KR20230036225A - 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템은 부하(Load)와 차단기(ELB) 사이에 설치되고, 상기 부하에 공급되는 메인 전원을 스위칭 제어하는 부하 제어 장치; 상기 부하 제어 장치와의 통신을 통해 상기 부하 제어 장치에 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 전달하여, 상기 부하 제어 장치를 통해 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 원격 제어하는 모니터링 서버; 및 상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 사이에 배치되어 상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 간의 통신을 중계하는 게이트웨이를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라의 전기에너지 소비는 1970년대부터 생활 수준의 향상, 편리성의 추구 및 중간재 생산 위주 에너지 다소비형 산업 구조화로 꾸준한 증가세를 나타내고 있다. 1차 에너지인 유류 가격은 지속적으로 상승하여 발전 비용은 증가하는 데 비해, 이를 가공하여 생산되는 2차 에너지인 전기 판매 단가는 최근에만 인상되었을 뿐 정부의 지속적인 동결로 가스, 유류 등에 비해 상대적으로 저렴한 상황이 지속되어 왔다.
한편, 실제 에너지 가격을 반영하지 못하는 전기 요금으로 인해 나타나는 에너지 상대 가격의 불균형은 각 경제 주체들의 소비와 투자에 있어 왜곡된 신호를 주며 부작용을 낳고 있다. 예컨대, 국내 제조업에서는 전기 요금의 상대적인 저렴함으로 인해 에너지 다소비 산업을 중심으로 과잉 설비 투자가 발생하고 있다. 또한, 일반 건물에는 전기 냉난방의 사용이 급증하고 있는데, 최근에는 가스나 유류를 사용하던 건물 난방이 점차 전기로 대체되는 에너지 전환 수요도 급증하고 있다.
이에 따라, 전력 수요는 매년 최고치를 갱신하여, 발전소를 계속 건설하여야 하는 악순환이 나타나고 있다. 그러나, 최근 일본 원전 사태 이후 원전에 대한 우리나라 국민의 불안감과 부품 비리 등의 국내외적인 사건들로 인해, 대용량 발전소의 건설은 매우 어려운 실정이다. 더 큰 문제는 전력 계통이 성장함에 따라 전기를 전송하는 데 필수적인 송전 선로 및 변전소 등의 건설이 환경 문제와 지역적 민원 문제 등으로 큰 어려움을 겪고 있다는 사실이다.
따라서, 최근에는 전력 공급측의 확충으로는 늘어나는 전력 수요를 감당하기가 어려워 전력 수요측의 전력 수요 조절로 전력 수급 문제를 해결하는 방안이 대두되고 있다. 이에 따라, 전력 수요 관리가 점차 중요한 해결 수단으로 각광받고 있다. 한편, 이러한 전력 수요 관리에서는 전력 수요처의 최대 수요 전력량을 이용하여 기본 요금을 산정하고, 산정된 기본 요금을 바탕으로 전기 요금을 산정하고 있다.
그러나, 현재 이러한 전력 수요 관리에서는 전력 수요처의 최대 수요 전력량을 예측할 수 없으므로, 전력 수요처의 사용 전력량이 최대 수요 전력량을 초과하는 경우가 매월 발생하고 있고, 이는 전기 요금의 지속적으로 증가를 의미한다. 따라서, 전기 요금 절감을 위한 개선된 시스템의 개발이 지속적으로 요구되고 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0047990호(발명의 명칭: 전기요금 절감 시스템 및 그 방법, 공개일자: 2016.05.03.)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 모니터링 서버와의 연동에 기반한 부하 제어 장치의 스위칭 제어를 통해 메인 전원이 부하에 공급되는 시간을 원격 제어함으로써 전기요금을 절감할 수 있도록 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템은 부하(Load)와 차단기(ELB) 사이에 설치되고, 상기 부하에 공급되는 메인 전원을 스위칭 제어하는 부하 제어 장치; 상기 부하 제어 장치와의 통신을 통해 상기 부하 제어 장치에 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 전달하여, 상기 부하 제어 장치를 통해 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 원격 제어하는 모니터링 서버; 및 상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 사이에 배치되어 상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 간의 통신을 중계하는 게이트웨이를 포함한다.
