환 없이 그대로 포함하는 지그비 패킷을 게이트웨이에게 전송할 수 있다(DLMS over SEP). 또한, 게이트웨이는 지그비 패킷으로부터 검침 신호를 추출한 뒤, 추출된 검침 신호를 프로토콜 변환 없이 그대로 포함하는 IP 패킷을 수집 서버에게 전송할 수 있다(DLMS over IP). 일 구현 예로, 지그비 구간에서는 SEP 기능 중 터널링 클러스터를 사용하여, 지그비 모듈에서 DLMS 데이터를 전혀 건드리지 않고 게이트웨이로 전달할 수 있고, 게이트웨이는 DLSM 데이타를 IP 패킷에 실어 수집 서버로 전달할 수 있다. 따라서, 전력량계는 가상적으로 수집서버 및 전력량계와 직접 통신을 하는 것처럼 동작할 수 있다.

기존의 원격 검침 시스템(도 3)에서는 통신 모듈에서 HDLC 계층을 처리하므로 전력량계에서 검침 항목이 변화하거나 프로토콜이 변화하면, 통신 모듈도 수정이 돼야 한다. 하지만, 본 발명에 따르면, 수집 서버에서 원격 검침 프로토콜에 맞춰 프로그램을 바꿈으로써 검침 항목들을 용이하게 추가/제거할 수 있고, 프로토콜 변화에도 쉽게 대응할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 원격 검침 과정을 예시한다. 도 7에 도시한 구성 요소에 대한 자세한 사항은 도 4~6을 참조할 수 있다.

도 7을 참조하면, 수집서버는 게이트웨이의 WAN IP 주소와 게이트웨이로부터 올라온 데이터 중의 고유의 전자식 전력량계 식별 번호를 통해 해당 전력량계의 IP 주소 위치를 판단할 수 있다(STEP 2). 수집서버가 특정 전력량계의 데이터를 읽고 싶다면, 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 검침 요청 정보를 포함하는 IP 프레임을 생성하고, 생성된 IP 프레임을 해당 게이트웨이의 WAN IP (및 해당 전력량계의 IP 주소)를 목적지로 설정하여 IP 망으로 보낼 수 있다(STEP 3). 이 경우, IP 프레임은 게이트웨이에 전달되고, 게이트웨이는 IP 프레임만을 벗겨낸 후 내부 데이터를 전력량계에 보내며, 전력량계는 수집 서버에서 내려온 명령에 따른 동작을 수행할 수 있다. 역으로 전력량계에서 보낸 패킷은 게이트웨이에 전달되고, 전달된 패킷은 게이트웨이에서 IP 프레임에 실어서 기 정의된 수집 서버 IP를 목적지로 하여 수집 서버로 보내지고, 수집서버는 IP 프레임을 벗긴 후 데이터를 받아 처리할 수 있다.

본 제안 방식에 따르면, 수집서버의 응용 계층에서는 서버에 전력량계가 직접 인터페이스 되어 있는 것처럼 인식을 하여 동작을 할 수 있다. 또한, 현재 전자식 전력량계는 통신 프로토콜을 기준으로 저압용과 고압용으로 나뉘고 이들의 통신 프로토콜은 서로 상이하다. 하지만, 본 제안 방식에 따르면, 수집 서버와 전력량계 사이의 중간 구성 요소들에 무관하게 다른 프로토콜을 사용하는 전령량계를 하나의 수집 서버에서 처리를 할 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명에 따른 구내 통신 장치를 예시한다. 본 발명에 따른 구내 통신 장치는 AMI를 위한 IP-기반 장치, 예를 들어 게이트웨이를 포함한다.

도 8을 참조하면, 구내 통신 장치는 제1 수신부, 제1 생성부, 제1 전송부, 제2 수신부, 제2 생성부, 제2 전송부 및 상태 전송부를 포함한다. 제1 수신부, 제1 생성부 및 제1 전송부는 전력량계로부터 검침 관련 (제어) 정보를 수신하고, 이를 수집 서버로 전송하는데 사용된다. 구체적으로, 제1 수신부는 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하도록 구성되고, 제1 생성부는 제1 패킷 내의 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하도록 구성되며, 제1 전송부는 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하도록 구성될 수 있다. 한편, 제2 수신부, 제2 생성부 및 제2 전송부는 수집 서버로부터 검침 관련 (제어) 정보를 수신하고, 이를 전력량계로 전송하는데 사용된다. 구체적으로, 제2 수신부는 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 제어 정보를 포함하는 제3 패킷을 수집 서버로부터 수신하고, 제2 생성부는 제2 패킷 내의 전력 검침 제어 정보를 프로토콜 변환 없이 근거리 무선 프로토콜 프레임 내에 삽입하여 제4 패킷을 생성하며, 제2 전송부는 제4 패킷을 근거리 무선 통신 네트워크를 통해 전력량계에게 전송하도록 구성될 수 있다. 구내 통신 장치가 전력량계와 직렬 포트를 통해 연결된 경우 제2 생성부는 생략될 수 있다. 상태 전송부는 커패시터를 포함하고, 비정상적으로 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 상기 커패시터에 충전된 전력을 이용하여 정전 지시 신호를 상기 수집 서버에 전송하도록 구성된다.

