KR20230011128A - Smart power meter - Google Patents

Smart power meter Download PDF

Info

Publication number
KR20230011128A
KR20230011128A KR1020210091780A KR20210091780A KR20230011128A KR 20230011128 A KR20230011128 A KR 20230011128A KR 1020210091780 A KR1020210091780 A KR 1020210091780A KR 20210091780 A KR20210091780 A KR 20210091780A KR 20230011128 A KR20230011128 A KR 20230011128A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hour meter
smart
watt
power
smart watt
Prior art date
Application number
KR1020210091780A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이동겸
정상국
김영명
이정호
Original Assignee
피앤씨테크 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 피앤씨테크 주식회사 filed Critical 피앤씨테크 주식회사
Priority to KR1020210091780A priority Critical patent/KR20230011128A/en
Publication of KR20230011128A publication Critical patent/KR20230011128A/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061Details of electronic electricity meters
    • G01R22/063Details of electronic electricity meters related to remote communication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/001Measuring real or reactive component; Measuring apparent energy
    • G01R21/003Measuring reactive component
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/006Measuring power factor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/007Adapted for special tariff measuring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/08Arrangements for measuring electric power or power factor by using galvanomagnetic-effect devices, e.g. Hall-effect devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

According to the present invention, a smart power meter comprises: a measuring unit measuring a power consumption; a processing unit controlling the smart power meter; and a peripheral device interface unit interfacing peripheral devices of the smart power meter. The peripheral device interface unit includes: a peripheral device interface interfacing the processing unit and the peripheral device interface; a device control unit controlling the peripheral devices connected to the peripheral device interface; a communication unit; and a time control unit. The peripheral devices include wired and wireless communication peripheral devices. The smart power meter allows a user to control the smart power meter through network. Therefore, the power consumption at home can be controlled from a remote place.

Description

스마트 전력량계{SMART POWER METER}Smart power meter {SMART POWER METER}

본 발명은 스마트 전력량계에 관한 것으로서, 보다 더 구체적으로 사용 시간대별 요금 부과 및 실시간 전력 사용 요금을 확인할 수 있고, 사용자가 원격으로 댁내 전력 소모를 확인할 수 있으며, 원격으로 스마트 전력량계를 제어하여 댁내 전력을 제어할 수 있다는 스마트 전력량계에 관한 것이다. The present invention relates to a smart watt-hour meter, and more specifically, charges for each time slot and real-time power usage charges can be checked, a user can remotely check domestic power consumption, and remotely control the smart watt-hour meter to save domestic power. It is about a smart power meter that can be controlled.

스마트 그리드는 지능형 전력망으로서 기존 공급자 중심의 일방적인 전력시장을 생산자와 소비자의 실시간 상호관계를 통하여 에너지 효율 향상에 획기적으로 기여하는 복합시스템이다. 스마트 그리드는 발전, 송전, 배전의 기존 전력분야 뿐만이 아니라 통신, 신재생에너지, 전기자동차, 가전분야, 건설 산업 등으로 확대되는 추세로 다양한 시장참여자의 참여를 유도하고 있다. As an intelligent power grid, the smart grid is a complex system that dramatically contributes to improving energy efficiency through real-time interaction between producers and consumers in the existing supplier-centered unilateral power market. Smart Grid is inducing the participation of various market participants as it is expanding not only to the existing power fields of power generation, transmission and distribution, but also to telecommunications, new and renewable energy, electric vehicles, home appliances, and construction industries.

전력량계는 2000년도 이후 계량의 정밀도 향상 등의 목적으로 기계식에서 전자식으로 방향이 전환되었다. 초기의 전자식 전력량계는 기계식 전력량계처럼 기본적인 사용 전력량에 대한 정확한 계량·계측을 중심으로 하였으나, 전자 통신 기술의 발달에 따라, 원격 검침 기술이 점차 개발되고 있다. Since 2000, the direction of electricity meter has been changed from mechanical type to electronic type for the purpose of improving the accuracy of metering. Early electronic watt-hour meters, like mechanical watt-hour meters, were centered on accurate metering and measurement of basic power consumption, but with the development of electronic communication technology, remote meter reading technology is gradually being developed.

한국전력공사 등을 중심으로 전자식 전력량계의 기능적 고도화가 추진되면서, 단순 AMR(Automatic Meter Reading)에서 수용가에서 사용한 전력량에 대한 시간적 분석 등이 가능해지고, 사용한 전력 정보로부터 수용가의 전력사용 패턴을 등 개인 사생활과 관련된 정보로 취급됨에 따라, 전력량계의 내부 정보(전력 사용 정보)는 개인 사생활과 관련되는 개인정보로서 취급되고 있다. As the functional advancement of electronic watt-hour meters is promoted, centered on Korea Electric Power Corporation (KEPCO), it becomes possible to analyze the amount of electricity used by consumers over time in simple AMR (Automatic Meter Reading), and personal privacy such as consumer power usage patterns from used power information. As it is treated as related information, the internal information (power usage information) of the watt-hour meter is treated as personal information related to personal privacy.

이와 같은 기술의 흐름 속에, 사용 시간대별 요금 부과 및 실시간 전력 사용 요금을 확인할 수 있고, 사용자가 원격으로 댁내 전력 소모를 확인할 수 있으며, 원격으로 스마트 전력량계를 제어하여 댁내 전력을 제어할 수 있는 다기능 스마트 전력량계가 요구되고 있다. In the flow of such technology, multifunctional smart devices that can charge for each time of use and check real-time power usage rates, allow users to remotely check power consumption in the home, and remotely control the smart watt-hour meter to control the power in the home. A power meter is required.

전자식 전력량계로 해결하여야 하는 과제가 있으며, 본 발명은 이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 것이다. 본 발명은, 전력 사용 시간대별 요금 부과를 가능하게 하고, 실시간으로 변화하는 전력 사용 요금을 확인할 수 있으며, 통신환경에 관계없이 원격 검침이 가능하고, 펌웨어 업데이트를 통한 기능 확장된 스마트 전력량계를 제공하기 위한 것이다. There is a problem to be solved by an electronic watt-hour meter, and the present invention is to solve this technical problem. The present invention is to provide a smart watt-hour meter that enables charging of power usage time slots, can check power usage charges that change in real time, enables remote meter reading regardless of communication environment, and has expanded functions through firmware update. It is for

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention. .