상기 제어 명령은 계절 및 시간대에 따른 요금제를 고려하여 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 신호를 포함할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하에 공급하고, 상기 계절별 경부하 시간대 외에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프(OFF)시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 부하 제어 장치에 상기 부하와 연결된 전원 케이블이 플러그 인(Plug-in)되는 경우, 초기 일정 시간 동안 충전을 포함한 전원 공급이 정상적으로 이루어지는지를 체크한 후, 상기 제어 명령에 따라 상기 부하 제어 장치의 스위칭을 제어할 수 있다.
상기 부하 제어 장치는 상기 메인 전원을 제어함과 동시에 상기 메인 전원을 계측하고, 상기 모니터링 서버는 상기 부하 제어 장치를 통해 계측된 값이 상기 차단기를 통해 차단되지 않는 과전류인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 과전류인 경우 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하고 경보를 발생할 수 있다.
상기 부하 제어 장치는 상기 모니터링 서버와의 통신이 끊어져도 미리 설정된 스케줄러에 따른 작동이 가능하도록 RTC(Real Time Clock) 기능을 구비하고, 상기 모니터링 서버와의 통신이 재개되면 상기 모니터링 서버의 제어 명령에 따라 작동할 수 있다.
상기 부하는 충전을 위해 상기 메인 전원을 공급받는 골프장 카트, 및 골프장 내 건물 용수 탱크에 물을 보충하기 위한 급수 펌프 장치를 포함할 수 있다.
상기 부하 제어 장치는 전원 콘센트에 접속하여 상기 차단기의 후단에 직결 장착되는 복수의 입력 단자; 상기 입력 단자를 통해 공급되는 전류 값을 측정하기 위한 전류 CT(Current Transformer); 상기 입력 단자를 통해 공급되는 전류에 해당하는 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하기 위한 래치 릴레이(Latch Relay : 일반 릴레이에 전원을 상시 공급하는 방식을 포함); 상기 입력 단자와 연결되어 안정적인 전류를 공급하는 AC/DC 파워 서플라이; 상기 전류 CT 및 상기 래치 릴레이와 연결되고 상기 게이트웨이에 의한 무선 통신을 통해 상기 모니터링 서버로부터 상기 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 제어 명령에 응답하여 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 동작을 수행함과 동시에 상기 전류 CT를 통한 전류 값 계측을 수행하는 제어/계측 모듈; 및 상기 부하에 연결되도록 상기 입력 단자에 대응되게 형성되고, 상기 래치 릴레이 및 상기 제어/계측 모듈의 출력 값을 상기 부하에 출력하는 복수의 출력 단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법은 상기 모니터링 서버가 부하(Load)에 공급되는 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 생성하는 단계; 상기 모니터링 서버가 상기 게이트웨이를 통해 상기 부하 제어 장치와 통신하여 상기 제어 명령을 상기 부하 제어 장치에 전달하는 단계; 및 상기 부하 제어 장치가 상기 제어 명령에 따른 스위칭 제어를 통해 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 제어하는 단계를 포함한다.
