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KR20120137577A - 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법 - Google Patents

홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20120137577A
KR20120137577A KR1020110041859A KR20110041859A KR20120137577A KR 20120137577 A KR20120137577 A KR 20120137577A KR 1020110041859 A KR1020110041859 A KR 1020110041859A KR 20110041859 A KR20110041859 A KR 20110041859A KR 20120137577 A KR20120137577 A KR 20120137577A
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KR
South Korea
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power
unit
terminal
home network
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Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020110041859A
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English (en)
Inventor
송기홍
이동옥
Original Assignee
(주) 솔루윈스
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 (주) 솔루윈스 filed Critical (주) 솔루윈스
Priority to KR1020110041859A priority Critical patent/KR20120137577A/ko
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Abstract

본 발명은 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일면에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치는, 외부로부터 교류 전원을 입력 받는 교류 전원부와, 교류 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하며, 측정에 따라 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력하는 센서부와, 적어도 하나의 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 제어신호를 수신받으며, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터를 단말기로 송신하는 통신부와, 전원 제어신호에 교류 전원을 외부 기기에 공급 또는 차단하여 외부 기기로의 공급 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함한다.

Description

홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DISTRUBUTING POWER USING HOME NETWORK}
본 발명은 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 일반 가정 등에 공급되는 가정용 전기의 이용에 따른 전력 사용량을 측정하면서도 홈 네트워크를 이용하여 가정 내 전기 설비로의 분전을 원격으로 제어 가능한 전력 분전 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 이산화탄소 배출량 저감 및 에너지 사용 효율화를 위하여 원격검침인프라((Advanced Metetering Infrastructure, AMI), 스마트 그리드(Smart Grid), 인텔리그리드(IntelliGrid) 등 인프라(Infrastructure) 차원의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
국외의 여러 국가들은 인프라 차원의 전력기술과 정보통신 기술을 접목한 원격 검침, 요구응답(DR), 에너지 부하 제어를 통한 고도화된 전력망 구축뿐만 아니라 다수의 주택용 전력사용량 모니터링 제품을 개발 판매하고 있다.
하지만, 종래 기술에 따른 전력 분전 시스템 및 방법은 전력사용자들이 실시간으로 전력사용량을 모니터링하기 어려웠으며, 사용자의 입장에서 손쉽게 측정 장치의 전력사용을 제한할 수 없었다.
또한, 종래 기술에 따른 전력 분전 시스템 및 방법은 원격기능을 제공하는 경우에 있어서도, 근거리 무선통신망이 아닌 CDMA를 이용한 고가의 고속 광역 무선통신망을 기반으로 하고 있어, 주택 내에서 사용하기에는 비용적인 측면에서 무리가 있었으며, 전력 수요자 중심의 전력사용량 감소를 목적으로 하는 것이 아니라, 전기 공급자 중심의 전력 공급을 효율적으로 하기 위한 기술에 관한 것이 대다수였다.
또한, 종래 기술에 따른 전자식 전력 측정 기능을 가지는 측정 장치는 과부하에 따른 전력 차단 기능이 제공되지 않으며, 전력 차단에 따른 전력 측정 정보의 손실을 방지할 수 없다는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술에 따른 측정 장치는 전력 측정을 위한 센서와 전력 제어를 위한 제어부의 구성이 일체로 형성되어, 원격으로 센서의 센싱값을 바탕으로한 전력 제어를 하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.