본 발명의 스마트 전력량계는, 소모된 전력량을 계측하는 계량부와, 스마트 전력량계를 제어하는 처리부와, 스마트 전력량계의 주변 장치를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스부로, 주변 장치 인터페이스부는, 처리부와 주변 장치 인터페이스를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스와, 주변 장치 인터페이스와 연결된 주변 장치들을 제어하는 장치 제어부, 통신 제어부 및 시간 제어부를 포함하며, 주변 장치는 유선 및 무선 통신 주변 장치를 포함하며, 스마트 전력량계는 사용자가 네트워크를 통하여 스마트 전력량계를 제어할 수 있다.The smart watt-hour meter of the present invention includes a metering unit that measures the amount of power consumed, a processing unit that controls the smart watt-hour meter, and a peripheral device interface unit that interfaces the peripheral device of the smart watt-hour meter. The peripheral device interface interfaces the processing unit and the peripheral device interface. A peripheral device interface for controlling peripheral devices, a device controller for controlling peripheral devices connected to the peripheral device interface, a communication controller, and a time controller. You can control the electricity meter.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스마트 전력량계로, 상기 스마트 전력량계는, 소모된 전력량을 계측하는 계량부; 상기 스마트 전력량계를 제어하는 처리부; 및 상기 스마트 전력량계의 주변 장치를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스부;를 포함하되, 상기 주변 장치 인터페이스부는, 상기 처리부와 상기 주변 장치 인터페이스를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스와, 상기 주변 장치 인터페이스와 연결된 주변 장치들을 제어하는 장치 제어부, 통신 제어부 및 시간 제어부를 구비하고, 상기 주변 장치는 유선 및 무선 통신 주변 장치를 포함하며, 상기 스마트 전력량계는 사용자가 네트워크를 통하여 상기 스마트 전력량계를 제어할 수 있는 스마트 전력량계를 제공한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is a smart watt-hour meter, the smart watt-hour meter, a metering unit for measuring the amount of power consumed; a processing unit controlling the smart watt-hour meter; and a peripheral device interface unit that interfaces the peripheral device of the smart watt-hour meter, wherein the peripheral device interface unit controls a peripheral device interface that interfaces the processing unit and the peripheral device interface and peripheral devices connected to the peripheral device interface. A device control unit, a communication control unit, and a time control unit are provided, the peripheral devices include wired and wireless communication peripheral devices, and the smart watt-hour meter allows a user to control the smart watt-hour meter through a network. Provides a smart watt-hour meter.

본 발명에서 상기 스마트 전력량계는, 상기 소모된 전력량을 사용 시간, 사용 일자 별로 계량하여 각 요율별로 구분 계량하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the smart watt-hour meter measures the amount of power consumed for each usage time and usage date, and separately measures the amount for each rate.

본 발명에서 상기 스마트 전력량계는 복수개의 전류 센서 및 하나 이상의 전압 센서를 더 포함하며, 상기 계량부는 무효 전력, 피상 전력, 전압, 주파수, 역률 및 전고조파왜율을 측정하는 것이 바람직하다. In the present invention, the smart watt-hour meter further includes a plurality of current sensors and one or more voltage sensors, and the metering unit preferably measures reactive power, apparent power, voltage, frequency, power factor, and total harmonic distortion.

본 발명에서 상기 스마트 전력량계는 복수개의 전류 센서 및 하나 이상의 전압 센서를 더 포함하며, 상기 계량부는 무효 전력, 피상 전력, 전압, 주파수, 역률 및 전고조파왜율을 측정하는 것이 바람직하다. In the present invention, the smart watt-hour meter further includes a plurality of current sensors and one or more voltage sensors, and the metering unit preferably measures reactive power, apparent power, voltage, frequency, power factor, and total harmonic distortion.

본 발명에서 상기 주변 장치는, 상기 사용자 댁내의 장치와 연결된 래치 릴레이를 더 포함하며, 상기 사용자는 원격으로 상기 스마트 전력량계에 포함된 래치 릴레이를 제어하여 상기 댁내의 장치에 전력을 제공하거나 차단하는 것이 바람직하다. In the present invention, the peripheral device further includes a latch relay connected to the device in the user's premises, and the user remotely controls the latch relay included in the smart watt-hour meter to supply or cut off power to the device in the premises. desirable.

본 발명에서 상기 유선 및 무선 통신 주변 장치는, 네트워크로부터 상기 스마트 전력량계의 펌웨어를 수신하고, 상기 처리부는, 부트로더를 통하여 수신한 상기 펌웨어로 상기 스마트 전력량계의 펌웨어를 업데이트하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the wired and wireless communication peripheral devices receive the firmware of the smart watt-hour meter from a network, and the processing unit updates the firmware of the smart watt-hour meter with the firmware received through a bootloader.

본 발명에서 상기 스마트 전력량계는, 보안부를 더 포함하며, 상기 보안부는, 송수신 되는 데이터를 AES-128의 보안 알고리즘에 따라 암호화 및 복호화하는 암호화 엔진을 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the smart watt-hour meter further includes a security unit, and the security unit preferably includes an encryption engine that encrypts and decrypts transmitted and received data according to an AES-128 security algorithm.

본 발명에서 상기 스마트 전력량계는, 정해진 날짜마다 소모한 전력량을 전력 공급자에게 송신하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the smart watt-hour meter transmits the amount of power consumed on a predetermined date to a power supplier.

본 발명에서 상기 계량부는, 전류 센서 및 전압 센서를 이용하여 측정한 값을 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter)를 포함하며, 상기 아날로그 디지털 변환기는 3배 오버 샘플링을 수행하는 것이 바람직하다. In the present invention, the metering unit includes an analog to digital converter (ADC) that converts a value measured using a current sensor and a voltage sensor into digital, and the analog to digital converter performs 3-fold oversampling it is desirable

본 발명에서 상기 아날로그 디지털 변환기는, 프로그래머블 게이트 어레이(PGA, programmable gate array)로 구현되는 것이 바람직하다. In the present invention, the analog-to-digital converter is preferably implemented as a programmable gate array (PGA).

본 발명에 의한 스마트 전력량계에 의하면, 사용 시간대별 요금 부과 및 실시간 전력 사용 요금을 확인할 수 있다는 장점이 제공된다. 나아가, 본 실시예에 의하면 사용자가 원격으로 댁내 전력 소모를 확인할 수 있으며, 원격으로 스마트 전력량계를 제어하여 댁내 전력을 제어할 수 있다는 장점이 제공된다. According to the smart watt-hour meter according to the present invention, the advantage of being able to check the real-time power usage fee and charge for each time period is provided. Furthermore, according to the present embodiment, the user can remotely check power consumption in the home and control the home power by remotely controlling the smart watt-hour meter.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

도 1은 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)가 커버로 덮여진 상태에서의 전면(前面)을 도시한 예시도.
도 2는 스마트 전력량계(100)의 커버를 제거한 내부 설계를 예시한 도면.
도 3은 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)의 구조를 예시한 블록도.
도 4(a)는 스마트 전력량계(100)에 포함된 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm)와 네트워크를 통하여 공급자에게 계량한 전력량을 전송하는 과정을 도시한 예시도.
도 4(b)는 공급자로부터 네트워크를 통하여 스마트 전력량계(100)의 구동에 필요한 펌웨어(firmware)를 수신하는 과정을 개요적으로 도시한 예시도.
도 4(c)는 사용자가 네트워크를 통하여 스마트 전력량계(100)를 원격으로 제어하는 과정을 개요적으로 도시한 예시도.
1 is an exemplary view showing the front of a smart watt-hour meter 100 according to this embodiment in a state covered with a cover.
2 is a diagram illustrating an internal design of the smart watt-hour meter 100 with the cover removed.
3 is a block diagram illustrating the structure of a smart watt-hour meter 100 according to this embodiment.
FIG. 4(a) is an exemplary diagram illustrating a process of transmitting the amount of electricity measured to a provider through a wired and wireless communication peripheral device (Comm) included in the smart watt-hour meter 100 and a network.
4(b) is an exemplary diagram schematically illustrating a process of receiving firmware necessary for driving the smart electricity meter 100 from a supplier through a network;
4(c) is an exemplary diagram schematically illustrating a process in which a user remotely controls the smart watt-hour meter 100 through a network.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to the usual or dictionary meaning, and the inventor appropriately uses the concept of the term in order to explain his/her invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all of the technical ideas of the present invention, so various alternatives can be made at the time of this application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

