KR20170080238A - 전자식 전력량계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전시 통신부에 전압을 공급하기 위한 전자식 전력량계에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량는 계통 전원으로부터 교류 전압을 입력받아 외부 시스템과 통신하는 전자식 전력량계에 있어서, 정전 발생시 상기 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송하는 통신부, 상기 교류 전압을 제1 정류 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부, 상기 제1 정류 직류 전압을 평활화하여 제1 평활 직류 전압으로 변환하는 제1 캐패시터, 상기 제1 평활 직류 전압에 펄스 신호를 인가하여 스위칭 전압으로 변환하는 스위칭 회로, 상기 스위칭 전압의 크기를 조절하는 변압기, 상기 변압기로부터 출력되는 스위칭 전압을 제2 정류 직류 전압으로 변환하는 제2 정류부 및 상기 제2 정류 직류 전압을 평활화하여 제2 평활 직류 전압으로 변환하고 상기 통신부에 상기 제2 평활 직류 전압을 인가하는 제2 캐패시터를 포함하고, 상기 제2 캐패시터는 정전 발생시 상기 제2 평활 직류 전압이 기설정값 이하가 되지 않도록 상기 제2 캐패시터에 저장된 전압을 상기 통신부에 인가한다.

Description

전자식 전력량계{Automatic Meter Reading System}

본 발명은 전자식 전력량계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전시 통신부에 전압을 공급하기 위한 전자식 전력량계에 관한 것이다.

전력량계는 전기 사용량을 측정하는 장치이다. 일반 가정뿐만 아니라 전기를 사용하는 곳이라면 반드시 설치해야 하고 전력량계에서 측정한 전기 사용량을 기준으로 요금이 부과된다.

전력량계는 동작방법에 따라 유도형 전력량계, 전자식 전력량계로 분류된다. 전자식 전력량계와 유도형 전력량계는 가정 및 산업 현장에 설치되어 전기 사용량을 측정한다는 점에서는 그 기능이 동일하다. 그러나, 전자식 전력량계는 유도형 전력량계와는 달리 전력과 관련된 각종 다양한 값들을 측정할 수 있다는 점에서 차이가 있다. 또한, 전자식 전력량계는 최근 급부상하고 있는 원격검침시스템과 접목되어 다양한 부가기능을 제공할 수 있으므로, 국내 보급량이 급격하게 증가하고 있는 추세이다.

위와 같이 전력량계가 기계식에서 전자식으로 진화하면서, 전자식 전력량계의 내부고장이나 입력의 상실 또는 오결선과 같은 외부의 이상상태를 감시하는 자기진단 기능을 기본적으로 탑재하도록 구매규격에 포함하고 있다. 그러나 대부분의 전자식 전력량계는 감시항목과 이벤트 종류만 기술하고 있을 뿐 각각의 이상상황에 대한 판단 알고리즘은 개발되어 있지 않다. 특히, 정전 발생 시에도 불필요한 이벤트가 발생하고 그 상황을 감지하지 못하는 등 자기진단 기능이 제구실을 하지 못하고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 전자식 전력량계가 외부 시스템과 통신하는 모습을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하여 종래의 전자식 전력량계(10)의 문제점을 구체적으로 설명한다. 종래의 전자식 전력량계(10)는 계통 전원으로부터 전압을 입력받아 외부 시스템(20)과 통신한다. 종래의 전자식 전력량계(10)는 정전 발생시 계통 전원으로부터 공급되는 전력이 끊기게 되고 이에 따라 전자식 계량기(10)의 동작이 정지한다. 따라서, 종래의 전자식 전력량계(10)는 정전 발생시 외부 시스템(20)과 통신을 할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 전자식 전력량계(10)는 외부 시스템(20)에서 메시지를 요청한 경우에만 외부 시스템(20)으로 메시지를 전송한다. 이에 따라, 종래의 전자식 전력량계(10)는 정전 발생시 외부 시스템(20)으로 어떠한 메시지도 송신할 수 없어 외부 시스템(20)에서는 통신 불량 원인을 판단할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 종래의 전자식 전력량계(10)는 정전 발생시 동작이 정지하기 때문에 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 대용량 캐패시터를 이용함으로써 정전 발생시 오랫동안 통신부에 전압을 인가하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 정전 발생시 통신부에 전압을 인가함으로써 외부 시스템과 통신 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 정전 발생시 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송함으로써 정전으로 인한 통신 불량이 발생하였는지 여부를 알리는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 정전 발생시 메모리에 전압을 인가함으로써 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 전자식 전력량계는 계통 전원으로부터 교류 전압을 입력받아 외부 시스템과 통신하는 전자식 전력량계에 있어서, 정전 발생시 상기 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송하는 통신부, 상기 교류 전압을 제1 정류 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부, 상기 제1 정류 직류 전압을 평활화하여 제1 평활 직류 전압으로 변환하는 제1 캐패시터, 상기 제1 평활 직류 전압에 펄스 신호를 인가하여 스위칭 전압으로 변환하는 스위칭 회로, 상기 스위칭 전압의 크기를 조절하는 변압기, 상기 변압기로부터 출력되는 스위칭 전압을 제2 정류 직류 전압으로 변환하는 제2 정류부 및 상기 제2 정류 직류 전압을 평활화하여 제2 평활 직류 전압으로 변환하고 상기 통신부에 상기 제2 평활 직류 전압을 인가하는 제2 캐패시터를 포함하고, 상기 제2 캐패시터는 정전 발생시 상기 제2 평활 직류 전압이 기설정값 이하가 되지 않도록 상기 제2 캐패시터에 저장된 전압을 상기 통신부에 인가하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 대용량 캐패시터를 이용함으로써 정전 발생시 오랫동안 통신부에 전압을 인가하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 통신부에 전압을 인가함으로써 외부 시스템과 통신 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송함으로써 정전으로 인한 통신 불량이 발생하였는지 여부를 알리는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 메모리에 전압을 인가함으로써 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장하는 효과가 있다.

