KR20190036752A - 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 검침 인프라와 스마트 플러그를 결합하여 자동 부하 제어 기술이 가능하도록 하여 전기 소비자의 수요자원 거래(DR; Demanded Response) 적용이 가능하면서도, 전력 수요 자원 확보 및 전력 에너지 감축에 기여할 수 있는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템에 관한 것이다.

Description

스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템{AMI system based on smart plug}

본 발명은 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격 검침 인프라와 스마트 플러그를 결합하여 자동 부하 제어 기술이 가능하도록 하여 전기 소비자의 수요자원 거래(DR; Demanded Response) 적용이 가능하면서도, 전력 수요 자원 확보 및 전력 에너지 감축에 기여할 수 있는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 과학기술이 발전함에 따라 인간이 수행하던 일들을 자동화하거나 기계를 통해 수행하는 현상이 일반화되고 있다. 이중에서, 원격 검침은 각 가정이나 사무실 등에서 사용하는 수도, 전기, 가스 등의 사용량을 검침원을 보내지 않고서도 자동으로 계량하기 위한 원격검침(Advanced Metering Infrastructure, AMI)기술을 포함한다.

이러한 원격검침 인프라 시스템은 기본적으로 수용가의 에너지 사용을 관리하여 에너지의 효율적인 사용이 가능하도록 하기 위한 목적으로 주로 수용가의 수요 전력에 관한 정보를 수집하고 있다.

한편, 이러한 원격검침 인프라 시스템에 있어 전기 소비자의 수요자원 거래(DR; Demanded Response) 참여를 위해서는 IOT 기반의 홈네트워크 기술과 수요자원 제어용 디바이스가 현재 요원한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 원격 검침 인프라와 스마트 플러그를 결합하여 자동 부하 제어 기술이 가능하도록 하여 전기 소비자의 수요자원 거래(DR; Demanded Response) 적용이 가능하면서도, IOT 기반의 홈네트워크 기술과 수요자원 제어용 디바이스가 결합되어 전력 수요 자원 확보 및 전력 에너지 감축에 기여할 수 있는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 표준 DR, 중소형 DR 시장에 적용이 가능하면서도, AMI 시스템과 상호 호환이 가능하여 글로벌 사업화가 가능한 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명에 의한 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템은, 다수의 에너지 부하기기가 설치되어 있는 다수의 수용가; 상기 수용가의 각 에너지 부하기기에 연결되어 에너지 부하기기의 전력량을 제어하는 스마트 플러그; 각 에너지 부하기기의 전력 사용량과 작동상태 정보를 포함하는 검침정보를 생성하는 스마트 미터; 상기 스마트 미터부터 상기 수용가의 전력 사용량과 작동상태를 수집하고, 전력 제어 명령을 상기 스마트 미터로 전송하는 데이터 집중 장치(DCU); 및 전력수급 비상발생시 설정된 전력제어 스케줄에 따라 상기 수용가를 선택하여 전력제어 명령을 발생시켜 상기 데이터 집중 장치를 통해 출력하여 상기 스마트 플러그의 전원부를 통해 각 에너지 부하기기의 전력량을 제어하도록 하는 전력 제어서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 스마트 플러그는, 각 에너지 부하기기로 공급되는 전원의 공급을 스위칭하는 릴레이부를 포함하는 스위칭부; 및 안테나와 무선통신을 통하여 상기 전력 제어서버와 교환되는 전력 제어 명령에 따라서 전력 제어부인 전원부를 통하여 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하여 각 에너지 부하기기의 전력의 소모를 최소화하기 위하여 온과 오프를 반복하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

또한, 상기 스마트 플러그의 제어부는 상기 전력 제어서버의 전력 제어 명령인 전력 수요 감축 명령(전력 제어 스케쥴)에 따라 스마트 플러그에서 사용되는 전력의 소모를 최소화하도록 주기적으로 온되는 스탠바이모드(Standby mode)를 사용하여 상기 안테나를 통한 무선통신을 제어함이 바람직하다.