도 1은 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)가 커버로 덮여진 상태에서의 전면(前面)을 도시한 도면이고, 도 2는 스마트 전력량계(100)의 커버를 제거한 내부 설계를 예시한 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면 스마트 전력량계(100)는 스마트 전력량계(100)으로 측정한 측정값들, 스마트 전력량계(100)의 설정값들, 입력값 및 출력값을 표시하는 디스플레이부(110)를 포함한다. 일 실시예로, 디스플레이부(110)는 액정 디스플레이 장치일 수 있다. 1 is a view showing the front of the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment in a state covered with a cover, and FIG. 2 is a diagram illustrating an internal design of the smart watt-hour meter 100 with the cover removed. . Referring to FIGS. 1 and 2, the smart watt-hour meter 100 includes a display unit 110 that displays measurement values measured by the smart watt-hour meter 100, set values of the smart watt-hour meter 100, input values, and output values. do. In one embodiment, the display unit 110 may be a liquid crystal display device.

경보부(112)는 스마트 전력량계(100)의 동작 상태, 고장 상태를 알려주거나, 사용 전력량이 미리 설정된 값 미만이거나 미리 설정된 값을 초과하는 등의 경우를 표시할 수 있다. 일 실시예로 경보부(112)는 복수의 발광 소자로 이루어질 수 있다. The alarm unit 112 may notify an operating state and a failure state of the smart watt-hour meter 100, or display a case in which the amount of power used is less than a preset value or exceeds a preset value. In one embodiment, the alarm unit 112 may include a plurality of light emitting elements.

사용자는 버튼부(120)를 통하여 스마트 전력량계(100)의 동작을 설정한다. 일 실시예로, 사용자는 버튼부(120)를 통하여 스마트 전력량계(100)의 무선 통신 접속 AP 이름, 비밀 번호, 단상 2선식, 3상 4선식 등의 계측 전력 방식 등을 설정할 수 있다. The user sets the operation of the smart watt-hour meter 100 through the button unit 120. As an embodiment, the user can set the wireless communication access AP name of the smart watt-hour meter 100, a password, and a power measurement method such as single-phase two-wire or three-phase four-wire through the button unit 120.

도 1 및 도 2로 예시된 것과 같이 본 실시예의 스마트 전력량계(100)는 커버를 포함하는 하우징(H) 내에 수납되어 방수구조를 가질 수 있다. 일 예로, 본 실시예의 스마트 전력량계(100)는 IP54의 방수 규정을 만족시킬 수 있어 사용자의 가정 외부에 장착되어 사용될 수 있다. 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 충격, 내마모성, 내광성이 강한 PC(Polycarbonate) 재질로 이루어질 수 있다.As illustrated in FIGS. 1 and 2 , the smart watt-hour meter 100 of this embodiment may be housed in a housing H including a cover and have a waterproof structure. For example, the smart watt-hour meter 100 of this embodiment can satisfy IP54 waterproof regulations and can be installed and used outside the user's home. The smart watt-hour meter 100 according to this embodiment may be made of a PC (Polycarbonate) material having strong impact resistance, abrasion resistance, and light resistance.

도 2를 참조하면, 본 발명의 케이블 삽입부(130)는 전체 중량을 기준으로, 실리콘 수지 15 내지 40 중량%, 트리페닐 포스페이트 12 내지 30중량%, 데카브로모디페닐에탄 5 내지 20중량%, 실란커플링제인 3-메르캅토프로필 메틸디메톡시실란 0.5 내지 5중량%, 마그네슘카보네이트와 칼슘카보네이트로 이루어진 그룹 중 1종 이상의 1 내지 7 중량% 및 잔부의 용매를 포함하는 코팅 조성물로 코팅될 수 있다. Referring to FIG. 2, the cable insertion part 130 of the present invention contains 15 to 40% by weight of silicone resin, 12 to 30% by weight of triphenyl phosphate, 5 to 20% by weight of decabromodiphenylethane, It may be coated with a coating composition containing 0.5 to 5% by weight of 3-mercaptopropyl methyldimethoxysilane as a silane coupling agent, 1 to 7% by weight of one or more of the group consisting of magnesium carbonate and calcium carbonate, and the remainder solvent. .

이와 같은 코팅 조성물로 케이블 삽입부(130)를 구성하면, 스마트 전력량계의 하우징 내 내열성 및 내고온고습성이 향상될 수 있어, 스마트 전력량계의 운용 안정성 및 장수명화에 조력할 수 있다. If the cable insertion part 130 is configured with such a coating composition, heat resistance and high temperature and high humidity resistance in the housing of the smart watt-hour meter can be improved, thereby helping to improve operational stability and long lifespan of the smart watt-hour meter.

한편, 도 1을 참조하면, 스마트 전력량계의 하우징(H)에는 내부식, 내마모 코팅제를 도포할 수 있다. 즉, 스마트 전력량계를 형성하는 PC(Polycarbonate) 100 중량부에 대하여 질코늄 함량 24.6 내지 52.8 중량부와 니오븀 함량 37.2 내지 72.4 중량부를 포함하고, 스칸디움 또는 이트륨 1.5 내지 3.0 중량부를 포함하는 분말을 스프레이 분사하여 내부식, 내마모 코팅제를 도포할 수 있다. Meanwhile, referring to FIG. 1 , a corrosion-resistant and wear-resistant coating agent may be applied to the housing H of the smart watt-hour meter. That is, with respect to 100 parts by weight of PC (Polycarbonate) forming a smart watt-hour meter, powder containing 24.6 to 52.8 parts by weight of zirconium, 37.2 to 72.4 parts by weight of niobium, and 1.5 to 3.0 parts by weight of scandium or yttrium is sprayed. Thus, a corrosion-resistant and wear-resistant coating agent can be applied.

이와 같은 내부식, 내마모 코팅제를 도포함에 따라 스마트 전력량계의 하우징에 내구성, 내부식성, 마찰특성, 마모특성 등을 개선시킬 수 있으므로, 스마트 전력량계 운용의 안정성 및 장수명화를 도모할 수 있다. By applying such a corrosion-resistant and wear-resistant coating agent, durability, corrosion resistance, friction characteristics, wear characteristics, etc. of the housing of the smart watt-hour meter can be improved, so that the operation stability and longevity of the smart watt-hour meter can be promoted.

도 3은 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)의 구조를 예시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 스마트 전력량계(100)는 스마트 전력량계(100)를 제어하는 처리부(220)와, 케이블 삽입부(130)에 삽입된 케이블을 통하여 소모되는 전력량을 계량하는 계량부(210)와, 송수신되는 데이터를 암호화하는 암호화 엔진(232)을 포함하는 암호화 부(230) 및 현재 사용하는 전력의 크기, 현재까지 사용한 누적 전력량, 사용자의 설정값, 펌웨어, 현재까지의 요금 등의 데이터를 입출력하는 등의 주변 장치들과 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스부(300) 및 하나 이상의 전류 센서, 전압 센서, 전력 공급부(Power), 래치 릴레이(Latch Relay), 보조 터미널(Aux Terminal) 및 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm.) 등을 포함한다. 3 is a block diagram illustrating the structure of the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment. Referring to FIG. 3, the smart watt-hour meter 100 includes a processing unit 220 that controls the smart watt-hour meter 100, a metering unit 210 that measures the amount of power consumed through a cable inserted into the cable insertion unit 130, and , Encryption unit 230 including an encryption engine 232 that encrypts transmitted and received data, inputs and outputs data such as the amount of power currently used, the accumulated amount of power used so far, the user's set value, firmware, and rates so far A peripheral device interface unit 300 that interfaces with peripheral devices such as one or more current sensors, voltage sensors, power supplies, latch relays, auxiliary terminals, and wired and wireless communication peripherals. It includes devices (Comm.) and the like.