상기 제어 명령은 계절 및 시간대에 따른 요금제를 고려하여 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 신호를 포함하고, 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 제어하는 단계는 상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하에 공급하는 단계; 및 상기 제어 명령에 기초하여, 상기 계절별 경부하 시간대 외에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프(OFF)시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 모니터링 서버와의 연동에 기반한 부하 제어 장치의 스위칭 제어를 통해 메인 전원이 부하에 공급되는 시간을 원격 제어함으로써 전기요금을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템을 설명하기 위해 도시한 네트워크 구성도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 시프트 및 피크 억제에 의한 절감 효과를 입증하기 위한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 부하 제어 장치의 외부 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 부하 제어 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 시프트 및 피크 억제에 의한 절감 효과를 입증하기 위한 그래프를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 부하 제어 장치의 외부 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 도 1의 부하 제어 장치의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템을 설명하기 위해 도시한 네트워크 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템(100)은 모니터링 서버(110), 부하(Load)(102)와 차단기(ELB)(101) 사이에 설치되는 부하 제어 장치(120), 및 상기 모니터링 서버(110)와 상기 부하 제어 장치(120)를 통신 중계하는 게이트웨이(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 모니터링 서버(110)는 상기 게이트웨이(130)의 통신 중계 기능을 통해 상기 부하 제어 장치(120)와 통신을 수행할 수 있다. 이때, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 부하 제어 장치(120)와 무선 또는 유선으로 통신 연결이 될 수 있다.
상기 모니터링 서버(110)는 상기 부하 제어 장치(120)와의 통신 연결을 통해 상기 부하 제어 장치(120)에 제어 명령을 전달할 수 있다. 여기서, 상기 제어 명령은 상기 부하(102)에 공급되는 메인 전원에 대하여 스위칭 제어를 하는 신호를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 제어 명령은 계절 및 시간대에 따른 요금제를 고려하여 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 신호를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 제어 명령에 따른 상기 부하 제어 장치(120)의 스위칭 제어 동작을 통해 상기 메인 전원이 상기 부하(102)에 공급되는 시간을 원격 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치(120)의 스위치를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하(102)에 공급할 수 있다. 반면에, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 제어 명령에 기초하여, 상기 계절별 경부하 시간대 외에는 상기 부하 제어 장치(120)의 스위치를 오프(OFF)시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템(100)이 골프장에 사용되어 골프장 카트 등의 충전에 소비되는 전기요금을 절감하는 경우에 대해서 예시적으로 설명한다.
참고로, 골프장에서는 전기요금(전기사용요금)은 계약 기간 동안 월간 사용량을 기준으로 아래의 표 1(2021년 한전고시 전기요금)과 같이 계절별, 시간대별 전기요금 단가를 적용하여 산출될 수 있다. 표 1을 참조하면 각 계절별, 시간대별로 전기요금 단가가 다르게 적용되지만 가장 저렴한 요금 구간은 계절과 상관없이 경부하 시간인 것을 확인할 수 있다.
[표 1]
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 부하(102)와 상기 차단기(101) 사이에 상기 부하 제어 장치(120)를 설치하고, 상기 모니터링 서버(110)에서 상기 부하 제어 장치(120)로 제어 명령을 전달하여 상기 부하 제어 장치(120)의 스위칭을 제어함으로써 가장 저렴한 요금 구간인 경부하 시간대에만 전기 에너지를 공급(충전)할 수 있도록 하며, 이를 통해 골프장, 모든 건물 및 산업현장에서 전기 에너지의 사용에 따른 전기요금을 절감할 수 있다.
한편, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 부하 제어 장치(120)에 상기 부하(102)와 연결된 전원 케이블(상기 메인 전원을 공급하는 케이블)이 플러그 인(Plug-in)되는 경우, 초기 일정 시간 동안(예: 1 ~ 2분이내) 충전을 포함한 전원 공급이 정상적으로 이루어지는지를 먼저 체크할 수 있다.
이후, 상기 전원 공급이 정상적으로 이루어지는 것으로 확인되면, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 제어 명령을 상기 부하 제어 장치(120)에 전송하여 상기 부하 제어 장치(120)의 스위칭을 제어함으로써, 상기 메인 전원이 상기 부하(102)에 공급되는 시간을 원격 제어할 수 있다.
여기서, 상기 부하(102)는 충전을 위해 상기 메인 전원을 공급받는 골프장 카트, 및 골프장 내 건물 용수 탱크에 물을 보충하기 위한 급수 펌프 장치를 포함할 수 있다.