최근 사용자들은 전력사용량을 실시간으로 파악하여 전기에너지를 절약하고 전기에너지의 효율적인 사용과 이산화탄소 배출량을 억제하기 위해 노력하고 있음에도 불구하고, 사용자가 종래 기술에 따른 전력 분전 시스템 및 방법을 이용하여서는 전력 사용에 따른 이산화탄소 배출량을 쉽게 계산할 수 없으며, 따라서, 사용자 입장에서 이산화탄소 배출량을 고려하여 전력 제어를 하는 것은 어렵다는 문제가 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 전력 사용자가 측정 장치에서의 전력 사용량을 측정 장치와 통신이 가능한 단말기를 이용하여 손쉽게 확인할 수 있도록하며, 단말기를 이용하여 측정 장치의 전원 공급을 제어할 수 있는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 댁내에 공급되는 전력 사용량에 따른 요금 및 이산화탄소 배출량을 계산하여 표시 가능한 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 근거리 무선 통신 및 직렬 통신을 모두 지원하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정전시에도 측정 장치에서의 측정값을 저장할 수 있는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치는, 외부로부터 교류 전원을 입력 받는 교류 전원부와, 교류 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하며, 측정에 따라 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력하는 센서부와, 적어도 하나의 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 제어신호를 수신받으며, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터를 단말기로 송신하는 통신부와, 전원 제어신호에 교류 전원을 외부 기기에 공급 또는 차단하여 외부 기기로의 공급 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 면에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기는, 측정 장치에 접속된 외부 기기로의 공급 전원을 제어하기 위한 사용자의 입력을 받는 입력부와, 입력에 따라, 외부 기기로의 전력을 공급 및 차단 중 적어도 하나를 하도록 측정 장치를 제어하는 전원 제어신호를 생성하는 제어부와, 측정 장치로 전원 제어신호를 송신하며, 측정 장치로부터 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터 및 전원 제어정보에 대한 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 통신부와, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 기초로하여 전력 사용량을 계산하며, 계산의 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성 및 관리하는 전력 사용량 정보 관리부와, 전원 제어정보 및 전력 사용량 정보 중 적어도 하나를 표시하는 화면 표시부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템은, 외부로부터 교류 전원을 입력 받는 교류 전원부와, 교류 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하며, 측정에 따라 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력하는 센서부와, 교류 전원을 적어도 하나의 외부 기기에 공급 또는 차단하여, 외부 기기로의 공급 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함하는 측정 장치 및 공급 전원을 제어하기 위한 사용자의 입력을 받는 입력부와, 입력에 따라, 공급 전원을 공급 및 차단 중 적어도 하나를 하도록 전원 제어부을 제어하는 전원 제어신호를 생성하는 제어부와, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 기초로하여 전력 사용량을 계산하며, 계산의 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성 및 관리하는 전력 사용량 정보 관리부를 포함하는 단말기를 포함한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 방법은, 외부에서 공급되는 교류 전원을 분전 및 측정하기 위한 측정 장치 및 측정 장치를 제어하기 위한 단말기를 포함하는 전력 분전 시스템에 있어서, 측정 장치가 교류 전원을 입력 받는 단계와, 측정 장치가 교류 전원의 전압 및 전류를 측정하고, 측정에 따른 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 단말기로 전송하는 단계와, 단말기가 측정값과 실시간 시각을 이용하여 전력 사용량을 계산하고, 그 결과에 따라 전력사용량 정보를 생성하는 단계와, 단말기가 전력 사용량 정보를 화면 표시 수단 및 음성 출력 수단 중 적어도 하나를 통해 출력하는 단계와, 단말기가 입력 수단을 통해 사용자의 입력을 받으며, 입력에 따라, 측정 장치에서 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하도록 하는 전원 제어신호를 생성하는 단계와, 단말기가 전원 제어신호를 측정 장치로 전송하는 단계와, 측정 장치는 전원 제어신호에 따라, 외부 기기로 공급되는 전원을 공급 또는 차단하여 외부 기기로의 전력 공급을 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 측정 장치의 전력 사용량을 실시간으로 측정가능하며, 단말기를 이용하여 측정 장치의 전원 공급을 제어할 수 있는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전력 분전 시스템은 근거리 무선 통신을 지원하므로, 단말기 설치를 위한 별도의 배선 작업이 필요 없고, 측정 장치를 제어할 수 있는 단말기를 사용자 인근에 설치 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전력 분전 시스템은 RS-485 통신을 지원하여 홈 오토메이션과 연동할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 전력 사용량에 따른 요금을 계산하여 표시할 수 있으며, 전력사용량을 이산화탄소 배출량으로 환산하여 표시할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 측정 장치는 기존의 배전반을 수정할 필요없이 탈부착 될 수 있어, 특정 배전반에 종속되지 않는다.
또한, 본 발명에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법은 정전상태에서도 측정 결과를 저장할 수 있으며, 대기전력을 차단할 수 있어 경제적이다.
