KR20150004220A - Ａｍｉ 시스템의 통신 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자식 전력량계와 Slave 모뎀의 통신 방식과 데이터집중장치와 Slave 모뎀의 통신 방식을 분리함으로써, 데이터집중장치에서 전자식 전력량계의 검침 데이터를 취득하는 시간을 단축하고 통신 네트워크의 오류 처리 방식을 효과적으로 개선할 수 있는 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 수용가 측의 전력 사용량을 측정하는 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 전송하도록 요청하며, 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 AMI 서버로 전송하는 데이터집중장치; 및 상기 데이터집중장치의 검침 데이터 요청에 따라 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 취득 및 저장하고, 상기 저장된 검침 데이터를 상기 데이터집중장치로 전달하는 Slave 모뎀을 포함한다.

Description

ＡＭＩ 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법{Communication Device and Method for AMI(Advanced Metering Infrastructure) System}
본 발명은 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자식 전력량계와 Slave 모뎀의 통신 방식과 데이터집중장치와 Slave 모뎀의 통신 방식을 분리함으로써, 데이터집중장치에서 전자식 전력량계의 검침 데이터를 취득하는 시간을 단축하고 통신 네트워크의 오류 처리 방식을 효과적으로 개선할 수 있는 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
AMI(Advanced Metering Infrastructure;지능형 전력계량 인프라)는 전력 생산자와 소비자간 양방향 정보 교환을 위한 통신 인프라를 의미하며, 수용가에 설치된 전자식 전력량계의 검침 데이터를 원격에서 취득함과 동시에, 해당 정보를 상위 시스템에서 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가에게 제공한다.
이러한 AMI 시스템은 Smart Grid 구축을 위한 기본적인 인프라이며, 전 세계적으로 관련 연구개발 및 투자가 활발히 진행 중에 있다. 국내에서도 약 55만호 저압 고객에 대한 AMI 시스템이 기 구축되어 현재 운용 중에 있으며, 특히 KEPCO는 향후 8년간 1.7조를 투자하여 오는 2020년까지 2,194만호 전체 저압고객(KEPCO 고객)에 대해 AMI 시스템 구축을 완료하겠다는 계획을 발표하는 등 보급 사업을 본격화하고 있다.
이와 같은 통상의 AMI 시스템에서는 수용가 측에 설치된 전자식 전력량계의 검침 데이터를 AMI용 Slave 모뎀과 Master 모뎀을 이용하여 데이터집중장치(Data Concentration Unit; DCU)에서 수집한 후 AMI 서버로 전송하게 된다.
여기서, AMI 서버는 데이터집중장치, Slave 모뎀, Master 모뎀, 전자식 전력량계 등 AMI 시스템을 구성하는 각종 장치를 관리하고, 검침 데이터를 저장/분석/처리하며, IHD(In Home Display;수용가 에너지정보 표시장치)를 통하여 각 수용가에게 상기 검침 데이터를 제공한다. 또한, 데이터집중장치는 AMI 시스템에 있어서 수용가 측 전자식 전력량계의 검침 데이터를 수집하는 장치이며, 전자식 전력량계는 수용가의 각종 전기 사용량을 계측하여 검침 데이터를 생성 및 저장하고 통신을 통해 해당 검침 데이터를 제공하는 전기 계량기이다.
그런데, 상기와 같은 종래의 AMI 시스템은 데이터집중장치와 Slave 모뎀 사이에 고속 PLC(Power Line Communication;전력선 통신) 통신 방식을 적용하고, Slave 모뎀과 전자식 전력량계 사이에 IR(Infra Red, 표준형 전자식 전력량계) 또는 RS485(E-Type, G-Type 전자식 전력량계) 통신 방식을 적용하므로, 상기 데이터집중장치와 전자식 전력량계 사이의 통신 방식은 물리적으로 서로 다른 두 가지의 통신 방식이 결합된 구조를 지니고 있다. 즉, 고속의 PLC 통신망과 상대적으로 저속인 IR 또는 RS485 통신망이 1:1로 직결된 통신 구조를 갖기 때문에, 실제 데이터집중장치와 전자식 전력량계간의 통신 속도는 IR이나 RS485 통신 속도에 종속될 수밖에 없어 AMI 시스템의 통신 대역폭을 효과적으로 사용할 수 없게 된다.