또한, 상기 스마트 미터는 상기 수용가에 설치되어 전력 사용량을 측정하여 제공하며, 상기 전력 제어서버로부터의 전력제어 명령을 입력받아 상기 스마트 플러그로 전달하여 상기 스마트 플러그의 전원부를 단속하여 스마트 플러그에서 사용되는 전력의 소모를 최소화함이 바람직하다.

또한, 상기 스마트 미터에서 검침되는 검침 정보는 에너지 부하기기의 유효전력량, 무효전력량, 역율, ID, 검침 시간일 수 있다.

또한, 원격검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI) 시스템에서 다양한 통신망을 이용하여 상기 수용가에 설치된 상기 스마트 미터로부터 계측된 수용가의 전력사용량을 수집하여 고객별로 과금하고 분석함이 바람직하다.

또한, 상기 스마트 미터는 데이터 집중 장치와의 전력선 통신방식을 통해 전력 사용량의 검침결과 및 작동상태를 제공하며, 상기 AMI 서버로부터 운영관련 정보를 원격으로 수신받아 업데이트함이 바람직하다.

또한, 상기 데이터 집중 장치는 과부하 상태에서, 스마트 미터와 전력선 통신방식으로 통신하면서, 각 수용가에서 사용하는 전력 사용량의 합이 변압기의 기준전력량의 임계치에 도달할 경우 전력제어 명령(감축 명령)을 스마트 미터로 전송함으로써 스마트 플러그를 작동시켜 상기 스마트 플러그의 전원부를 단속함이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템에 의하면, 원격 검침 인프라와 스마트 플러그를 결합하여 자동 부하 제어 기술이 가능하도록 하여 전기 소비자의 수요자원 거래(DR; Demanded Response) 적용이 가능하면서도, 전력 수요 자원 확보 및 전력 에너지 감축에 기여할 수 있는 효과가 있다.

또한, 표준 DR 및 중소형 DR 시장에 적용이 가능하면서도, AMI 시스템과 상호 호환이 가능하여 글로벌 사업화이 가능한 장점도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 흐름 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 스마트 플러그의 회로도이다.

본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안된다.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 흐름 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템의 스마트 플러그의 회로도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템(100)은, 에너지 부하기기가 설치되어 있는 다수의 수용가(10); 스마트 플러그(20); 스마트 미터(스마트 전력량계)(30); 데이터 집중 장치(DCU)(40); 및 전력 제어서버(50)를 포함하여 구성된다.

상기 수용가(10)는 가정이나 상가 등에 구비되어 있는 TV, 냉장고, 세탁기, 컴퓨터 등과 같은 에너지 부하기기가 설치되어 있는 곳이다.

상기 스마트 플러그(20)는 상기 수용가(10)의 각 에너지 부하기기에 연결되어 해당 에너지 부하기기의 전력량을 제어(온오프 제어)하는 역할을 수행한다.

즉, 상기 스마트 플러그(20)는 상기 전력 제어서버(50)의 전력 제어 명령(수요 감축 명령)에 따라 연결된 각각의 에너지 부하기기의 온오프(on/off) 제어를 수행할 수 있다.

상기 스마트 플러그(20)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 스위칭부(21), 릴레이부(22), 안테나(23), 제어부(24) 및 전원부(25)를 포함한다.

상기 스위칭부(21)는 각 에너지 부하기기로 공급되는 AC 전원을 스위칭하는데 바람직하게는 AC 전원의 공급을 스위칭하는 릴레이(Relay)(22)를 포함함이 바람직하다.

상기 제어부(24)는 PLC로서 안테나(24)와 무선통신을 통하여 외부(데이터 집중 장치(DCU)(40) 및 전력 제어서버(50))와 교환되는 정보(전력 제어 명령)에 따라서 전력 제어부인 전원부(25)를 통하여 스위칭부(21)의 스위칭을 제어한다.

이때, 제어부(24)는 전력 제어서버(50)의 전력 제어 명령인 전력 수요 감축 명령(전력 제어 스케쥴)에 따라 본체 즉 스마트 플러그에서 사용되는 전력의 소모를 최소화하도록 주기적으로 온되는 스탠바이모드(Standby mode)를 사용하여 안테나(23)를 통한 무선통신을 제어한다.

즉, 안테나(23)를 통하여 신호를 수신할 때, 전력의 소모를 최소화하기 위하여 온과 오프를 제어 반복함으로써 항상 온으로 동작되는 것보다 전력의 소모를 크게 저감시킬 수 있다.

또한 전원부(25)는 제어부(24)의 제어에 따라서 스위칭부(21)를 제어하는데, 스위칭부(21)에는 전원을 공급하는 상용전원선로의 연결을 제어하는 릴레이부(22)가 구비되어 스위칭됨으로써 각 에너지부하로의 전원 공급이 제어된다.

한편, 택일적으로, 상기 스마트 플러그(20)에 대응되는 전력제어 스위치를 구비하여 상기 스마트 미터(30) 내에 설치되어 전력제어 명령에 따라 스마트 플러그(20)의 전원부(25)를 단속한다.

상기 스마트 미터(30)는 수용가(10)에 설치되어 전력 사용량을 측정하여 제공하며, 전력 제어서버(50)로부터의 전력제어 명령을 입력받아 상기 스마트 플러그(20)로 전달하여 스마트 플러그(20)의 전원부(20)를 단속하도록 한다.

상기 스마트 미터(30)에서 검침되는 검침 정보는 에너지 부하기기의 유효전력량, 무효전력량, 역율, ID, 검침 시간 등의 정보일 수 있다.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템(100)은, AMI 서버(60)를 더 구비하여 원격검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI) 시스템에서 다양한 통신망을 이용하여 수용가(10)에 설치된 스마트 미터(30)로부터 계측된 수용가의 전력사용량을 수집하여 고객별로 과금하고 분석한다.

여기서, 상기 스마트 미터(30)는 데이터 집중 장치(40)와의 전력선 통신방식을 통해 전력 사용량의 검침결과 및 작동상태를 제공하며, AMI 서버로(60)부터 운영관련 정보를 원격으로 수신받아 업데이트할 수도 있다.

상기 데이터 집중 장치(40)는 상기 스마트 미터(30)로부터 상기 수용가(10)의 전력 사용량과 작동상태를 수집하여 상기 AMI 서버(60))로 제공하고, 상기 수용가(10)의 전력 사용량을 기반으로 과부하 상태를 감지하여 상기 스마트 미터(30)로 상기 전력제어 명령(감축 명령)을 출력한다.

상기 데이터 집중 장치(40)는 과부하 상태에서, 스마트 미터(30)와 전력선 통신방식으로 통신하면서, 각 수용가(10)에서 사용하는 전력 사용량의 합이 변압기의 기준전력량의 임계치에 도달할 경우 전력제어 명령(감축 명령)을 스마트 미터(10)로 전송함으로써 스마트 플러그(20)를 작동시켜 전원을 차단할 수 있도록 한다.

상기 전력 제어서버(50)는 상기 AMI 서버(60)와 연계하여 스마트 미터(30)로부터의 고객별 실시간 부하현황을 감지하고, 전력수급 비상발생시 설정된 전력제어 스케줄에 따라 수용가를 선택하여 전력제어 명령을 발생시키고, 데이터 집중 장치(40)를 통해 전력제어 명령을 출력하도록 한다

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템(100)은, 고객유형에 따라 전력수급 상황에 따른 제어대상 우선순위를 저장하고 전력수급 비상시 전력제어를 위한 전력제어 스케줄을 저장하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.

즉, 전력제어 스케줄에 따라 예를 들면, 전국 예비전력이 200만kw 이하일 경우에는 1단계 제어로 과부하 고객에 대해 부하제어를 수행할 수 있다.