또한, 본 발명에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법을 이용하면, 사용자들은 효율적인 전력사용량 관리가 가능하며, 사용 요금 절약 및 이산화탄소 배출량 저감을 위해 실시간으로 전력 사용량을 모니터링 할 수 있다. 또한, 시간대별 차등 전력 요금을 효과적으로 적용할 수 있어 전기료 인하 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템 및 방법은 실시간 전력사용량 모니터링을 통해 에너지 소비절감 효과와 이산화탄소량 배출 저감 효과가 있어 기후 온난화 등의 경제와 환경 문제 해결에 기여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템이 수행하는 절차를 도시하는 절차도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 측정 장치를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 사용자 측의 단말기를 도시한 블록도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하 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 것으로서, 본 발명은 청구항의 기재에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템이 수행하는 절차를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템이 수행하는 절차를 도시하는 절차도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템은 외부에서 공급되는 교류 전원을 분전 및 측정하기 위한 측정 장치(10) 및 홈 네트워크를 이용하여 측정 장치(10)와 통신하여 측정 장치(10)를 제어하며, 전력 사용에 관련된 정보를 표시하기 위한 단말기(20)를 포함한다.
측정 장치(10)는 외부로부터 교류 전원을 입력 받는다(S110). 여기서, 외부에서 입력되는 교류 전원은 가정용 또는 산업용으로 공급되는 단상 또는 3상 이상의 교류 전원일 수 있다.
측정 장치(10)는 입력된 교류 전원의 전압 및 전류를 측정하고(S120), 측정에 따른 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 단말기(20)로 전송한다(S125).
또한, 측정 장치(10)는 실시간 시각(Real Time Clock)을 이용하여 입력된 교류 전원의 전압 및 전류를 측정한 시각에 대한 시각 정보를 생성하며, 시각 정보를 단말기(20)로 전송한다(S135).
단말기(20)는 측정값과 시각정보를 이용하여 전력 사용량을 계산하고, 전력사용량 정보를 생성한다(S210). 이 때, 전력 사용량은 일별, 월별, 연도별로 계산될 수 있다.
또한, 단말기(20)는 전력 사용량에 따른 요금에 관한 요금 정보를 생성할 수 있다(S220).
또한, 단말기(20)는 전력 사용량을 기초로 하여 탄소 배출량을 계산하고, 탄소 배출량 정보를 생성할 수 있다(S230).
단말기(20)는 화면 표시를 위한 화면 표시 수단 및 음성 출력을 위한 스피커 중 적어도 하나를 구비할 수 있으며, 화면 표시 수단 및 스피커를 이용하여 전력 사용량 정보, 요금 정보 및 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나를 출력 할 수 있다.
한편, 단말기(20)는 사용자의 입력을 받기 위한 입력 수단을 구비할 수 있다. 여기서, 입력 수단은, 터치 스크린, 키패드, 키버튼, 마이크 등 그 형태가 다양할 수 있다.
사용자는 단말기(20)를 통해 전력 사용량 정보, 요금 정보 및 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나의 정보를 토대로 외부기기로 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
더욱 상세하게는, 단말기(20)는 입력 수단을 통해 사용자의 입력을 받으며, 사용자의 입력에 따라, 측정 장치(10)에서 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하도록 하는 전원 제어신호를 생성하고(S260), 전원 제어신호를 측정 장치(10)로 전송하며(S265), 측정 장치(10)는 전원 제어신호에 따라, 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)하여 외부 기기로의 전력 공급을 제어한다(S160).
한편, 측정 장치(10)는 외부 기기로 공급되는 전원에 대한 부하를 측정하여(S140), 측정된 결과에 따라 과부하 여부를 판단하고, 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)하여 외부 기기로의 전력 공급을 제어할 수 있다(S150, S155).
예를 들어, 측정 장치(10)에 연결되는 외부 기기로의 선로에 있어서, 전류량을 측정하여, 기설정된 전류량을 초과하는 전류량이 선로에 흐르는 경우 과부하로 판단하여, 외부 기기로 공급되는 전원을 오프(OFF)하여 외부 기기로의 전력 공급을 차단할 수 있다(S155).
한편, 측정 장치(10)는 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)한 상태에 관한 전원 제어정보를 단말기(20)에 전송하고(S165), 단말기는 전원제어 정보를 화면으로 표시 또는 음성으로 출력할 수 있다(S270).
전술한 절차에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템은 측정 장치(10) 및 단말기(20)를 포함하여, 측정 장치(10)에서는 외부로부터 공급되는 전력을 분전 및 측정할 수 있으며, 단말기(20)는 측정 장치(10)와 통신하여 측정 장치(10)를 제어하며, 전력 사용에 관련된 정보를 표시할 수 있다.
또한, 사용자는 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템을 이용하여, 실시간 전력 사용량을 간편하게 알 수 있으며, 전력 사용량 정보, 요금 정보 및 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나의 정보를 확인하여, 상기 정보들을 토대로 외부기기로 공급되는 전원을 제어할 수 있다.
한편, 전술한 각 단계는 측정 장치(10) 및 단말기(20)의 제어 방법에 따라 각 수행 단계의 전후가 달라질 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 측정 장치를 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 측정 장치를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 측정 장치(10)는 교류 전원부(110), 직류 변환부(111), 전원 제어부(120), 센서부(130), 컨버터부(140), 제어부(150), 데이터 관리부(151), 시계부(153), 통신부(160)를 포함한다.
교류 전원부(110)는 외부로부터 교류 전원을 입력 받는다. 여기서, 외부에서 입력되는 교류 전원은 가정용 또는 산업용으로 공급되는 단상 또는 3상 이상의 교류 전원일 수 있다.
직류 변환부(111)는 교류 전원부(110)의 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 제어부(150)에 일정한 전압 레벨을 가지는 DC 전압을 공급한다.
전원 제어부(120)는 외부 기기로 공급되는 전원을 공급 및 차단 중 어느 하나 하여 제어한다.
전원 제어부(120)는 통신부(160)를 통해 수신되는 전원 제어신호에 따라 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프 제어할 수 있다. 여기서, 전원 제어신호는 단말기(20)에서의 사용자 입력에 따라 생성될 수 있다.
전원 제어부(120)는 외부 기기로 연결되기 위한 배선을 포함할 수 있으며, 외부 기기는 배선과 연결되어 전원을 공급 받을 수 있다.
한편, 전원 제어부(120)는 복수개의 외부 기기들에게 전원을 공급할 수 있으며, 복수개의 외부 기기들에게 전원을 공급하기 위한 분전 설비를 구비할 수 있다.
센서부(130)는 입력된 교류 전원의 전압 및 전류를 측정하고(S120), 측정에 따른 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력한다.
한편, 센서부(130)를 구체적인 회로로 구현하는 경우, 전압 및 전류의 측정에 따른 측정값은 전압 레벨 및 전류량에 따른 아날로그 신호의 형태로 출력될 수 있으며, 이 경우, 컨버터부(140)는 센서부(130)에서 출력되는 측정값을 이진 부호화하여 디지털 신호로 변환하여, 제어부(150)에 제공한다.
제어부(150)는 전원 제어부(120), 센서부(130) 및 통신부(160)의 전반적인 동작을 제어하며, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 및 실시간 시각을 이용하여 전력 사용량을 계산하고, 계산 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성한다.
또한, 제어부(150)는 전력 사용량 정보, 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)한 상태에 관한 전원 제어정보, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 및 실시간 시각을 통신부(160)에서 지원하는 프로토콜에 따라 데이터 변환을 수행하여 단말기(20)와 통신한다.
한편, 제어부(150)는 통신부(160)를 통해 수신된 전원 제어신호를 전원 제어부(120)에 제공하여, 원격으로 외부 기기에 대한 전력 공급을 제어할 수 있도록 한다.
통신부(160)는 근거리 무선 통신을 위한 무선 통신부(161)와 직렬 통신부(163)를 포함하여, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터와 전원 제어신호, 실시간 시각 데이터를 송수신한다.
한편, 무선 통신부(161)는 IEEE 802.15.4 표준의 Zigbee 근거리 무선 통신 방식에 따라 단말기(20)와의 근거리 무선 통신을 수행할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치(10)는 근거리 무선통신을 지원하기 때문에 측정 장치(10)에 대응되는 단말기(20)를 설치하여 측정 장치(10)를 제어하므로, 별도의 배선 작업이 필요 없고 단말기(20)를 사용자 인근에 설치할 수 있다.
한편, 직렬 통신부(163)는 RS-232, RS-422, RS-485 등의 통신 방식에 따라 단말기(20)와의 직렬 통신을 수행할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치(10)는 RS-485 통신 방식을 지원하여 복수개의 단말기(20)와의 통신을 할 수 있으며, 홈오토메이션과 연동할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에 따른 측정 장치(10)는 복수개의 단말기들(20)과의 통신을 수행하는데 있어서, 복수개의 단말기들(20)에 대응되는 식별 주소를 부여하고, 제어부(150)가 각 식별 주소에 따른 데이터를 해석하여 전원 제어신호에 따라 전원 제어부(120)를 제어하도록 할 수 있다.
데이터 관리부(151)는 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터, 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프(ON/OFF)한 상태, 실시간 시각 데이터를 저장하여 관리하며, 정전 및 순간적인 전원 공급 변화에 따른 데이터 손실을 방지한다.