계량부(210)는 전류 센서와, 전압 센서를 이용하여 측정한 값을 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter, 212)와, 변환된 디지털 값을 연산 및 처리하는 디지털 신호 처리기(DSP, digital signal processor, 214)를 포함한다. The metering unit 210 includes a current sensor, an analog to digital converter (ADC) 212 that converts a value measured using a voltage sensor into a digital value, and a digital signal processor that calculates and processes the converted digital value. (DSP, digital signal processor, 214) is included.

일 실시예로, 아날로그 디지털 변환기(212)는 프로그래머블 게이트 어레이(PGA, programmable gate array)로 구현되며, 3배 오버 샘플링이 가능한 아날로그 디지털 변환기로 구현될 수 있다. 또한, 아날로그 디지털 변환기(212)는 기준 전압(Vref)과 온도 측정값이 입력된다. 따라서, 전류 센서와 전압 센서로 측정한 값의 온도 및 기준 전압에 의한 편차를 감소시킬 수 있다. In one embodiment, the analog-to-digital converter 212 is implemented as a programmable gate array (PGA), and may be implemented as an analog-to-digital converter capable of 3-fold oversampling. In addition, the analog-to-digital converter 212 receives the reference voltage Vref and the measured temperature value. Accordingly, deviation of values measured by the current sensor and the voltage sensor due to the temperature and the reference voltage can be reduced.

나아가, 3배 오버 샘플링을 수행함으로써 종래 전력량계가 측정하는 무효 전력의 오차율인 2%, 유효 전력 오차율인 1%에서 무효 전력의 오차율 1%, 유효 전력 오차율인 0.5%로 측정이 가능하여 종래 기술에 비하여 개선된 오차율 특성을 가진다.Furthermore, by performing 3-fold oversampling, it is possible to measure the error rate of 2% of reactive power measured by a conventional watt-hour meter and the error rate of active power of 1% to 1% of error rate of reactive power and 0.5% of active power error rate. Compared to this, it has improved error rate characteristics.

나아가, 기존의 전력량계가 유효전력량 만을 측정할 수 있었으나, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)의 계량부(210)는 복수개의 전류 센서 및 복수개의 전압 센서들과 연결되어 무효전력, 피상전력, 전압, 주파수 및 역률의 계측이 가능하다. Furthermore, the conventional watt-hour meter could measure only active power, but the metering unit 210 of the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment is connected to a plurality of current sensors and a plurality of voltage sensors to measure reactive power, apparent power, Measurement of voltage, frequency and power factor is possible.

처리부(220)는 프로세서(222)와, 메모리(224), 고속 데이터 전송부(226) 및 인터페이스 콘트롤러(228)를 포함하며, 계량부(210)가 측정한 전력량 값을 인터페이스(310)를 통하여 제공하거나, 인터페이스(310)을 통해 제공된 값을 처리한다. 또한 처리부(220)는 스마트 전력량계(100)의 동작을 제어하고, 사용자가 버튼부(120)를 통하여 설정한 바와 같이 스마트 전력량계(100)를 제어한다. The processing unit 220 includes a processor 222, a memory 224, a high-speed data transmission unit 226, and an interface controller 228, and measures the amount of power measured by the metering unit 210 through the interface 310. Provided, or process the value provided through the interface 310. In addition, the processing unit 220 controls the operation of the smart watt-hour meter 100 and controls the smart watt-hour meter 100 as set by the user through the button unit 120.

일 실시예로, 프로세서(222)는 범용 연산 및 처리 가능한 범용 마이크로 처리 장치(MCU, micro controller unit)일 수 있으며, 본 실시예에서, 프로세서(222)는 코텍스 M3 기반 MCU일 수 있다. In one embodiment, the processor 222 may be a general-purpose microprocessing unit (MCU) capable of general-purpose calculation and processing, and in this embodiment, the processor 222 may be a Cortex M3-based MCU.

일 실시예로, 메모리(224)는 랜덤 억세스 메모리(RAM, random access memory)일 수 있으며, 처리 과정에 필요한 명령 및 연산 결과들이 저장될 수 있다. 일 예로, 메모리(224)의 저장 용량은 128KB일 수 있다. 도시된 실시예에서, 처리부(220)는 외부 메모리(Ext. memory)와 연결되어 저장 용량을 확장할 수 있다. In one embodiment, the memory 224 may be a random access memory (RAM), and may store commands and operation results necessary for processing. For example, the storage capacity of the memory 224 may be 128 KB. In the illustrated embodiment, the processing unit 220 may be connected to an external memory (Ext. memory) to expand the storage capacity.

일 실시예로, 처리부(220)는 고속 데이터 전송부(226)을 포함할 수 있다. 고속 데이터 전송부(226)는 DMAC(Direct memory access controller)로 주변 장치 인터페이스(310) 및 주변 장치들(320, 321, ..., 329)과 함께 사용된다. 일 예로, 고속 데이터 전송부(226)인 DMAC은 4 개의 데이터 전송 채널을 통해 데이터 전송을 수행한다. 일 실시예로, DMAC 고속 데이터 전송부(226)는 주변 기기와의 고속 데이터 전송을 위하여 타이머(timer) 및 고속 펄스(Pulse output)과 연동되어 사용될 수 있다. In one embodiment, processing unit 220 may include a high-speed data transmission unit 226 . The high-speed data transmission unit 226 is a direct memory access controller (DMAC) and is used with the peripheral device interface 310 and the peripheral devices 320, 321, ..., 329. For example, the high-speed data transmission unit 226, DMAC, performs data transmission through four data transmission channels. In one embodiment, the DMAC high-speed data transmission unit 226 may be used in conjunction with a timer and high-speed pulse output for high-speed data transmission with peripheral devices.

프로세서(222), 메모리(224) 및 고속 데이터 전송부(226) 사이의 데이터 송수신은 고속 데이터 버스인 AHB 버스(Advanced high-performance bus) 인터페이스 규격에 의하여 이루어진다. AHB 버스는 높은 시스템 클록으로 동작하며 높은 스루풋(throughput)으로 프로세서(222), 메모리(224) 및 고속 데이터 전송부(226) 사이의 데이터 송수신이 이루어지도록 한다. Data transmission and reception between the processor 222, the memory 224, and the high-speed data transmission unit 226 is performed according to the high-speed data bus, AHB bus (Advanced high-performance bus) interface standard. The AHB bus operates at a high system clock and enables data transmission and reception between the processor 222, the memory 224, and the high-speed data transmission unit 226 with high throughput.