또한, 상기 데이터집중장치와 전자식 전력량계 간의 논리적인 통신 방식에는 1:1 연결에 적합한 HDLC(High Level Data Link Control) 프로토콜을 사용함에 따라 polling 방식의 프로세스만 적용할 수 있으므로, 검침해야 할 전자식 전력량계의 개수만큼 polling 프로세스를 순차적으로 생성 및 처리해야 하는 비효율적인 통신 방식을 적용할 수밖에 없다. 이에 따라, 데이터집중장치에서 전자식 전력량계의 응답을 대기하는 지연 시간을 각각의 polling 프로세스마다 고려해야 하므로, 검침 데이터의 적시성(하나의 데이터집중장치에 연결된 모든 전자식 전력량계의 검침 데이터를 정해진 시간-일반적으로 15분 이내에 모두 취득할 수 있는지를 나타내는 성능 지표)에 심각한 문제를 끼칠 수 있다.
더하여, 종래의 AMI 시스템은 데이터집중장치와 전자식 전력량계의 통신에 있어 매 HDLC(High Level Data Link Control) 패킷의 전송 시마다 Timeout 프로세스를 생성하고 해당 Timeout까지 응답이 없을 경우 최초 HDLC 통신 연결을 개시하는 SNRM(Set Normal Response Mode) 패킷부터 재전송하는 오류 처리 방식을 사용하고 있어, 통신 오류 처리의 효율성이 현저하게 저하되는 문제점이 있다.
국내 등록특허 제10-1006905호 국내 공개특허 제10-2012-0131539호
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술을 개선하기 위하여 개발된 것으로, 전자식 전력량계와 Slave 모뎀의 통신 방식과 Slave 모뎀과 데이터집중장치의 통신 방식을 분리함으로써, 데이터집중장치에서 전자식 전력량계의 검침 데이터를 취득하는 시간을 단축하고 통신 네트워크의 오류 처리 방식을 효과적으로 개선할 수 있도록 하는 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수용가 측의 전력 사용량을 측정하는 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 전송하도록 요청하며, 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 AMI 서버로 전송하는 데이터집중장치; 및 상기 데이터집중장치의 검침 데이터 요청에 따라 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 취득 및 저장하고, 상기 저장된 검침 데이터를 상기 데이터집중장치로 전달하는 Slave 모뎀을 포함하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 Slave 모뎀이 상기 데이터집중장치 및 상기 전자식 전력량계와 서로 다른 통신 방식으로 데이터를 송수신하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 Slave 모뎀과 상기 데이터집중장치가 PLC 통신을 통해 데이터를 송수신하고, 상기 Slave 모뎀과 상기 전자식 전력량계가 IR 또는 RS485 통신을 통해 데이터를 송수신하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 데이터집중장치와 검침 데이터를 송수신하는 제1 통신부; 상기 전자식 전력량계와 검침 데이터 송수신을 위한 제2 통신부; 상기 전자식 전력량계로부터 수신한 검침 데이터를 저장하는 메모리; 및 상기 데이터집중장치의 검침 데이터 요청에 따라 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 상기 제2 통신부를 통해 수신하고, 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터 수신이 완료되면 상기 메모리에 저장하며, 상기 저장된 검침 데이터를 상기 제1 통신부를 통해 상기 데이터집중장치로 전송하는 제어부로 이루어진 Slave 모뎀을 포함하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 데이터집중장치로부터 IP를 할당 받기 위한 IP 설정부; 및 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 취득하기 위한 HDLC 프로토콜 기반의 DLMS/COSEM(Data Language Message Specification/Companion Specification for Energy Metering) 처리부를 더 구비하는 Slave 모뎀을 포함하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 복수의 Slave 모뎀에 검침 데이터 요청을 