시계부(153)는 실시간 시각(Real Time Clock)을 제어부(150)에 제공한다. 시계부(153)는 일정한 시각 간격으로 펄스를 발생시켜, 제어부(150)에 실시간 시각을 제공하며, 별도의 전원 또는 커패시터를 구비하여, 일정 시간 동안 측정 장치(10)에 전원이 공급되지 않아도 동작 되도록 할 수 있다.
한편, 제어부(150)는 시계부(153)에서 공급되는 실시간 시각을 통신부(160)를 통해 단말기(20)로 제공할 수 있다.
부하 측정부(170)는 외부 기기에 공급되는 전원의 부하를 측정하며, 전원 제어부(120)는 부하 측정부(170)에서 측정된 결과에 따라, 과전류 또는 누설전류가 발생되는지를 판단하여, 과전류 또는 누설전류가 흐르는 경우 과부하로 판단하여 외부 기기로의 공급 전원을 차단한다.
한편, 제어부(150)는 입력된 교류 전원에 대한 상전압, 선간전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률, 주파수, 피크전력, 고조파 전압 및 전류의 실효치 등의 데이터를 생성할 수 있으며, 생성된 데이터를 통신부(160)를 통해 단말기(20)에 제공할 수 있다. 또한, 생성된 데이터를 기초로 입력되는 교류 전원의 이상 유무를 판단하여, 입력된 교류 전원에 이상이 있는 경우, 이상 여부를 통신부(160)를 통해 단말기(20)에 제공할 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 사용자 측의 단말기을 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전력 분전 시스템에 있어서, 단말기를 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 단말기(20)는 통신부(210), 제어부(220), 배터리부(221), 시각 정보부(223), 저장부(225), 전력사용량 정보 관리부(230), 요금 정보 관리부(240), 탄소 배출량 정보 관리부(250), 화면 표시부(260), 음성 출력부(270), 입력부(280)를 포함한다.
통신부(210)는 근거리 무선 통신을 위한 무선 통신부(211)와 직렬 통신부(213)를 포함하여, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터와, 실시간 시각 데이터, 전원 제어정보 및 전력 사용량 정보에 대한 데이터를 송수신한다.
한편, 무선 통신부(211)는 IEEE 802.15.4 표준의 Zigbee 근거리 무선 통신 방식에 따라 측정 장치(10)와의 근거리 무선 통신을 수행할 수 있으며, 이에 따라 옥내의 근거리 통신에 있어서, 비트 오류율이 약 2 퍼센트 이내의 안정적인 데이터 송수신이 이루어질 수 있다.
또한, 복수개의 단말기(20)가 측정 장치(10)와 근거리 무선 통신을 수행하는 경우, 옥내의 근거리 환경에 있어서, Zigbee 근거리 무선 통신을 이용하여 효율적인 데이터 송수신을 이룰 수 있으며, Zigbee 근거리 무선 통신을 이용하는 다른 홈오토메이션 기기와의 호환성을 확보할 수 있다.
한편, 직렬 통신부(213)는 RS-232, RS-422, RS-485 등의 통신 방식에 따라 측정 장치(10)와의 직렬 통신을 수행할 수 있다.
제어부(220)는, 통신부(210), 저장부(225), 전력사용량 정보 관리부(230), 요금 정보 관리부(240), 탄소 배출량 정보 관리부(250), 화면 표시부(260) 및 음성 출력부(270) 중 적어도 하나의 전반적인 동작을 제어하여, 수신된 전력 사용량 측정 결과와 각종 결과를 처리하고, 사용자 설정 사항과 명령을 처리한다.
또한, 제어부(220)는 통신부(210)를 제어하여, 전원 제어정보 및 전력 사용량 정보에 대한 데이터, 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터와, 실시간 시각 데이터를 송수신한다.
또한, 제어부(220)는 입력부(280)를 통해 입력된 사용자의 입력에 따라, 전력을 공급하고 차단하기 위한 전원 제어신호를 생성하며, 전원 제어신호를 측정 장치(10)로 송신하도록 통신부(210)를 제어한다.
또한, 제어부(220)는 전력사용량 정보 관리부(230), 요금 정보 관리부(240) 및 탄소 배출량 정보 관리부(250) 중 적어도 하나를 제어하여, 전력 사용량 정보, 요금 정보 및 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나를 통신부(210)를 통해 측정 장치(10)로 송신하도록 통신부(210)를 제어한다.