도 1은 종래의 전자식 전력량계가 외부 시스템과 통신하는 모습을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 공급부의 구성을 도시한 회로도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리를 더 포함하는 전압 공급부의 일부를 도시한 도면.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계(100)는 통신부(110), 전압 공급부(120), 메모리(130) 및 계량기 동작부(140)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 전자식 전력량계(100)는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전압 공급부(120)의 구성을 도시한 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(128)를 더 포함하는 전압 공급부(120)의 일부를 도시한 도면이다. 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계(100)를 설명하도록 한다.

통신부(110)는 정전 발생시 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송할 수 있다. 외부 시스템은 자동원격검침(Automated Meter Reading; AMR) 시스템 또는 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 시스템일 수 있다. 푸시 메시지는 정전 여부, 정전 발생 위치, 정전 시간 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 통신부(110)는 푸시 메시지를 외부 시스템에 전송함으로써 정전으로 인한 통신 불량이 발생하였는지 여부를 알릴 수 있다.

전압 공급부(120)는 계통 전원으로부터 교류 전압(130)을 입력받아 통신부(110), 메모리(130) 또는 계량기 동작부(140)에 직류 전압을 공급할 수 있다. 일 실시예로 전압 공급부(120)는 제1 정류부(121), 제1 캐패시터(122), 스위칭 회로(123), 변압기(124), 제2 정류부(125), 제2 캐패시터(126), 피드백 회로(127) 및 배터리(128)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 전압 공급부(120)에 대하여 구체적으로 설명하면, 먼저 제1 정류부(121)는 교류 전압(130)을 제1 정류 직류 전압(131)으로 변환할 수 있다. 제1 정류부(121)는 전류를 한 방향으로 흐르게 하는 성질을 가진 회로소자일 수 있고, 일 실시예로 브릿지 다이오드일 수 있다. 제1 정류부(121)는 교류 전압(130)의 극성이 순방향인 동안은 전류가 흐르게 하고 역방향인 동안은 전류를 차단하여 교류 전압(130)을 제1 정류 직류 전압(131)으로 변환할 수 있다.

제1 캐패시터(122)는 제1 정류 직류 전압(131)을 평활화하여 제1 평활 직류 전압(132)으로 변환할 수 있다. 평활화는 데이터에 노이즈나 불연속 구간 등이 있을 때, 노이즈나 불연속 구간을 약하게 하거나 제거하여 매끄럽게 하는 조작 방법이다. 제1 캐패시터(122)는 제1 정류 직류 전압(131) 중 고주파 성분은 접지부 쪽으로 통과시키고, 직류 성분 및 저주파만 출력하여 제1 평활 직류 전압(132)으로 변환할 수 있다.

스위칭 회로(123)는 상기 제1 평활 직류 전압(132)에 펄스 신호를 인가하여 스위칭 전압(133)으로 변환할 수 있다. 펄스 신호는 아주 짧은 시간 동안에 큰 진폭을 내는 전압 또는 전류이다. 일 실시예로 스위칭 회로(123)는 제1 평활 직류 전압(132)을 온(On) 상태 또는 오프(Off) 상태로 조절함으로써 제1 평활 직류 전압(132)을 스위칭 전압(133)으로 변환할 수 있다. 스위칭 회로(123)가 제1 평활 직류 전압(132)을 스위칭 전압(133)으로 변환하는 이유는 변압기(124)를 통해 전압을 전달하기 위함이다.

변압기(124)는 상기 스위칭 전압(133)의 크기를 조절할 수 있다. 변압기(124)는 스위칭 전압(133)의 크기를 증압 또는 감압할 수도 있고, 그대로 전달할 수도 있다. 변압기(124)가 스위칭 전압(133)의 크기를 증압 또는 감압하는 이유는 통신부(110), 메모리(130) 또는 계량기 동작부(140)에 적정 전압을 인가하기 위함이다.

제2 정류부(125)는 상기 변압기(124)로부터 출력되는 스위칭 전압(134)을 제2 정류 직류 전압(135)으로 변환할 수 있다. 제2 정류부(125)는 전류를 한 방향으로 흐르게 하는 성질을 가진 회로소자일 수 있고, 일 실시예로 파워 다이오드일 수 있다. 제2 정류부(125)는 교류 전압(130)의 극성이 순방향인 동안은 전류가 흐르게 하고 역방향인 동안은 전류를 차단하여 변압기(124)로부터 출력되는 스위칭 전압(134)을 제2 정류 직류 전압(135)으로 변환할 수 있다.

제2 캐패시터(126)는 제2 정류 직류 전압(135)을 평활화하여 제2 평활 직류 전압(136)으로 변환하고 상기 통신부(110)에 상기 제2 평활 직류 전압(136)을 인가할 수 있다. 제2 캐패시터(126)는 제2 정류 직류 전압(135) 중 고주파 성분은 접지부 쪽으로 통과시키고, 직류 성분 및 저주파만 출력하여 제2 평활 직류 전압(136)으로 변환할 수 있다.

계량기 동작부(140)는 전력량 측정, 자기 감지, 도전 감지, 전력 품질 측정 등을 할 수 있다. 제2 캐패시터(126)는 계량기 동작부(140)가 상술한 기능을 할 수 있도록 제2 평활 직류 전압(136)을 인가할 수 있다.

다시 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 정전 발생시 통신부(110)에 전압을 공급하는 과정을 설명하도록 한다.

제2 캐패시터(126)는 정전 발생시 상기 제2 평활 직류 전압(136)이 기설정값 이하가 되지 않도록 상기 제2 캐패시터(126)에 저장된 전압을 상기 통신부(110)에 인가할 수 있다. 정전 발생시 계통 전원으로부터 입력되는 교류 전압(130)이 0V이므로 제2 캐패시터(126)는 제2 캐패시터(126)에 저장된 전압을 통신부(110)에 인가함으로써 통신부(110)가 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송하게 할 수 있다. 기설정값은 통신부(110)가 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송할 수 있는 전압 값이고 일 실시예로 5V일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계(100)는 상기 제2 평활 직류 전압(136)의 크기를 상기 스위칭 회로(123)에 전송하는 피드백 회로(127)를 더 포함할 수 있다. 정전 발생시 제2 캐패시터(126)에 저장된 전압이 모두 소모되면 제2 평활 직류 전압(136)의 크기가 감소하여 통신부(110)가 푸시 메시지를 전송할 수 없다. 따라서, 피드백 회로(127)는 제1 캐패시터(122)에 저장된 전압을 이용하기 위하여 제2 평활 직류 전압(136)의 크기를 스위칭 회로(123)에 전송한다.

그 다음 스위칭 회로(123)는 제2 평활 직류 전압(136)이 기설정값 이하가 되면 상기 제1 캐패시터(122)에 저장된 전압을 스위칭 전압(133)으로 변환할 수 있다. 또한, 스위칭 회로(123)는 제2 평활 직류 전압(136)이 기설정값 이하가 되면 펄스 신호 간격을 조절함으로써 더 많은 전력을 전달할 수 있다. 스위칭 회로(123)는 펄스 신호 간격을 좁게 함으로써 단위 시간당 공급 전력을 더 많이 전달할 수 있다. 스위칭 회로(123)는 펄스 신호 간격을 넓게 함으로써 단위 시간당 공급 전력을 더 적게 전달할 수 있다.