브로드캐스팅(Broadcasting)하고, 상기 Slave 모뎀으로부터 전송되는 검침 데이터를 병렬로 처리하는 데이터집중장치를 포함하는 AMI 시스템의 통신 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 데이터집중장치가 Slave 모뎀으로 검침을 요청하는 단계; Slave 모뎀이 전자식 전력량계와 통신하여 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 취득하는 단계; 및 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터의 취득이 완료되면 상기 검침 데이터를 저장하고, 저장된 검침 데이터를 데이터집중장치로 전송하는 단계를 포함하는 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 검침 데이터를 취득하는 단계에서 상기 Slave 모뎀과 전자식 전력량계에서 통신 오류가 발생하면 상기 전자식 전력량계가 상기 Slave 모뎀의 요청에 따라 오류가 발생한 데이터를 재전송하는 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법을 제공한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어방법에 의하면, 데이터집중장치와 Slave 모뎀 간에는 PLC 등 고속 네트워크 통신에 적합한 다중 프로세스를 적용할 수 있는 통신 방식을 사용하고, Slave 모뎀과 전자식 전력량계 간에는 종전과 같이 IR 또는 RS485 기반의 저속 1:1 직렬통신에 적합한 HDLC 프로토콜을 사용토록 분리함으로써, 종전에 비해 검침 데이터를 취득하는 시간을 획기적으로 단축할 수 있으며, 통신 오류가 발생했을 때 이를 PLC 등 고속 네트워크 통신 구간과 IR 또는 RS485 통신 구간으로 분리하여 처리할 수 있기 때문에 AMI 시스템의 통신 오류 처리 성능을 개선할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템의 통신 장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 Slave 모뎀의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템 통신 장치의 데이터 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이하, 본 발명에 따른 AMI 시스템의 통신 장치 및 이의 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 AMI 시스템의 통신 장치를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 AMI 시스템의 통신 장치는 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버(10), 수용가 측의 검침 데이터를 전송하도록 요청하는 데이터집중장치(20), Slave 모뎀(30) 및 전자식 전력량계(40, 50, 60)를 포함한다.
데이터집중장치(Data Concentration Unit; DCU)(20)는 Slave 모뎀(30)으로 검침 데이터 요청신호를 전송하고, Slave 모뎀(30)으로부터 검침 데이터를 수집하며, 상기 수집된 검침 데이터를 AMI 서버(10)로 전송한다. 이때, 데이터집중장치(20)는 다수의 Slave 모뎀(30)과 데이터를 송수신할 수 있도록 Master 모뎀(21)을 구비한다. 이러한 데이터집중장치(20)는 Slave 모뎀(30)과 고속 PLC(Power Line Communication) 등의 통신 방식을 통해 데이터를 송수신한다.
또한, 상기 데이터집중장치(20)는 복수의 Slave 모뎀(30)이 연결된 경우 복수의 Slave 모뎀(30)에 검침 데이터 요청신호를 브로드캐스팅(Broadcasting)한 후, 각각의 Slave 모뎀(30)으로부터 전송되는 검침 데이터를 병렬로 처리한다.
본 실시 예에서는 데이터집중장치(20)와 Slave 모뎀(30) 사이의 통신방식으로 PLC 통신방식을 사용하는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 사용자의 필요에 따라 무선 상용망(Wifi, Wibro, 3G/4G) 등을 적용할 수도 있다.
Slave 모뎀(30)은 데이터집중장치(20)의 요청에 따라 전자식 전력량계(40, 50, 60)로부터 검침 데이터 취득을 개시하고, 전자식 전력량계(40, 50, 60)로부터의 검침 데이터 취득이 완료되면 이를 저장한 후 해당 검침 데이터를 데이터집중장치(20)로 전송한다.
이러한, Slave 모뎀(30)은 데이터집중장치(20) 및 전자식 전력량계(40, 50, 60)와 서로 다른 통신 방식으로 연결되어 검침 데이터를 송수신한다. 예를 들어 Slave 모뎀(30)은 데이터집중장치(20)와 PLC 통식 방식을 통해 데이터를 송수신하고, 전자식 전력량계(40, 50, 60)와 IR 또는 RS485 통신 방식을 통해 데이터를 송수신한다. 본 실시 예에 따른 Slave 모뎀(30)은 전자식 전력량계(40, 50, 60) 중 표준형 전자식 전력량계(40)와 IR(적외선) 통신 방식으로 데이터를 송수신하고, E-Type 전자식 전력량계(50) 또는 G-Type 전자식 전력량계(60)와 RS485 통신 방식을 통해 데이터를 송수신한다.
이를 위하여, 본 실시 예에 따른 Slave 모뎀(30)은 제1 통신부(31), 제2 통신부(32), 메모리(33), 제어부(34), IP 설정부(35) 및 DLMS/COSEM 처리부(36)를 포함한다.
Slave 모뎀(30)은 제1 통신부(31)가 데이터집중장치(20)의 Master 모뎀(21)과 연계되어 데이터를 송수신하고, 제2 통신부(32)가 전자식 전력량계(40, 50, 60)와 연계되어 데이터를 송수신한다. 이때, 제2 통신부(32)는 전자식 전력량계(40, 50, 60)와의 통신을 위하여 HDLC 프로토콜을 처리한다.
또한, Slave 모뎀(30)은 DLMS/COSEM 처리부(36)를 통해 전자식 전력량계(40, 50, 60)에서 수신한 검침 데이터를 처리하며, 상기 검침 데이터를 메모리(33)에 저장한다.
또한, Slave 모뎀(30)의 제어부(34)는 데이터집중장치(20)의 검침 데이터 요청에 따라 제2 통신부(32)를 통해 전자식 전력량계(40, 50, 60)로 연결 요청신호를 발생하고 전자식 전력량계(40, 50, 60)로부터 전송되는 검침 데이터를 수신하여 메모리(33)에 저장한다. 그리고 제어부(34)는 전자식 전력량계(40, 50, 60)로부터 검침 데이터 수신을 완료하면 메모리(33)에 저장한 검침 데이터를 제1 통신부(31)를 통해 데이터집중장치(20)로 전송한다.
더하여, 제어부(34)는 제2 통신부(32)와 전자식 전력량계(40, 50, 60)가 검침 데이터를 전송하는 중 통신 오류가 발생하면 전자식 전력량계(40, 50, 60)로 오류가 발생한 데이터에 대하여 재전송을 요청한다.
한편, 본 실시 예에 따른 Slave 모뎀(30)은 IP 설정부(35)를 통해 데이터집중장치(20)로부터 IP를 할당 받게 되고, 이를 통해 하나의 데이터집중장치(20)에 복수로 연결된 IP 네트워크를 형성함으로써 데이터를 송수신하게 된다. 이로 인하여 복수의 Slave 모뎀(30)에서 메모리(33)에 저장된 검침 데이터를 하나의 데이터집중장치(20)로 동시에 전송할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법을 도 3 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에 따른 AMI 시스템의 통신 장치 제어방법은 데이터집중장치(20)가 Slave 모뎀(30)으로 검침을 요청한다(S10). 검침 요청단계(S10)에서는 데이터집중장치(20)가 연결된 모든 Slave 모뎀(30)으로 검침요청을 브로드캐스팅(Broadcasting)한다.
이후, Slave 모뎀(30)에서는 도 3의 Slave 모뎀(30)과 전자식 전력량계(40, 50, 60)간에 도시된 HDLC 프로토콜 통신 절차에 따라 검침 데이터를 취득한다(S20).
그리고 Slave 모뎀(30)과 전자식 전력량계(40, 50, 60)가 검침 데이터를 송수신하는 과정 중 Slave 모뎀(30)은 통신 오류가 발생하였는가를 판단하여(S30), 통신 오류가 발생하면 해당 오류 발생 데이터에 대하여 재전송을 요청한다(S40).