한편, 제어부(220)는 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터와, 실시간 시각 데이터를 이용하여 전력 사용량 정보를 생성할 수 있으며, 전력 사용량 정보를 표시 및 출력되도록 화면 표시부(260) 및 음성 출력부(270) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 단말기(20)는 측정 장치(10)를 원격으로 제어할 수 있도록 측정 장치(10)와 근거리 무선 통신이 가능한 거리 이내에 측정 장치(10)와는 독립적으로 설치된다. 따라서, 단말기(20)는 배터리부(221)를 포함하여 제어부(220)에 전원을 공급하도록 한다.
시계부(223)는 실시간 시각(Real Time Clock)을 제어부(220)에 제공한다. 시계부(223)는 일정한 시각 간격으로 펄스를 발생시켜, 제어부(220)에 실시간 시각을 제공하며, 별도의 전원 또는 커패시터를 구비하여, 일정 시간 동안 단말기(20)에 전원이 공급되지 않아도 동작 되도록 할 수 있다.
전력 사용량 정보 관리부(230)는 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 및 실시간 시각을 기초로하여 전력 사용량을 계산하고, 전력 사용량 정보를 생성 및 관리한다.
한편, 전력 사용량 정보는 측정 장치(10)에서 계산되어 제공될 수 있다. 또한, 실시간 시각은 시계부(223)로부터 제공될 수 있으며, 측정 장치(10)의 시계부(153)의 실시간 시각이 이용될 수 있다.
요금 정보 관리부(240)는 전력 사용량 정보를 이용하여 일정 기간(예를 들어, 일별, 월별, 연도별)의 전력 사용에 따른 요금을 계산하고, 요금 정보를 생성 및 관리한다.
한편, 요금 정보 관리부(240)는 TOU(Time Of Use) 기술을 적용하여 실시간 전력사용 요금을 산출할 수 있다. 즉, 요금 정보 관리부(240)는 실시간 시각을 기초로하여 계산된 전력 사용량을 이용하여 실시간 전력사용 요금을 산출하고, 요금 정보를 생성 및 관리할 수 있다.
한편, 요금 정보 관리부(240)는 시간대별로 요금을 차등적으로 계산하여, 시간대별 요금 정보를 생성 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 심야시간에 공급되는 심야 전기는 할인 요금이 적용되어 계산될 수 있다.
탄소 배출량 정보 관리부(250)는 전력 사용량 정보를 이용하여 일정 기간(예를 들어, 일별, 월별, 연도별)의 전력 사용량 및 이에 따른 탄소 배출량을 계산하고, 탄소 배출량 정보를 생성 및 관리한다.한편, 탄소 배출량 정보 관리부(250)는 전력의 석유환산톤, 탄소배출계수, 이산화탄소분자량 및 탄소원자량을 이용하여 탄소 배출량을 계산할 수 있다.
예를 들어, 탄소 배출량은 하기의 수학식 1에 따라 계산될 수 있다.
(수학식 1)
탄소배출량(TCO2) = 탄소톤(TC) X 44/12(이산화탄소분자량/탄소원자량)
탄소톤(TC) = 전력의 석유환산톤(Ton of Oil Equivalent, TOE) X 탄소배출계수
여기서, 전력의 탄소배출계수는 0.4707t CO2/MWh 일 수 있으며, 전력의 석유환산톤은 2150 * 전력사용량 KWh / 10^7 일 수 있다.
한편, 탄소 배출량 정보 관리부(250)는, 입력부(280)를 통한 사용자의 입력에 따라 전력의 석유환산톤 및 탄소배출계수의 구체적인 값을 설정하도록 하고, 설정된 값에 기초하여 탄소 배출량을 계산할 수도 있다.
화면 표시부(260)는 전력 사용량 정보, 요금 정보, 탄소 배출량 정보, 전원 제어정보를 화면으로 표시한다.
음성 출력부(270)는 전력 사용량 정보, 요금 정보, 탄소 배출량 정보, 전원 제어정보를 음성 출력하며, 측정 장치(10)의 이상 여부에 따라 경고음을 출력할 수 있다.
입력부(280)는 측정 장치(10)에 접속되는 외부 기기로 공급되는 전원을 온/오프 제어하기 위해, 사용자로부터의 입력을 받으며, 제어부(220)는, 사용자의 입력에 따라, 외부 기기로의 전력을 공급하고 차단하기 위한 전원 제어신호를 생성한다.
저장부(225)는 전력 사용량 정보, 요금 정보, 탄소 배출량 정보, 전원 제어정보를 저장하여 관리하며, 정전 및 순간적인 전원 공급 변화에 따른 각종 정보의 손실을 방지한다.