그 다음 변압기(124)는 스위칭 전압(133)의 크기를 조절하여 전달하고 제2 정류부(125)는 변압기(124)로부터 출력되는 스위칭 전압(134)을 제2 정류 직류 전압(135)으로 변환한다. 제2 캐패시터(126)는 제2 정류 직류 전압(135)을 평활화하여 제2 평활 직류 전압(136)으로 변환하고 통신부(110)에 제2 평활 직류 전압(136)을 인가한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자식 전력량계(100)는 정전 발생시 통신부(110)에 제2 평활 직류 전압(136)을 인가하는 시간을 지속시키기 위하여 대용량 전해 캐패시터를 이용할 수 있다. 즉, 제1 캐패시터(122) 또는 제2 캐패시터(126)는 대용량 전해 캐패시터일 수 있다. 또한, 제2 캐패시터(126)와 통신부(110) 사이에 연결되는 슈퍼 캐패시터 또는 배터리를 더 포함할 수 있다. 도 4를 참조하면, 제2 캐패시터(126)와 통신부(110) 사이에 배터리가 있고, 정전 발생시 배터리가 통신부(110)에 전압을 인가함으로써, 통신부(110)는 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송할 수 있다.

일 실시예로 메모리(130)는 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장할 수 있고, 상기 제2 캐패시터(126)는 상기 메모리(130)에 상기 제2 평활 직류 전압(136)을 인가할 수 있다. 정전 발생시 계통 전원으로부터 입력되는 교류 전압(130)이 0V이므로 정전 발생시의 전력량 또는 계측 데이터가 손실될 수 있다. 메모리(130)는 전력량 또는 계측 데이터의 손실을 방지하기 위하여 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장하며 이를 정전 작업이라 한다. 제2 캐패시터(126)는 메모리(130)가 정전 작업을 수행할 수 있도록 정전 작업 동안 제2 평활 직류 전압(136)을 인가한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 대용량 캐패시터를 이용함으로써 정전 발생시 오랫동안 통신부에 전압을 인가하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 통신부에 전압을 인가함으로써 외부 시스템과 통신 가능하도록 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송함으로써 정전으로 인한 통신 불량이 발생하였는지 여부를 알리는 효과가 있다. 또한, 본 발명에 의하면 정전 발생시 메모리에 전압을 인가함으로써 정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장하는 효과가 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 전자식 전력량계
110 : 통신부
120 : 전압 공급부
130 : 메모리
140 : 계량기 동작부

Claims (7)

1. 계통 전원으로부터 교류 전압을 입력받아 외부 시스템과 통신하는 전자식 전력량계에 있어서,
   정전 발생시 상기 외부 시스템에 푸시 메시지를 전송하는 통신부;
   상기 교류 전압을 제1 정류 직류 전압으로 변환하는 제1 정류부;
   상기 제1 정류 직류 전압을 평활화하여 제1 평활 직류 전압으로 변환하는 제1 캐패시터;
   상기 제1 평활 직류 전압에 펄스 신호를 인가하여 스위칭 전압으로 변환하는 스위칭 회로;
   상기 스위칭 전압의 크기를 조절하는 변압기;
   상기 변압기로부터 출력되는 스위칭 전압을 제2 정류 직류 전압으로 변환하는 제2 정류부; 및
   상기 제2 정류 직류 전압을 평활화하여 제2 평활 직류 전압으로 변환하고 상기 통신부에 상기 제2 평활 직류 전압을 인가하는 제2 캐패시터를 포함하고
   상기 제2 캐패시터는
   정전 발생시 상기 제2 평활 직류 전압이 기설정값 이하가 되지 않도록 상기 제2 캐패시터에 저장된 전압을 상기 통신부에 인가하는 전자식 전력량계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 평활 직류 전압의 크기를 상기 스위칭 회로에 전송하는 피드백 회로를
   더 포함하고
   상기 스위칭 회로는
   정전 발생시 상기 제2 평활 직류 전압이 기설정값 이하가 되면 상기 제1 캐패시터에 저장된 전압을 스위칭 전압으로 변환하는 전자식 전력량계.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 캐패시터 또는 상기 제2 캐패시터는
   대용량 전해 캐패시터인
   전자식 전력량계.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 캐패시터와 상기 통신부 사이에 연결되는 슈퍼 캐패시터 또는 배터리를
   더 포함하는 전자식 전력량계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 푸시 메시지는
   정전 여부, 정전 발생 위치 및 정전 시간 중 하나 이상을 포함하는
   전자식 전력량계.
   
6. 제1항에 있어서,
   정전 발생시 전력량 또는 계측 데이터를 저장하는 메모리를
   더 포함하는 전자식 전력량계.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 캐패시터는
   상기 메모리에 상기 제2 평활 직류 전압을 인가하는 전자식 전력량계.
   

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