또한, 통신 오류가 발생하지 않으면 Slave 모뎀(30)이 전자식 전력량계(40, 50, 60)로부터의 데이터 전송이 완료되었는가를 판단하여(S50), 검침 데이터의 전송이 완료되면 메모리(33)에 검침 데이터를 저장하고(S51), 검침 데이터를 데이터집중장치(20)로 전송한다(S60). 이때, 데이터 전송이 완료되지 않으면 S20을 수행한다.
또한, 검침 데이터를 데이터집중장치(20)로 전송하는 단계(S60)에서는 데이터집중장치(20)가 Slave 모뎀(30)으로부터 전송되는 검침 데이터를 병렬로 처리한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : AMI 서버 20 : 데이터집중장치
21 : Master 모뎀 30 : Slave 모뎀
31 : 제1 통신부 32 : 제2 통신부
33 : 메모리 34 : 제어부
35 : IP 설정부 36 : DLMS/COSEM 처리부
40 : 전자식 전력량계(표준형) 50 : 전자식 전력량계(E-Type)
60 : 전자식 전력량계(G-Type)

Claims (8)

  1. 수용가 측의 전력 사용량을 측정하는 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 전송하도록 요청하며, 상기 전자식 전력량계의 검침 데이터를 AMI 서버로 전송하는 데이터집중장치; 및
    상기 데이터집중장치의 검침 데이터 요청에 따라 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 취득 및 저장하고, 상기 저장된 검침 데이터를 상기 데이터집중장치로 전송하는 Slave 모뎀;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Slave 모뎀은 상기 데이터집중장치 및 상기 전자식전력량계와 서로 다른 통신 방식으로 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 Slave 모뎀은 상기 데이터집중장치와 PLC 통신을 통해 데이터를 송수신하고, 상기 전자식 전력량계와 IR 또는 RS485 통신을 통해 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 Slave 모뎀은,
    상기 데이터집중장치와 검침 데이터를 송수신하는 제1 통신부;
    상기 전자식 전력량계와 데이터 송수신을 위한 제2 통신부;
    상기 전자식 전력량계로부터 수신하는 검침 데이터를 저장하는 메모리; 및
    상기 데이터집중장치의 검침 데이터 요청에 따라 상기 전자식전력량계의 검침 데이터를 상기 제2 통신부를 통해 수신하고, 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터 수신이 완료되면 상기 메모리에 저장하며, 상기 저장된 검침 데이터를 상기 제1 통신부를 통해 상기 데이터집중장치로 전송하는 제어부;
    를 포함 하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 Slave 모뎀은
    상기 데이터집중장치로부터 IP를 할당 받기 위한 IP 설정부; 및
    상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 취득하기 위한 HDLC 프로토콜 기반의 DLMS/COSEM 처리부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 데이터집중장치는 복수의 Slave 모뎀에 검침 데이터 요청을 브로드캐스팅(Broadcasting)하고, 상기 Slave 모뎀으로부터 전송되는 검침 데이터를 병렬로 처리하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치.
  7. 데이터집중장치가 Slave 모뎀으로 검침을 요청하는 단계;
    Slave 모뎀이 상기 전자식 전력량계와 통신하여 상기 전자식 전력량계로부터 검침 데이터를 취득하는 단계; 및
    상기 전자식 전력량계로부터 상기 검침 데이터의 취득이 완료되면 상기 검침 데이터를 저장하고, 저장된 검침 데이터를 데이터집중장치로 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검침 데이터를 취득하는 단계에서 상기 Slave 모뎀과 상기 전자식 전력량계에서 통신 오류가 발생하면 상기 전자식 전력량계가 상기 Slave 모뎀의 요청에 따라 오류가 발생한 데이터를 재전송 하는 것을 특징으로 하는 AMI 시스템의 통신 장치 제어 방법.
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