한편, 제어부(220)는 전력 사용량, 요금 및 탄소 배출량 중 적어도 하나가 기설정된 제한값을 초과하는 경우, 외부 기기로의 전력을 차단하기 위한 전원 제어신호를 생성하고, 통신부(210)를 통해 측정 장치(10)로 전원 제어신호를 송신하여, 측정 장치(10)에서 외부 기기로의 전력을 차단하도록 할 수 있다. 여기서, 입력부(280)는 전력 사용량, 요금 및 탄소 배출량 중 적어도 하나를 제한하기 위한 제한값을 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
한편, 제어부(220)는 사용자에 따른 전력 사용량을 계산하고 전력 사용량 정보를 생성할 수 있도록 사용자 정보를 생성하여 관리할 수 있으며, 화면표시부(260) 또는 음성 출력부(270)를 통해 사용자 정보에 따른 전력 사용량 정보를 표시 또는 출력할 수 있다.
한편, 제어부(220)는 사용자에 따른 제한값 설정이 가능하도록 사용자 정보를 생성하고, 사용자 정보에 따른 제한값 설정을 반영하여 전원 제어신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 사용자에 따른 식별 코드가 부여될 수 있으며, 식별 코드는 화면표시부(260) 또는 음성 출력부(270)를 통해 표시 또는 출력될 수 있다.
한편, 제어부(220)는 입력부(280)에서 입력된 식별 코드와 기부여된 식별 코드가 일치되는 유무에 따라, 사용자 정보에 따른 제한값 설정을 반영하여 전원 제어신호를 생성할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 측정 장치
110: 교류 전원부, 111: 직류 변환부
120: 전원 제어부, 130: 센서부
140: 컨버터부, 150: 제어부
151: 데이터 관리부, 153: 시계부
160: 통신부, 161: 무선통신부, 163: 직렬통신부
20: 단말기
210: 통신부, 220: 제어부
221: 배터리부, 223: 시각 정보부, 225: 저장부
230: 전력사용량 정보 관리부
240: 요금 정보 관리부
250: 탄소 배출량 정보 관리부
260: 화면 표시부, 270: 음성 출력부, 280: 입력부

Claims (14)

  1. 외부로부터 교류 전원을 입력 받는 교류 전원부;
    상기 교류 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하며, 상기 측정에 따라 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력하는 센서부;
    적어도 하나의 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하기 위한 전원 제어신호를 수신받으며, 상기 전압 레벨 및 상기 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터를 단말기로 송신하는 통신부; 및
    상기 전원 제어신호에 상기 교류 전원을 상기 외부 기기에 공급 또는 차단하여 상기 외부 기기로의 공급 전원을 제어하는 전원 제어부
    를 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 교류 전원이 일정 시간 동안 입력되지 않아도 동작 되며, 실시간 시각을 제공하는 시계부; 및
    상기 전압 레벨 및 상기 전류량 중 적어도 하나의 측정값 및 상기 실시간 시각을 이용하여 전력 사용량을 계산하고, 그 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성하는 제어부
    를 더 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 제어부는,
    복수개의 단말기들과의 통신을 수행하는데 있어서, 복수개의 상기 단말기들에 각각 대응되는 식별 주소를 부여하고, 상기 식별 주소에 대응되는 전원 제어신호에 따라 상기 전원 제어부를 제어하는 것
    인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 교류 전원을 직류 전원으로 변환하여, 상기 제어부에 일정한 전압 레벨을 가지는 직류 전압을 공급하는 직류 변환부
    를 더 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서부에서 아날로그 신호의 형태로 출력되는 상기 측정값을 이진 부호화하여 디지털 신호로 변환하고, 변환된 측정값을 제어부에 제공하는 컨버터부
    를 더 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 통신부는,
    RS-485의 통신 방식에 따라 직렬 통신을 수행하는 직렬 통신부; 및
    Zigbee 통신 방식에 따라 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 무선 통신부
    를 포함하는 것인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 측정 장치.