이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명은 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어 구현의 경우, 본 발명은 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어 구현의 경우, 본 발명은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

본 발명은 실시간 원격 전력 검침을 위한 장치에 사용될 수 있다.

Claims

AMI(Advanced Metering infra)에 사용되는 구내 통신 단말에 있어서,
원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하는 제1 수신부;
상기 제1 패킷 내의 상기 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP(Internet Protocol) 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하는 제1 생성부; 및
상기 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하는 제1 전송부를 포함하는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
커패시터를 포함하고, 비정상적으로 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 상기 커패시터에 충전된 전력을 이용하여 정전 지시 신호를 상기 수집 서버에 전송하도록 구성된 상태 전송부를 더 포함하는 구내 통신 단말.
제2항에 있어서,
상기 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 제어 정보를 포함하는 제3 패킷을 상기 수집 서버로부터 수신하는 제2 수신부를 더 포함하고,
상기 제3 패킷은 상기 전력 검침 제어 정보를 프로토콜 변환 없이 IP 프레임 내에 삽입함으로써 생성되는 구내 통신 단말.
제3항에 있어서,
상기 제2 패킷 내의 상기 전력 검침 제어 정보를, 프로토콜 변환 없이 근거리 무선 프로토콜 프레임 내에 삽입하여 제4 패킷을 생성하는 제2 생성부를 더 포함하는 구내 통신 단말.
제4항에 있어서,
상기 제4 패킷을 근거리 무선 통신 네트워크를 통해 상기 전력량계에게 전송하는 제2 전송부를 더 포함하는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
상기 제1 패킷은 근거리 무선 프로토콜 프레임을 포함하고,
상기 전력 검침 정보는 프로토콜 변환 없이 상기 근거리 무선 프로토콜 프레임에 포함되는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
상기 근거리 무선 프로토콜은 지그비(Zigbee) 프로토콜, 블루투스 프로토콜 또는 WiFi(Direct Wireless Fidelity) 프로토콜을 포함하는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
상기 원격 검침 프로토콜은 DLMS(Device Language Message Specification or Distribution Line Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering)을 포함하는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
상기 IP는 IPv4(IP Version 4) 또는 IPv6을 포함하는 구내 통신 단말.
제1항에 있어서,
게이트웨이인 구내 통신 단말.
AMI(Advanced Metering infra)에 사용되는 구내 통신 단말에서 전력 검침 관련 신호를 전송하는 방법에 있어서,
원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 정보를 포함하는 제1 패킷을 전력량계로부터 수신하는 단계;
상기 제1 패킷 내의 상기 전력 검침 정보를, 프로토콜 변환 없이 IP(Internet Protocol) 프레임 내에 삽입하여 제2 패킷을 생성하는 단계; 및
상기 제2 패킷을 IP 네트워크를 통해 수집 서버에 전송하는 단계를 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
비정상적으로 전원이 오프된 경우에 외부 전원 없이 상기 게이트웨이 내의 커패시터에 충전된 전력을 이용하여 정전 지시 신호를 상기 수집 서버에 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
제12항에 있어서,
상기 원격 검침 프로토콜에 따라 생성된 전력 검침 제어 정보를 포함하는 제3 패킷을 상기 수집 서버로부터 수신하는 단계를 더 포함하고,
상기 제3 패킷은 상기 전력 검침 제어 정보를 프로토콜 변환 없이 IP 프레임 내에 삽입함으로써 생성되는 방법.
제13항에 있어서,
상기 제2 패킷 내의 상기 전력 검침 제어 정보를, 프로토콜 변환 없이 근거리 무선 프로토콜 프레임 내에 삽입하여 제4 패킷을 생성하는 단계를 더 포함하는 방법.
제14항에 있어서,
상기 제4 패킷을 근거리 무선 통신 네트워크를 통해 상기 전력량계에게 전송하는 단계를 더 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 제1 패킷은 근거리 무선 프로토콜 프레임을 포함하고,
상기 전력 검침 정보는 프로토콜 변환 없이 상기 근거리 무선 프로토콜 프레임에 포함되는 방법.
제11항에 있어서,
상기 근거리 무선 프로토콜은 지그비(Zigbee) 프로토콜, 블루투스 프로토콜 또는 WiFi(Direct Wireless Fidelity) 프로토콜을 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 원격 검침 프로토콜은 DLMS(Device Language Message Specification or Distribution Line Message Specification)/COSEM(Companion Specification for Energy Metering)을 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 IP는 IPv4(IP Version 4) 또는 IPv6를 포함하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 구내 통신 단말은 게이트웨이인 방법.