상기 부하 제어 장치(120)는 상기 부하(102)와 상기 차단기(101) 사이에 설치되고, 상기 부하(102)에 공급되는 메인 전원을 스위칭 제어할 수 있다. 이때, 상기 부하 제어 장치(120)는 상기 메인 전원을 제어함과 동시에 상기 메인 전원을 계측할 수도 있다.
이에 따라, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 부하 제어 장치(120)를 통해 계측된 값이 상기 차단기(101)를 통해 차단되지 않는 과전류인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 과전류인 경우 상기 부하 제어 장치(120)의 제어 스위치(125)를 오프시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하고 경보를 발생할 수 있다.
한편, 상기 부하 제어 장치(120)는 상기 모니터링 서버(110)와의 통신이 끊어져도 미리 설정된 스케줄러에 따른 작동이 가능하도록 RTC(Real Time Clock) 기능을 구비할 수 있다. 이후, 상기 부하 제어 장치(120)는 상기 모니터링 서버(110)와의 통신이 재개되면, 상기 모니터링 서버(110)의 제어 명령에 따라 작동할 수 있다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 부하 제어 장치(120)와 상기 모니터링 서버(110) 간의 통신이 두절되면, 상기 부하 제어 장치(120) 자체적으로 상기 RTC 기능을 이용해서, 상기 부하(102)에 공급되는 메인 전원의 스위칭 제어를 위해 미리 설정된 스케줄러를 작동시키고, 이후 통신이 재개되면 상기 모니터링 서버(110)의 제어 명령에 따라 상기 부하 제어 장치(120)를 작동시킬 수 있다.
이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 부하 제어 장치(120)와 상기 모니터링 서버(110) 간의 통신이 두절되는 경우에도 안정적으로 전기요금 절감을 위한 서비스를 끊김 없이 제공할 수 있으며, 이를 통해 사용자에게 본 서비스에 대한 신뢰감을 줄 수 있다.
상기 게이트웨이(130)는 상기 부하 제어 장치(120)와 상기 모니터링 서버(110) 사이에 배치되어 상기 부하 제어 장치(120)와 상기 모니터링 서버(110) 간의 통신을 중계하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템(100)은 다음과 같은 기능을 기본으로 제공할 수 있으며, 참고로 일부 기능을 상술한 내용과 중복될 수 있다.
1. 서버에서 원격으로 감시 및 제어
2. 전력 데이터는 설정 가능한 주기로 데이터를 항상 취득하여 시스템에서 필요한 위치에 실시간으로 표현
3. 충전회로에 대한 부하 제어는 수시, 스케줄, 예약 제어를 수행
4. 서버의 운영 기록과 제어 내역은 운영 보고서로 작성
5. 계량 데이터는 운영 화면에 실시간 데이터로 제공
6. 주기성 데이터를 표시하는 트랜드 그래프에는 설정 주기 내의 데이터로 꺾은선 혹은 막대 그래프로 표현
7. 웹상에서 본 서버로 연결하여 원격에서도 감시/제어 기능 수행
8. 전력량이 스위치를 ON 상태로 제어 중에 설정된 값 이상으로 급격한 변화가 발생하면 경보를 발생
9. 시스템의 모든 취득 정보를 일간/주간/월간 보고서로 출력
10. 스케줄 제어에 의한 계절별 심야전력 시간대별 부하 제어
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 타임 시프트 및 피크 억제에 의한 절감 효과를 입증하기 위한 그래프를 나타낸 도면이다.