인터페이스 콘트롤러(228)는 장치 제어부(320)에 포함된 시스템 콘트롤러(3200)와 디스플레이 콘트롤러(32010), 통신 제어부(321)에 포함된 I2C 통신 제어기(3212), SPI 인터페이스 제어기(Serial periphral device interface, 3214), UART 통신 제어기(3216) 및 CAN 통신 제어기(3218)와 시간 제어부(322)에 포함된 RTC(326) 및 타이머(327) 등의 전력 소모가 낮은 주변 장치들에서 사용되는 APB 버스를 프로세서(222), 메모리(224) 및 고속 데이터 전송부(226) 사이 고속 데이터 버스인 AHB 버스와 상호 인터페이스한다. 따라서, 프로세서(222), 메모리(224) 및 고속 데이터 전송부(226) 사이에서의 데이터 전송 스루풋이 감소되지 않도록 하며, 주변 장치들(320, 321, ..., 329)이 저전력으로 동작하며 처리부(220)와 인터페이스되도록 한다. The interface controller 228 includes a system controller 3200 included in the device control unit 320, a display controller 32010, an I2C communication controller 3212 included in the communication control unit 321, and an SPI interface controller (Serial periphral device interface, 3214), UART communication controller 3216, CAN communication controller 3218, and RTC 326 and timer 327 included in time controller 322 APB bus used in peripheral devices with low power consumption such as processor 222, the memory 224 and the high-speed data transfer unit 226 are mutually interfaced with the AHB bus, which is a high-speed data bus. Therefore, the data transfer throughput between the processor 222, memory 224 and high-speed data transfer unit 226 is not reduced, and the peripheral devices 320, 321, ..., 329 operate with low power, To interface with the processing unit 220.

암호화부(230)는 송수신되는 데이터를 암호화하는 암호화 엔진(232)을 포함한다. 암호화 엔진(232)는 일 예로, AES-128의 보안 알고리즘에 따라 송수신되는 데이터를 암호화 및 보호화를 수행할 수 있다. The encryption unit 230 includes an encryption engine 232 that encrypts transmitted and received data. The encryption engine 232 may encrypt and protect transmitted/received data according to, for example, an AES-128 security algorithm.

주변 장치 인터페이스부(300)는 주변 장치 인터페이스(Peri. Interface, 310)와 스마트 전력량계 및 주변 장치들을 제어하는 장치 제어부(320), 스마트 전력량계 및 주변 장치의 통신을 제어하는 통신 제어부(321) 및 스마트 전력량계 시스템과 주변 장치의 시간의 시스템 클록을 설정 및 공유하는 시간 제어부(322)를 포함한다. 일 예로, 시스템 콘트롤러(3200), 디스플레이 콘트롤러(3201)는 주변 장치 인터페이스(310)를 통하여 처리부(220)와 인터페이스되어 데이터를 송수신한다. 시스템 콘트롤러(3200)는 스마트 전력량계 및/또는 통신 주변 장치(Comm.) 등의 주변 장치를 제어한다. 디스플레이 콘트롤러(3201)는 사용자에게 정보를 표시하는 디스플레이부(110)를 제어한다. The peripheral device interface unit 300 includes a peripheral device interface (Peri. Interface, 310), a device controller 320 that controls the smart watt-hour meter and peripheral devices, a communication controller 321 that controls communication between the smart watt-hour meter and peripheral devices, and smart and a time controller 322 that sets and shares the system clock of the time of the watt-hour meter system and the peripheral device. For example, the system controller 3200 and the display controller 3201 interface with the processing unit 220 through the peripheral device interface 310 to transmit and receive data. The system controller 3200 controls peripheral devices such as a smart power meter and/or a communication peripheral device (Comm.). The display controller 3201 controls the display unit 110 to display information to the user.

통신 제어부(321)는 I2C 통신 제어기(3212), SPI 통신 제어기(3214), UART 통신 제어기(3216) 및 CAN 통신 제어기(3218)를 포함하며, 이들 통신 제어기들을 통해 연결되는 주변 장치들과 주변 장치 인터페이스부(300)를 통하여 데이터를 송수신한다. The communication control unit 321 includes an I2C communication controller 3212, an SPI communication controller 3214, a UART communication controller 3216, and a CAN communication controller 3218, and peripheral devices and peripheral devices connected through these communication controllers. Data is transmitted and received through the interface unit 300 .

일 예로, 통신 제어부(321)는 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm.)와 연결되어 스마트 전력량계(100)의 구동 펌웨어(firmware)를 수신하여 업데이트를 수행할 수 있다. 다른 예로, 통신 제어부(321)는 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm.)와 연결되어 스마트 전력량계(100)로 측정한 전력량을 전력 공급자 측에 전송할 수 있다. For example, the communication control unit 321 may be connected to a wired and wireless communication peripheral device (Comm.) to receive driving firmware of the smart watt-hour meter 100 and perform an update. As another example, the communication control unit 321 may be connected to a wired and wireless communication peripheral device (Comm.) and transmit the amount of power measured by the smart watt-hour meter 100 to the power supplier.

주변 장치 인터페이스 부(300)의 시간 제어부(322)는 실시간 클록을 제공하는 RTC 부(Real Time Clock, 3226)와 타이머(3227)를 포함할 수 있다. 일 예로, 고속 데이터 전송부(226)인 DMAC(Direct memory access controller)는 타이머(timer) 및 고속 펄스(Pulse output)와 함께 외부의 주변 장치와 함께 고속 데이터 통신을 수행할 수 있다. The time controller 322 of the peripheral device interface unit 300 may include a real time clock (RTC) unit 3226 and a timer 3227 that provide a real time clock. For example, a direct memory access controller (DMAC), which is the high-speed data transmission unit 226, may perform high-speed data communication with an external peripheral device along with a timer and high-speed pulse output.

본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 래치 릴레이(Latch Relay)를 포함한다. 종래의 배선 차단기는 안전한 전력 사용을 위해 배전망에 필수적으로 사용되며, 반드시 릴레이를 통해서 연동하여 사용되거나 사람에 의해 인위적으로 작동한다. 그러나, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)에 있어서 처리부(220)에 포함된 프로세서(222)는 계량부(210)가 측정한 순간 전력 소모량이 급증하면 릴레이가 차단되도록 주변 장치 인터페이스부(300)를 통하여 차단 명령을 제공하고, 주변 장치 인터페이스부(300)는 차단 명령을 제공받고 래치 릴레이가 차단되도록 제어한다. The smart watt-hour meter 100 according to this embodiment includes a latch relay. A conventional circuit breaker is essentially used in a power distribution network for safe power use, and is always used in conjunction with a relay or operated artificially by a person. However, in the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment, the processor 222 included in the processing unit 220 is configured to block the relay when the instant power consumption measured by the metering unit 210 rapidly increases. ) through which a blocking command is provided, and the peripheral device interface unit 300 receives the blocking command and controls the latch relay to be blocked.

일반적인 릴레이는 차단 상태를 유지하거나, 도통 상태를 유지하기 위하여 지속적인 전력 공급이 필요하다. 그러나, 본 실시예의 스마트 전력량계(100)에 포함된 래치 릴레이는 도통 상태 및 차단 상태를 유지하는 경우에도 별도의 전원없이 상태가 유지되므로, 유선 및 무선 통신을 통해 별도의 전력 공급없이 원격으로 부하의 제어가 가능하다. 나아가, 본 실시예에 의하면, 전력의 사용 형태에 따라 자체적으로 통신부(Comm.)를 통하여 유선 혹은 무선으로 부하 차단을 수행할 수 있다.A typical relay requires continuous power supply to maintain a cut-off state or a conduction state. However, since the latch relay included in the smart watt-hour meter 100 of the present embodiment maintains the state without separate power even when the conduction state and the cutoff state are maintained, the load can be controlled remotely without separate power supply through wired and wireless communication. control is possible Furthermore, according to the present embodiment, load shedding may be performed by wire or wirelessly through the communication unit (Comm.) on its own according to the type of power use.