  7. 측정 장치에 접속된 외부 기기로의 공급 전원을 제어하기 위한 사용자의 입력을 받는 입력부;
    상기 입력에 따라, 상기 외부 기기로의 전력을 공급 및 차단 중 적어도 하나를 하도록 상기 측정 장치를 제어하는 전원 제어신호를 생성하는 제어부;
    상기 측정 장치로 상기 전원 제어신호를 송신하며, 상기 측정 장치로부터 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값 데이터 및 전원 제어정보에 대한 데이터 중 적어도 하나를 수신하는 통신부;
    상기 전압 레벨 및 상기 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 기초로하여 전력 사용량을 계산하며, 상기 계산의 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성 및 관리하는 전력 사용량 정보 관리부; 및
    상기 전원 제어정보 및 상기 전력 사용량 정보 중 적어도 하나를 표시하는 화면 표시부
    를 포함하는 것인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전력 사용량 정보를 이용하여 전력 사용에 따른 요금을 계산하고, 요금 정보를 생성 및 관리하는 요금 정보 관리부
    를 더 포함하는 것인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전력 사용량 정보를 이용하여 전력 사용에 따른 탄소 배출량을 계산하고, 탄소 배출량 정보를 생성 및 관리하는 탄소 배출량 정보 관리부
    를 더 포함하는 것인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 통신부는,
    RS-485의 통신 방식에 따라 직렬 통신을 수행하는 직렬 통신부; 및
    Zigbee 통신 방식에 따라 근거리 무선 통신을 수행하는 근거리 무선 통신부
    를 포함하는 것인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 입력부는, 전력 사용량, 요금 및 탄소 배출량 중 적어도 하나를 제한하기 위한 제한값을 사용자로부터 입력 받는 것이며,
    상기 제어부는, 상기 전력 사용량이 상기 제한값을 초과하는 경우 상기 외부 기기로의 전력을 차단하기 위한 전원 제어신호를 생성하는 것
    인 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템의 단말기.
  12. 외부로부터 교류 전원을 입력 받는 교류 전원부와,
    상기 교류 전원의 전압 및 전류 중 적어도 하나를 측정하며, 상기 측정에 따라 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 출력하는 센서부와,
    상기 교류 전원을 적어도 하나의 외부 기기에 공급 또는 차단하여, 상기 외부 기기로의 공급 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함하는 측정 장치; 및
    상기 공급 전원을 제어하기 위한 사용자의 입력을 받는 입력부와,
    상기 입력에 따라, 상기 공급 전원을 공급 및 차단 중 적어도 하나를 하도록 상기 전원 제어부을 제어하는 전원 제어신호를 생성하는 제어부와,
    상기 전압 레벨 및 상기 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 기초로하여 전력 사용량을 계산하며, 상기 계산의 결과에 따라 전력 사용량 정보를 생성 및 관리하는 전력 사용량 정보 관리부를 포함하는 단말기
    를 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 시스템.
  13. 외부에서 공급되는 교류 전원을 분전 및 측정하기 위한 측정 장치 및 상기 측정 장치를 제어하기 위한 단말기를 포함하는 전력 분전 시스템에 있어서,
    상기 측정 장치가 상기 교류 전원을 입력 받는 단계;
    상기 측정 장치가 상기 교류 전원의 전압 및 전류를 측정하고, 상기 측정에 따른 전압 레벨 및 전류량 중 적어도 하나의 측정값을 상기 단말기로 전송하는 단계;
    상기 단말기가 상기 측정값과 실시간 시각을 이용하여 전력 사용량을 계산하고, 그 결과에 따라 전력사용량 정보를 생성하는 단계;
    상기 단말기가 상기 전력 사용량 정보를 화면 표시 수단 및 음성 출력 수단 중 적어도 하나를 통해 출력하는 단계;
    단말기가 입력 수단을 통해 사용자의 입력을 받으며, 상기 입력에 따라, 상기 측정 장치에서 외부 기기로 공급되는 전원을 제어하도록 하는 전원 제어신호를 생성하는 단계;
    단말기가 상기 전원 제어신호를 상기 측정 장치로 전송하는 단계; 및
    상기 측정 장치는 상기 전원 제어신호에 따라, 상기 외부 기기로 공급되는 전원을 공급 또는 차단하여 상기 외부 기기로의 전력 공급을 제어하는 단계
    를 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 전력 사용량 정보를 생성하는 단계 이후에,
    상기 단말기는 상기 전력 사용량에 따른 요금 및 상기 전력 사용량에 따른 탄소 배출량 중 적어도 하나를 계산하고, 그 결과에 따라 요금 정보 및 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나를 생성하는 단계; 및
    상기 단말기는 상기 요금 정보 및 상기 탄소 배출량 정보 중 적어도 하나를 출력하는 단계
    를 더 포함하는 홈 네트워크를 이용한 전력 분전 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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