전력요금(전기요금)은 계약전력요금과 사용요금으로 산출된 합산요금으로 구성되며, 전력종류별, 계절별, 시간대별 전기요금단가를 다르게 적용하고 있다. 상기 계약전력요금은 일일 최대(Peak) 전력을 기준으로 전기계약 종류에 따른 단가를 적용하여 산출하고 있다. 전기사용요금은 계약기간 동안 월간 사용량을 기준으로 계절별, 시간대별 전기요금단가를 적용하여 산출하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 계약종류가 고압A의 경우를 적용한 경우, 봄/가을철의 경우 중간부하 시간대나 최대부하 시간대의 경우 경부하 시간대 대비 사용료가 144~204% 할증 적용되고, 여름철의 경우에는 도 3에 도시된 바와 같이 중간부하 시간대나 최대부하 시간대의 경우 경부하 시간대 대비 사용료가 203~364% 할증 적용되며, 겨울철의 경우에는 도 4에 도시된 바와 같이 중간부하 시간대나 최대부하 시간대의 경우 경부하 시간대 대비 사용료가 179~278% 할증 적용된다.
따라서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 봄/가을철, 여름철, 겨울철 등 모든 계절에 대하여, 경부하 시간대에서는 사용료가 중간부하 시간대나 최대부하 시간대에 비해서 상대적으로 훨씬 저렴한 것을 확인할 수 있다.
그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 각 부하의 충전에 필요한 전기에너지의 사용량은 어느 시간대에 전기를 공급받는다 하더라도 동일 에너지를 사용하게 된다. 따라서, 각 계절별로 경부하 시간대를 이용하게 되면 전기요금을 절감할 수 있게 된다. 예컨대, 도 6과 같이 전기요금을 산출(\/kWh)하게 되면 50% 정도의 감소 효과를 기대할 수 있다.
참고로, 봄/가을철(3월~5월, 9월~10월), 여름철(6월~8월)의 경우 경부하 시간대는 23시~9시이고, 중간부하 시간대는 9시~10시, 12시~13시, 17시~23시이며, 최대부하 시간대는 10시~12시, 13시~17시이다. 그리고, 겨울철(11월~2월)의 경우 경부하 시간대는 23시~9시이고, 중간부하 시간대는 9시~10시, 12시~17시, 20시~22시이며, 최대부하 시간대는 10시~12시, 17시~20시, 22시~23시이다.
도 7 및 도 8은 도 1의 부하 제어 장치(120)의 상세 구성을 도시한 도면으로서, 특히 도 7은 도 1의 부하 제어 장치(120)의 외부 구성을 나타낸 도면이고, 도 8은 도 1의 부하 제어 장치(120)의 내부 구성을 나타낸 도면이다.
도 1, 도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 부하 제어 장치(120)는 복수의 입력 단자(121), 전류 CT(Current Transformer)(122), 래치 릴레이(Latch Relay)(123), AC/DC 파워 서플라이(PS)(124), 제어/계측 모듈(Control & Measure)(125), 및 복수의 출력 단자(126)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 복수의 입력 단자(121)는 전원 콘센트에 접속하여 상기 차단기(101)의 후단에 직결 장착될 수 있다.
상기 전류 CT(122)는 상기 입력 단자(121)를 통해 공급되는 전류 값을 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 래치 릴레이(123)는 상기 입력 단자(121)를 통해 공급되는 전류에 해당하는 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 AC/DC 파워 서플라이(124)는 상기 입력 단자(121)와 연결되어 안정적인 동작전력을 공급하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 제어/계측 모듈(125)은 상기 전류 CT(122) 및 상기 래치 릴레이(123)와 연결되게 구성될 수 있다. 상기 제어/계측 모듈(125)은 상기 게이트웨이(130)에 의한 무선 통신을 통해 상기 모니터링 서버(110)로부터 상기 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 제어 명령에 응답하여 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 제어/계측 모듈(125)은 상기의 제어 동작을 수행함과 동시에, 상기 전류 CT(122)를 통한 전류 값 계측을 수행할 수 있고, 또한, 출력단자(126)의 전압과 연계하여 부하(102)에 공급되는 소비전력(W)(이하 전류만 언급)도 산출이 가능하다. 상기 제어/계측 모듈(125)에 의해 계측된 전류 값이 임계치를 초과하는 경우, 상기 부하 제어 장치(120)는 상기 모니터링 서버(110)로부터 상기 제어 명령을 수신할 수 있다.
즉, 상기 모니터링 서버(110)는 상기 부하 제어 장치(120)의 제어/계측 모듈(125)을 통해 계측된 전류 값과 상기 임계치(임의의 값으로 설정도 가능)를 비교하고 그 비교 결과 상기 계측된 전류 값이 상기 임계치를 초과하는 경우, 상기 계측된 전류 값이 상기 차단기(101)를 통해 차단되지 않는 과전류인 것과 임의의 임계치를 초과한 것으로 판단할 수 있다.
상기 모니터링 서버(110)는 상기 계측된 전류 값이 상기 차단기(101)를 통해 차단되지 않는 과전류인 것과 임의의 임계치를 초과한 것으로 판단되면, 상기 부하 제어 장치(120)에 상기 제어 명령을 전송하여 상기 부하 제어 장치(120)의 스위치(125)를 오프시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하고, 상기 모니터링 서버(110)와 통신 연결된 경보 장치를 통해 경보를 발생할 수 있다.
상기 복수의 출력 단자(126)는 상기 부하(102)에 연결되도록 상기 입력 단자(121)에 대응되게 형성될 수 있다. 상기 복수의 출력 단자(126)는 상기 래치 릴레이(123) 및 상기 제어/계측 모듈(125)의 출력 값을 상기 부하(102)에 출력하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 부하 제어 장치(120)는 기존 차단기(101)의 후단에 직결 장착할 수 있는 구조(ELB에 가장 근접)를 가지며, 그 입/출력 단자는 기존 ELB(101)와 동일한 구조 혹은 동일한 입력 단자 방식을 가질 수 있다. 이러한 부하 제어 장치(120)는 메인 전원을 원격 제어하고 수동으로도 조작할 수 있는 기능을 구비할 수 있다.
상기 부하 제어 장치(120)는 전원은 자체 AC 220V로 구동하고, 메인 전류(0~50A)를 계측할 수 있다. 또한, 상기 부하 제어 장치(120)는 자체 동작 상태와 계측된 전압/전류/전력 정보를 통신으로 제공할 수 있다. 이때, 통신은 무선으로 구현될 수 있다(장치 1~254개당 Gateway 구성).
상기 부하 제어 장치(120)는 설치 시 장치 ID가 번호로 지정(등록)될 수 있다. 등록된 번호를 확인하는 방법은 LED로 디바이스 선택 상황을 표시하거나, 응답(선택)된 디바이스가 자신임을 표시하는 등의 방법으로 구현될 수 있다. 상위 서버와 통신은 MODBUS-TCP/IP 방식으로 구현될 수 있다.
추가로, 상기 부하 제어 장치(120)는 LED(127), 현장 조작 스위치(128), 및 정보 표시 장치(129)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 LED(127)는 상기 제어스위치(125)의 동작 상태(ID등록, 통신, 스위치 조작 위치(ON/OFF))를 표시할 수 있는 LED를 구비하여 현장에서 직접 확인할 수 있게 한다.
상기 현장 조작 스위치(128)는 상기 모니터링 서버(110)와 통신 라인을 통하지 않고, 현장에서 상기 제어스위치(125)를 직접 조작(On에서 Off 또는 Off에서 On상태로 전환)할 수 Push Button 방식의 스위치를 구비한다.
상기 정보 표시 장치(129)는 전류 CT(122)와 출력 단자(126)로부터 취득된 전류와 전압을 이용한 다양한 정보를 현장 장치에서도 표시할 수 있는 기능의 장치를 구비할 수도 있다. 정보(전압, 전류, 전력 등)의 표시는 일정 주기로 돌아 가면서 연속 표시하는 방법과 특정 한가지만 연속 표시하다가 선택 스위치에 의해 표시정보를 바꾸어 표시하는 방법 등으로 구현할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로 (collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 전기에너지 자동 제어 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 아래와 같이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 단계(910)에서 상기 모니터링 서버(110)는 부하(102)에 공급되는 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 생성할 수 있다.