상기한 구성을 가지는 스마트 전력량계(100)의 동작을 살펴본다. 도 4(a) 내지 도 4(c)는 본 실시에에 의한 스마트 전력량계(100)의 동작을 개요적으로 설명하기 위한 개요도들이다. The operation of the smart watt-hour meter 100 having the above configuration will be described. 4(a) to 4(c) are schematic diagrams for briefly describing the operation of the smart watt-hour meter 100 according to the present embodiment.

도 4(a)는 스마트 전력량계(100)에 포함된 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm)와 네트워크를 통하여 공급자에게 계량한 전력량을 전송하는 과정을 도시한 도면이다. 도 4(a)를 참조하면, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm)를 통하여 필요한 데이터의 송신이 가능하다. 일 실시예에서, 유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 계량부(210)가 계량한 월간 사용 전력량을 매월 정해진 날짜에 전력 공급자에게 송신할 수 있다. 일 예로, 유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 LTE, 와이파이(Wi-fi), 직비(Zigbee), 블루투스(bluetooth) 등의 무선 통신 프로토콜 혹은 이더넷, 시리얼 등의 유선 통신 프로토콜에 따라 필요한 정보를 송신할 수 있다. 따라서, 검침원이 일일이 사용자를 방문하여 검침할 필요가 없다. FIG. 4(a) is a diagram illustrating a process of transmitting the measured amount of power to a supplier through a wired and wireless communication peripheral device (Comm) included in the smart watt-hour meter 100 and a network. Referring to FIG. 4 (a), the smart watt-hour meter 100 according to the present embodiment can transmit necessary data through wired and wireless communication peripheral devices (Comm). In one embodiment, the wired and wireless communication peripheral devices (comm.) may transmit the monthly amount of power used measured by the metering unit 210 to the power supplier on a fixed date every month. For example, the wired and wireless communication peripherals (comm.) provide necessary information according to wireless communication protocols such as LTE, Wi-Fi, Zigbee, and Bluetooth or wired communication protocols such as Ethernet and serial. can send Therefore, there is no need for a meter reader to visit and read the user one by one.

도 4(b)는 공급자로부터 네트워크를 통하여 스마트 전력량계(100)의 구동에 필요한 펌웨어(firmware)를 수신하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 스마트 전력량계(100)의 구동에 필요한 펌웨어(firmware)를 수신하고 자동, 원격으로 업데이트할 수 있다. 이로부터, 요금 정책 변경, 스마트 전력량계(100)의 유지 보수시 용이하게 펌웨어 업데이트를 수행할 수 있다. 따라서, 불필요한 기계 교체 없이 지속적으로 사용 가능할 수 있다는 장점이 제공된다. 처리부(220)는 통신부(comm.)로부터 펌웨어 업데이트 파일을 수신하고, 처리부(220)에 형성된 부트로더(bootloader)로부터 업데이트를 수행할 수 있다.4(b) is a diagram schematically illustrating a process of receiving firmware necessary for driving the smart watt-hour meter 100 through a network from a supplier. The wired and wireless communication peripheral devices (comm.) can receive firmware necessary for driving the smart watt-hour meter 100 and update it automatically and remotely. From this, it is possible to easily perform a firmware update when a rate policy is changed or maintenance of the smart watt-hour meter 100 is performed. Therefore, an advantage is provided that it can be continuously used without unnecessary machine replacement. The processing unit 220 may receive a firmware update file from the communication unit (comm.), and perform an update from a bootloader formed in the processing unit 220.

유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 무선 통신 및 유선 통신 프로토콜에 상응하도록 형성되며, 일 예로, LTE, 와이파이(Wi-fi), 직비(Zigbee), 블루투스(bluetooth) 등의 무선 통신 프로토콜 혹은 이더넷, 시리얼 등의 유선 통신 프로토콜에 부합한다. 나아가, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 RS485등의 시리얼 통신으로 외부 모뎀(ext. modem)과 연결될 수 있어 다양한 방식의 모뎀으로 데이터 송수신을 수행할 수 있다. Wired and wireless communication peripherals (comm.) are formed to correspond to wireless communication and wired communication protocols, for example, wireless communication protocols such as LTE, Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth, or the like It conforms to wired communication protocols such as Ethernet and serial. Furthermore, the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment can be connected to an external modem (ext. modem) through serial communication such as RS485, so that data can be transmitted and received using various modems.

일 실시예로, 유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 통합 검침용 데이터 수집 장치(미도시)와 유선 혹은 무선 통신으로 연결될 수 있다. 유선 및 무선 통신 주변 장치(comm.)는 통합 검침용 데이터 수집 장치로부터 가스, 수도 등의 계량값을 획득할 수 있으며, 이를 디스플레이(130)부에 표시할 수 있다. As an embodiment, a wired and wireless communication peripheral device (comm.) may be connected to a data collection device (not shown) for integrated meter reading through wired or wireless communication. A wired and wireless communication peripheral device (comm.) may acquire metering values such as gas and water from an integrated meter reading data collection device and display them on the display unit 130 .

도 4(c)는 사용자가 네트워크를 통하여 스마트 전력량계(100)를 원격으로 제어하는 과정을 개요적으로 도시한 도면이다. 사용자는 네트워크를 통하여 휴대 단말로 댁내의 특정 장치에 대한 전력 공급 상황을 전달받을 수 있으며, 해당 장치가 연결된 래치 릴레이를 제어함으로써 해당 장치에 대한 전력을 차단할 수 있다. 도 4(c)를 참조하면, 스마트 전력량계(100)는 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm.)을 통하여 댁내에서 소모된 전력량을 사용자에게 전송할 수 있다. 사용자가 특정 장치(일 예로, 조명 기구)에서 소모되는 전력량이 많다고 파악하면 휴대 전화, 타블렛 등의 휴대용 단말로 네트워크를 통하여 해당 장치에 공급되는 전력을 차단하는 제어 명령을 전송할 수 있다. 유선 및 무선 통신 주변 장치(Comm.)는 네트워크를 통하여 제어 명령을 제공받고 주변 장치 인터페이스부(300)를 통하여 제어 명령을 처리부(220)에 제공한다. 처리부(220)는 제어 명령에 따라 래치 릴레이(Latch Relay) 제어신호를 제공하여 래치 릴레이(Latch Relay)를 제어하여 목적하는 장치에 대한 전력을 차단할 수 있다. 4(c) is a diagram schematically illustrating a process in which a user remotely controls the smart watt-hour meter 100 through a network. A user can receive a power supply status for a specific device in the home to a portable terminal through a network, and can cut off power to the corresponding device by controlling a latch relay to which the corresponding device is connected. Referring to FIG. 4(c), the smart watt-hour meter 100 may transmit the amount of power consumed in the home to the user through wired and wireless communication peripheral devices (Comm.). When a user recognizes that a large amount of power is consumed by a specific device (eg, a lighting fixture), a control command to cut off power supplied to the corresponding device may be transmitted to a portable terminal such as a mobile phone or tablet through a network. The wired and wireless communication peripheral devices (Comm.) receive a control command through the network and provide the control command to the processing unit 220 through the peripheral device interface unit 300 . The processing unit 220 may provide a latch relay control signal according to a control command to control a latch relay to cut off power to a target device.