예를 들어, 계약전력 초과 고객과 요금 미납고객에 대해 수금관리 뿐만 아니라 전력 수요에 따른 부하제어를 수행할 수 있다.

그리고, 전국 예비전력이 100만kw 이하일 경우에는 2단계 제어로 비중요 고객인 주택이나 학교 등에 대해 부하제어를 수행할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 상기 설명된 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다. 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템
10: 수용가
20: 스마트 플러그
21: 스위칭부 22: 릴레이부
23: 안테나 24: 제어부
25: 전원부
30: 스마트 미터
40: 데이터 집중 장치(DCU)
50: 전력 제어서버
60: AMI 서버

Claims (8)

1. 다수의 에너지 부하기기가 설치되어 있는 다수의 수용가;
   상기 수용가의 각 에너지 부하기기에 연결되어 에너지 부하기기의 전력량을 제어하는 스마트 플러그;
   각 에너지 부하기기의 전력 사용량과 작동상태 정보를 포함하는 검침정보를 생성하는 스마트 미터;
   상기 스마트 미터부터 상기 수용가의 전력 사용량과 작동상태를 수집하고, 전력 제어 명령을 상기 스마트 미터로 전송하는 데이터 집중 장치(DCU); 및
   전력수급 비상발생시 설정된 전력제어 스케줄에 따라 상기 수용가를 선택하여 전력제어 명령을 발생시켜 상기 데이터 집중 장치를 통해 출력하여 상기 스마트 플러그의 전원부를 통해 각 에너지 부하기기의 전력량을 제어하도록 하는 전력 제어서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스마트 플러그는,
   각 에너지 부하기기로 공급되는 전원의 공급을 스위칭하는 릴레이부를 포함하는 스위칭부; 및
   안테나와 무선통신을 통하여 상기 전력 제어서버와 교환되는 전력 제어 명령에 따라서 전력 제어부인 전원부를 통하여 상기 스위칭부의 스위칭을 제어하여 각 에너지 부하기기의 전력의 소모를 최소화하기 위하여 온과 오프를 반복하도록 하는 제어부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 스마트 플러그의 제어부는 상기 전력 제어서버의 전력 제어 명령인 전력 수요 감축 명령(전력 제어 스케쥴)에 따라 스마트 플러그에서 사용되는 전력의 소모를 최소화하도록 주기적으로 온되는 스탠바이모드(Standby mode)를 사용하여 상기 안테나를 통한 무선통신을 제어하는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 스마트 미터는 상기 수용가에 설치되어 전력 사용량을 측정하여 제공하며, 상기 전력 제어서버로부터의 전력제어 명령을 입력받아 상기 스마트 플러그로 전달하여 상기 스마트 플러그의 전원부를 단속하여 스마트 플러그에서 사용되는 전력의 소모를 최소화하는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 스마트 미터에서 검침되는 검침 정보는 에너지 부하기기의 유효전력량, 무효전력량, 역율, ID, 검침 시간인 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   원격검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure, AMI) 서버를 더 구비하여 상기 수용가에 설치된 상기 스마트 미터로부터 계측된 수용가의 전력사용량을 수집하여 고객별로 과금하고 분석하는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 스마트 미터는 데이터 집중 장치와의 전력선 통신방식을 통해 전력 사용량의 검침결과 및 작동상태를 제공하며, 상기 AMI 서버로부터 운영관련 정보를 원격으로 수신받아 업데이트하는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 데이터 집중 장치는 과부하 상태에서, 스마트 미터와 전력선 통신방식으로 통신하면서, 각 수용가에서 사용하는 전력 사용량의 합이 변압기의 기준전력량의 임계치에 도달할 경우 전력제어 명령(감축 명령)을 스마트 미터로 전송함으로써 스마트 플러그를 작동시켜 상기 스마트 플러그의 전원부를 단속하는 것을 특징으로 하는 스마트 플러그 기반 원격 검침 인프라 시스템.
   

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