다음으로, 단계(920)에서 상기 모니터링 서버(110)는 상기 게이트웨이(130)를 통해 상기 부하 제어 장치(120)와 통신하여 상기 생성된 제어 명령을 상기 부하 제어 장치(120)에 전달할 수 있다.
다음으로, 단계(930)에서 상기 부하 제어 장치(120)는 상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치(120)의 제어스위치(125)를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하(102)에 공급할 수 있다.
다음으로, 단계(940)에서 과전류가 차단되어 경보가 발생하면, 단계(950)에서 상기 부하 제어 장치(120)는 계절별 경부하 시간대 외에는 무부하상태로 선로를 유지하면서 건전성을 감시하고, 초기 충전(선로 연결) 확인 후, 부하가 1분정도 유지되면 상기 래치 릴레이(123)를 Off 상태로 대기할 수 있다. 반면, 단계(940)에서 과전류 차단이 아닌 경우에는 단계(910)으로 리턴(Return)한다.
다음으로, 단계(960)에서 경부하 시간인지 여부를 판단하여 경부하 시간인 경우에는 상기 부하 제어 장치(120)의 제어스위치(125)를 온(ON)시키고 경부하 시간이 아닌 경우에는 단계(910)으로 리턴한다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
101: 차단기(ELB)
102: 부하(Load)
110: 모니터링 서버
120: 부하 제어 장치
121: 입력 단자
122: 전류 CT
123: 래치 릴레이
124: AC/DC 파워 서플라이
125: 제어/계측 모듈
126: 출력 단자
130: 게이트웨이
102: 부하(Load)
110: 모니터링 서버
120: 부하 제어 장치
121: 입력 단자
122: 전류 CT
123: 래치 릴레이
124: AC/DC 파워 서플라이
125: 제어/계측 모듈
126: 출력 단자
130: 게이트웨이
Claims (10)
- 부하(Load)와 차단기(ELB) 사이에 설치되고, 상기 부하에 공급되는 메인 전원을 스위칭 제어하는 부하 제어 장치;
상기 부하 제어 장치와의 통신을 통해 상기 부하 제어 장치에 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 전달하여, 상기 부하 제어 장치를 통해 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 원격 제어하는 모니터링 서버; 및
상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 사이에 배치되어 상기 부하 제어 장치와 상기 모니터링 서버 간의 통신을 중계하는 게이트웨이
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 제어 명령은
계절 및 시간대에 따른 요금제를 사용하는 모든 장소로서 적어도 골프장, 공장, 일반건물 중 어느 한 곳을 포함하는 장소에서 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 모니터링 서버는
상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하에 공급하고, 상기 계절별 경부하 시간대 외에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프(OFF)시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 모니터링 서버는
상기 부하 제어 장치에 상기 부하와 연결된 전원 케이블이 플러그 인(Plug-in)되는 경우, 초기 일정 시간 동안 충전을 포함한 전원 공급이 정상적으로 이루어지는지를 체크한 후, 상기 제어 명령에 따라 상기 부하 제어 장치의 스위칭을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 부하 제어 장치는
상기 메인 전원을 제어함과 동시에 상기 메인 전원을 계측하고,
상기 모니터링 서버는
상기 부하 제어 장치를 통해 계측된 값이 상기 차단기를 통해 차단되지 않는 과전류인지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 과전류인 경우 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하고 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 부하 제어 장치는
상기 모니터링 서버와의 통신이 끊어져도 미리 설정된 스케줄러에 따른 작동이 가능하도록 RTC(Real Time Clock) 기능을 구비하고, 상기 모니터링 서버와의 통신이 재개되면 상기 모니터링 서버의 제어 명령에 따라 작동하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 부하는
충전을 위해 상기 메인 전원을 공급받는 골프장 내, 카트 및 용수 탱크에 물을 보충하기 위한 급수 펌프 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 부하 제어 장치는
전원 콘센트에 접속하여 상기 차단기의 후단에 직결 장착되는 복수의 입력 단자;
상기 입력 단자를 통해 공급되는 전류 값을 측정하기 위한 전류 CT(Current Transformer);
상기 입력 단자를 통해 공급되는 전류에 해당하는 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하기 위한 래치 릴레이(Latch Relay);
상기 입력 단자와 연결되어 안정적인 전류를 공급하는 AC/DC 파워 서플라이;
상기 전류 CT 및 상기 래치 릴레이와 연결되고 상기 게이트웨이에 의한 무선 통신을 통해 상기 모니터링 서버로부터 상기 제어 명령을 수신하고, 상기 수신된 제어 명령에 응답하여 상기 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 동작을 수행함과 동시에 상기 전류 CT를 통한 전류 값 계측을 수행하는 제어/계측 모듈; 및
상기 부하에 연결되도록 상기 입력 단자에 대응되게 형성되고, 상기 래치 릴레이 및 상기 제어/계측 모듈의 출력 값을 상기 부하에 출력하는 복수의 출력 단자
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템.
- 모니터링 서버, 부하 제어 장치, 및 게이트웨이를 포함하는 전기에너지 자동 제어 시스템을 이용한 전기에너지 자동 제어 방법에 있어서,
상기 모니터링 서버가 부하(Load)에 공급되는 메인 전원의 스위칭 제어를 위한 제어 명령을 생성하는 단계;
상기 모니터링 서버가 상기 게이트웨이를 통해 상기 부하 제어 장치와 통신하여 상기 제어 명령을 상기 부하 제어 장치에 전달하는 단계; 및
상기 부하 제어 장치가 상기 제어 명령에 따른 스위칭 제어를 통해 상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 제어하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제어 명령은
계절 및 시간대에 따른 요금제를 고려하여 상기 메인 전원의 스위칭을 제어하는 신호를 포함하고,
상기 메인 전원이 상기 부하에 공급되는 시간을 제어하는 단계는
상기 제어 명령에 기초하여, 계절별 경부하 시간대에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 온(ON)시켜서 상기 메인 전원을 상기 부하에 공급하는 단계; 및
상기 제어 명령에 기초하여, 상기 계절별 경부하 시간대 외에는 상기 부하 제어 장치의 스위치를 오프(OFF)시켜서 상기 메인 전원의 공급을 차단하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210118835A KR102579770B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210118835A KR102579770B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템 및 방법 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20230036225A true KR20230036225A (ko) | 2023-03-14 |
| KR102579770B1 KR102579770B1 (ko) | 2023-09-18 |
Family
ID=85502521
Family Applications (1)
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| KR1020210118835A KR102579770B1 (ko) | 2021-09-07 | 2021-09-07 | 전기요금 절감을 위한 전기에너지 자동 제어 시스템 및 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR102579770B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110022458A (ko) * | 2009-08-27 | 2011-03-07 | 한국전력공사 | 전력사용기기의 원격 사용 전력측정 및 자동제어장치 및 방법 |
| KR20120028503A (ko) * | 2010-09-15 | 2012-03-23 | 이승철 | 공간분할 기반 지능자율 에너지절감 방법 및 시스템 |
| KR20160047990A (ko) * | 2014-10-23 | 2016-05-03 | 김태영 | 전기요금 절감 시스템 및 그 방법 |
| KR101776641B1 (ko) * | 2016-06-14 | 2017-09-19 | 주식회사 쿠루 | 전기요금 절감을 위한 전력수요처의 실시간 사용전력량 모니터링 시스템 및 그 방법 |
-
2021
- 2021-09-07 KR KR1020210118835A patent/KR102579770B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
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|---|---|
| KR102579770B1 (ko) | 2023-09-18 |
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