상술한 바와 같이 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 래치 릴레이를 포함하며, 래치 릴레이는 도통 상태 및 차단 상태를 유지하는 경우에도 별도의 전원없이 상태가 유지되므로, 유선 및 무선 통신을 통해 별도의 전력 공급없이 원격으로 부하의 제어가 가능하다는 장점이 제공된다.As described above, the smart watt-hour meter 100 according to the present embodiment includes a latch relay, and since the latch relay maintains a state without a separate power even when maintaining a conduction state and a cutoff state, separate The advantage of being able to remotely control the load without supplying power is provided.

본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 상술한 바와 같이 3배 오버 샘플링을 수행하여 전압 및 전류를 측정한다. 이로부터 기존 유효 전력 측정의 오차율 1%에서 0.5%로 감소시킬 수 있고, 기존 무효 전력 측정의 오차율을 2 %에서 1 %로 감소시킬 수 있다.As described above, the smart watt-hour meter 100 according to the present embodiment measures voltage and current by performing 3-fold oversampling. From this, the error rate of the existing active power measurement can be reduced from 1% to 0.5%, and the error rate of the existing reactive power measurement can be reduced from 2% to 1%.

나아가, 기존의 전력량계가 유효전력량 만을 측정할 수 있었으나, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 복수개의 전류 센서 및 복수개의 전압 센서들과 연결되어 무효전력, 피상전력, 전압, 주파수 및 역률의 계측이 가능하다. Furthermore, while conventional watt-hour meters could measure only active power, the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment is connected to a plurality of current sensors and a plurality of voltage sensors to measure reactive power, apparent power, voltage, frequency, and power factor. measurement is possible

댁내로 제공되는 전력에 왜곡이 많이 포함되어 있으면 TV 등의 디스플레이 장치와 오디오 등의 음향 장치로 출력되는 화상 및 음향에 고주파 소음이 발생한다. 종래의 전력량계는 상술한 바와 같이 단순히 댁내에서 소모되는 전력량을 누산하는 기능에 그쳤으나, 본 실시예에 의한 전력량계는 전고조파 왜율(THD, total harmonic distortion)을 측정하므로 댁내로 제공되는 전력에 왜곡이 얼마나 포함되어 있는지를 파악할 수 있다. If the power supplied to the house contains a lot of distortion, high-frequency noise is generated in images and sounds output to a display device such as a TV and an audio device such as an audio device. As described above, the conventional watt-hour meter merely has a function of accumulating the amount of power consumed in the house. You can find out if it is included.

발전된 전력량이 풍부한 시간대에 소모되는 전력의 가격은 발전된 전력량이 풍부하지 않을 때의 전력 가격에 비하여 저렴하다. 즉, 전력은 시간대에 따라서 값이 달라진다. 그러나 지금까지의 전력량계는 사용자가 소모한 전력량을 누적하는 기능만을 수행할 뿐, 어느 시간대에 얼마만큼의 전력을 사용하여 사용된 전력량에 대한 가격을 구별할 수 없었다. The price of electricity consumed in a time zone when the amount of generated power is abundant is lower than the price of electricity when the amount of generated power is not abundant. That is, the value of power varies according to time zone. However, conventional watt-hour meters only perform a function of accumulating the amount of power consumed by a user, and cannot discriminate the price for the amount of power used by using how much power at a certain time.

그러나, 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 TOU(Time of Use) 기능을 제공한다. 이것은 사용시간 및 계절에 따라, 각각의 요율이 다를 경우 각 경우별로 구분 계량하는 기능을 제공하여 사용자가 경제적으로 전력을 소모할 수 있도록 한다. However, the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment provides a Time of Use (TOU) function. This provides a function of classifying and metering for each case when each rate is different according to usage time and season, so that the user can consume power economically.

본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 주변 장치로 실시간 클록 장치를 연결하여 사용자가 소모하는 전력량과 더불어 전력 사용 시간을 함께 계측할 수 있다. 이로부터 사용 시간별 전력 요금(RTP, Real Time Pricing)의 부과가 가능하다는 장점 뿐만 아니라, 스마트그리드 환경하에서 실시간 요금제(RTP)를 활용하여 전체 전력망의 부담을 줄일 수 있다. The smart watt-hour meter 100 according to the present embodiment may connect a real-time clock device as a peripheral device to measure the amount of power consumed by the user and the power use time together. From this, not only the advantage of being able to charge real time pricing (RTP), but also the burden of the entire power grid can be reduced by utilizing real time pricing (RTP) under the smart grid environment.

또한 본 실시예에 의한 스마트 전력량계(100)는 단상 2선식, 3상 4선식의 케이블을 케이블 삽입부(130)에 삽입하고, 버튼부(120)를 조작하여 여러 전력 공급 방식으로 전력이 공급되어도 용이하게 소모하는 전력량을 계측할 수 있다.In addition, the smart watt-hour meter 100 according to this embodiment inserts a single-phase two-wire or three-phase four-wire cable into the cable insertion part 130 and manipulates the button part 120 to supply power in various power supply methods. The amount of power consumed can be easily measured.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.Although the present invention has been described in relation to specific embodiments of the present invention, this is only an example and the present invention is not limited thereto. Those skilled in the art to which the present invention belongs may change or modify the described embodiments without departing from the scope of the present invention, and within the scope of equivalents of the technical spirit of the present invention and the claims to be described below Many modifications and variations are possible.

100: 스마트 전력량계 110: 디스플레이
112: 경보부 120: 버튼부
H: 하우징 130: 케이블 삽입부
210: 계량부 212: 아날로그 디지털 변환기
214: 디지털 신호 처리기 220: 처리부
222: 프로세서 224: RAM
226:고속 신호 데이터 전송부 228: 인터페이스 콘트롤러
230: 보안부 232:암호화 엔진
300: 주변 장치 인터페이스부 310: 주변 장치 인터페이스
320: 장치 제어부 3200: 시스템 제어부
3201: 디스플레이 제어부 321: 통신 제어부
3212: I2C 통신 제어기 3214: SPI 인터페이스 제어기
3216: UART 통신 제어기 3218: CAN 통신 제어기
322: 시간 제어부 3226: RTC(326)
3227: 타이머
100: smart power meter 110: display
112: alarm unit 120: button unit
H: housing 130: cable insertion
210: metering unit 212: analog-to-digital converter
214: digital signal processor 220: processing unit
222: processor 224: RAM
226: high-speed signal data transmission unit 228: interface controller
230: security unit 232: encryption engine
300: peripheral device interface unit 310: peripheral device interface
320: device control unit 3200: system control unit
3201: display control unit 321: communication control unit
3212: I2C communication controller 3214: SPI interface controller
3216: UART communication controller 3218: CAN communication controller
322: time controller 3226: RTC (326)
3227: Timer

Claims (10)

스마트 전력량계로, 상기 스마트 전력량계는,
소모된 전력량을 계측하는 계량부;
상기 스마트 전력량계를 제어하는 처리부; 및
상기 스마트 전력량계의 주변 장치를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스부;를 포함하되,
상기 주변 장치 인터페이스부는, 상기 처리부와 상기 주변 장치 인터페이스를 인터페이스하는 주변 장치 인터페이스와, 상기 주변 장치 인터페이스와 연결된 주변 장치들을 제어하는 장치 제어부, 통신 제어부 및 시간 제어부를 구비하고,
상기 주변 장치는 유선 및 무선 통신 주변 장치를 포함하며,
상기 스마트 전력량계는 사용자가 네트워크를 통하여 상기 스마트 전력량계를 제어할 수 있는 스마트 전력량계.
As a smart watt-hour meter, the smart watt-hour meter,
a metering unit that measures the amount of power consumed;
a processing unit controlling the smart watt-hour meter; and
Including; a peripheral device interface unit that interfaces the peripheral devices of the smart watt-hour meter;
The peripheral device interface unit includes a peripheral device interface that interfaces the processing unit and the peripheral device interface, a device controller that controls peripheral devices connected to the peripheral device interface, a communication controller, and a time controller;
The peripheral devices include wired and wireless communication peripheral devices,
The smart watt-hour meter is a smart watt-hour meter in which a user can control the smart watt-hour meter through a network.
제1항에 있어서,
상기 스마트 전력량계는, 상기 소모된 전력량을 사용 시간, 사용 일자 별로 계량하여 각 요율별로 구분 계량하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The smart watt-hour meter is a smart watt-hour meter, characterized in that the amount of consumed power is measured for each usage time and usage date and separately measured for each rate.
제1항에 있어서,
상기 스마트 전력량계는 복수개의 전류 센서 및 하나 이상의 전압 센서를 더 포함하며,
상기 계량부는 무효 전력, 피상 전력, 전압, 주파수, 역률 및 전고조파왜율을 측정하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The smart watt-hour meter further includes a plurality of current sensors and one or more voltage sensors,
The smart watt-hour meter, characterized in that the metering unit measures reactive power, apparent power, voltage, frequency, power factor and total harmonic distortion.
제1항에 있어서,
상기 스마트 전력량계는 복수개의 전류 센서 및 하나 이상의 전압 센서를 더 포함하며,
상기 계량부는 무효 전력, 피상 전력, 전압, 주파수, 역률 및 전고조파왜율을 측정하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The smart watt-hour meter further includes a plurality of current sensors and one or more voltage sensors,
The smart watt-hour meter, characterized in that the metering unit measures reactive power, apparent power, voltage, frequency, power factor and total harmonic distortion.
제1항에 있어서,
상기 주변 장치는, 상기 사용자 댁내의 장치와 연결된 래치 릴레이를 더 포함하며,
상기 사용자는 원격으로 상기 스마트 전력량계에 포함된 래치 릴레이를 제어하여 상기 댁내의 장치에 전력을 제공하거나 차단하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The peripheral device further includes a latch relay connected to the device in the user's home,
The smart watt-hour meter, characterized in that the user remotely controls a latch relay included in the smart watt-hour meter to provide or cut off power to the in-house device.
제1항에 있어서,
상기 유선 및 무선 통신 주변 장치는, 네트워크로부터 상기 스마트 전력량계의 펌웨어를 수신하고,
상기 처리부는, 부트로더를 통하여 수신한 상기 펌웨어로 상기 스마트 전력량계의 펌웨어를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The wired and wireless communication peripheral devices receive the firmware of the smart watt-hour meter from the network,
The smart watt-hour meter, characterized in that the processing unit updates the firmware of the smart watt-hour meter with the firmware received through a bootloader.
제1항에 있어서,
상기 스마트 전력량계는, 보안부를 더 포함하며,
상기 보안부는, 송수신 되는 데이터를 AES-128의 보안 알고리즘에 따라 암호화 및 복호화하는 암호화 엔진을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The smart watt-hour meter further includes a security unit,
The security unit includes an encryption engine that encrypts and decrypts transmitted and received data according to an AES-128 security algorithm.
제1항에 있어서,
상기 스마트 전력량계는, 정해진 날짜마다 소모한 전력량을 전력 공급자에게 송신하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The smart watt-hour meter is a smart watt-hour meter, characterized in that for transmitting the amount of power consumed on a predetermined date to a power supplier.
제1항에 있어서,
상기 계량부는, 전류 센서 및 전압 센서를 이용하여 측정한 값을 디지털로 변환하는 아날로그 디지털 변환기(ADC, analog to digital converter)를 포함하며,
상기 아날로그 디지털 변환기는 3배 오버 샘플링을 수행하는 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 1,
The metering unit includes an analog to digital converter (ADC) that converts a value measured using a current sensor and a voltage sensor into digital,
The analog-to-digital converter performs 3-fold oversampling.
제9항에 있어서,
상기 아날로그 디지털 변환기는, 프로그래머블 게이트 어레이(PGA, programmable gate array)로 구현된 것을 특징으로 하는 스마트 전력량계.
According to claim 9,
The analog-to-digital converter is a smart watt-hour meter, characterized in that implemented as a programmable gate array (PGA).
KR1020210091780A 2021-07-13 2021-07-13 Smart power meter KR20230011128A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210091780A KR20230011128A (en) 2021-07-13 2021-07-13 Smart power meter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210091780A KR20230011128A (en) 2021-07-13 2021-07-13 Smart power meter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230011128A true KR20230011128A (en) 2023-01-20

Family

ID=85108593

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210091780A KR20230011128A (en) 2021-07-13 2021-07-13 Smart power meter

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230011128A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kesav et al. Automated Wireless Meter Reading System for Monitoring and Controlling Power Consumption
CN102128978A (en) Energy consumption metering system supporting two-way communication
CN206773423U (en) A kind of four table centralized procurements and smart home integrated system based on power line carrier
KR20080112692A (en) Remote meter-reading system
Singh et al. Energy conservation in IoT-based smart home and its automation
CN203339424U (en) Wireless intelligent energy consumption gauge
Ajenikoko et al. Hardware design of a smart meter
CN204597127U (en) Close-coupled socket
Govindarajan et al. Energy monitoring system using Zigbee and Arduino
KR20130114953A (en) Smart monitoring system from industrial distribution board
KR101211906B1 (en) Apparatus for connecting networks
KR20230011128A (en) Smart power meter
US11646584B2 (en) Energy allocation system
KR20120073941A (en) Energy management system and method for management of renewable energy using thereof
CN209264843U (en) Attaching plug formula integration Internet of Things power param eter supervision device
CN106908658A (en) A kind of home wireless digital electronic sensor
CN104577538A (en) Socket based on ZIGBEE wireless communication and compact socket
Saleh et al. Wireless home automation system based on microcontroller
Salvadori et al. Design of an intelligent electronic device based on TivaC platform for smart grid applications
CN204791291U (en) Long -range device of supplementing with money of smart electric meter based on dual network mixed communication
CN205141297U (en) Provide wireless intelligent multiple socket -outlet who charges that pays in default distance
Sulaiman et al. Smart energy meter using Telegram bot
CN104200635A (en) Wireless switch with function of electrical quantity metering and acquisition method
Charly et al. Development of inbuilt energy management controller for smart meter
CN112991706B (en) Centralized control type intelligent prepayment system and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination