KR100894228B1 - Electronic type watt hour meter using NAND flash memory and method for saving wave data thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래에 EPPROM을 이용한 전자식 전력량계 대신에 낸드 플래시 메모리와 유에스비(USB, Universal Serial Bus) 또는 이더넷(ETHERNET) 통신방식을 채용하여 대용량의 파형 데이터의 저장 및 고속 전송이 가능하도록 개발된 산업용 전자식 전력량계 및 이를 통한 파형 데이터 저장방법에 관한 것이다.Industrial Applicability The present invention uses an NAND flash memory and a USB (Universal Serial Bus) or Ethernet (ETHERNET) communication method instead of an electronic power meter using an EPPROM. It relates to a power meter and a method for storing waveform data through the same.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전자식 전력량계는, 전력 요소(10)로부터 전력 데이터를 계측하고 이를 저장/표시/전송하기 위해 데이터 검출부(20), 데이터 계측부(30), 중앙 처리부(40), 전원 공급부(50), 디스플레이부(60), 메모리부(70), 통신 제어부(80)로 구성된 전자식 전력량계에 있어서, 상기 메모리부(70)는 낸드 플래시 메모리(71)와 낸드 플래시 메모리 제어기(72)로 이루어져 대용량 저장매체를 구성하고, 상기 통신 제어부(80)는 유에스비 또는 이더넷 통신방식을 채용하여 고속 전송매체를 구성하며, 상기 중앙 처리부(40)는 낸드 플래시 메모리로의 효율적인 데이터 관리를 위한 파일 시스템(44) 및 에프티엘(FTL, 45)이 내장되고, 유에스비 통신을 위한 유에스비 프로토콜 또는 이더넷통신을 위한 티시피/아이피(TCP/IP) 파일 전송 프로토콜(46)이 내장된다. The electronic watt-hour meter of the present invention for achieving the above object, the data detector 20, the data measurement unit 30, the central processing unit 40 to measure the power data from the power element 10 and to store / display / transmit it In the electronic power meter including a power supply unit 50, a display unit 60, a memory unit 70, and a communication control unit 80, the memory unit 70 includes a NAND flash memory 71 and a NAND flash memory controller ( 72) to configure a mass storage medium, and the communication control unit 80 uses a USB or Ethernet communication method to configure a high-speed transmission medium, the central processing unit 40 for efficient data management to the NAND flash memory File system 44 and FTL (45) are built in, and the U.S. protocol for USB communication or TCP / IP file transfer protocol 46 for Ethernet communication is built in The.
전력량계, 전자식, 낸드 플래시 메모리, 유에스비, 이더넷, 파형 데이터 Power meter, electronic, NAND flash memory, USB, Ethernet, waveform data
Description
본 발명은 낸드 플래시 메모리를 이용한 전자식 전력량계 및 이를 통한 파형 데이터 저장방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기존에 EPPROM을 이용한 전자식 전력량계 대신에 낸드 플래시 메모리와 유에스비(USB, Universal Serial Bus) 또는 이더넷(ETHERNET) 통신방식을 채용하여 대용량의 파형 데이터의 저장 및 고속 전송이 가능하도록 개발된 산업용 전자식 전력량계에 관한 것이다. The present invention relates to an electronic wattmeter using a NAND flash memory and a waveform data storage method using the same, and more particularly, a NAND flash memory and a USB (Universal Serial Bus) or Ethernet (ETHERNET) instead of an electronic wattmeter using an EPPROM. The present invention relates to an industrial electronic power meter developed to enable the storage and high-speed transmission of a large amount of waveform data by using a communication method.
전력량계(Watt Hour Meter, WHM)는 전기 사용량을 계량하는 기기로서 유도식(기계식) 전력량계와 전자식 전력량계가 있다. 유도식 전력량계는 일반 가정에서 주로 사용되는 것으로 회전원판을 사용하여 소비 전력량만을 측정하도록 되어 있는 반면, 전자식 전력량계는 산업 현장에서 주로 사용되는 것으로 소비 전력량뿐만 아니라 전력 계통에서 나타나는 3상의 전류 및 전압 등 여러 가지 파라미터를 모두 측정할 수 있도록 되어 있다.Watt hour meter (WHM) is a device that measures the amount of electricity used, there are inductive (mechanical) meter and electronic meter. Induction wattmeters are mainly used in homes, and only the power consumption is measured using a rotating disc, while electronic wattmeters are mainly used in industrial sites, and not only power consumption but also three-phase current and voltage in power systems. All parameters can be measured.
도1은 본 발명과 관련된 산업용 전자식 전력량계의 기본적인 구성을 나타내 는 블록도이다. 산업 현장에서 전력을 공급하는 각종 라인에 설치되는 전자식 전력량계는 전력 요소(10)로부터 전송되는 각종 전력 데이터를 계측하고 이를 저장/ 표시/전송 등의 조작을 하기 위해 데이터 검출부(20), 데이터 계측부(30), 중앙 제어부(40), 전원 공급부(50), 디스플레이부(60), 메모리부(70) 및 통신 제어부(80)로 구성된다.1 is a block diagram showing the basic configuration of an industrial electronic electricity meter according to the present invention. The electronic electricity meter installed in various lines for supplying power in an industrial site measures the data of various power data transmitted from the
데이터 검출부(20)는 전력 요소(10)로부터 실시간으로 전송되는 각종 전력 데이터를 검출하는 장치로서, 전압은 3상의 전압별로 분리된 높은 임피던스의 전압 분리 회로로 구성된 전압 센서(22)에 의해 검출되어지고, 전류는 3상의 전류별로 분리되어 전류 분주 저항체로 구성된 전류 센서(24)에 의해 검출되어진다. The
데이터 계측부(30)는 독립된 6개의 채널로 구성되어 상기 데이터 검출부(20)로부터 검출된 3상의 전압 및 전류에 대한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터(32)와 각상의 전류 및 전압의 RMS 측정, Harmonic 추출 및 기타 파라미터의 고속연산을 위한 DSP(Digital Signal Processor, 34)로 구성되며, 이는 MPU(40)안에 구성될 수도 있다. The
중앙 처리부(40)는 MPU(Micro Process Unit)에 의해 총괄 제어되고 시간 유지 장치인 RTC(Real Time Clock, 42)가 내장되어 있어 시간대 별 데이터 관리가 가능하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성된 중앙 처리부(40)는 상기 데이터 계측부(30)로부터 전송된 정보를 이용하여 유효 전력량(Active power), 무효 전력량(Reactive power), 피상 전력량(Apparent power), 역률(Power Factor) 등 전력 제어에 필요한 여러 파라미터를 계산하고, 다양한 입출력 및 통신 동작을 수행한 다.The
이 밖에 전원 공급부(50)는 전력량계에 필요한 동작 전압을 공급하고, 디스플레이부(60)는 계측된 전력 데이터 및 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 파라미터를 LCD 등을 통해 표시하며, 메모리부(70)는 EEPROM과 같은 비 휘발성 메모리로 구성되어 전력 데이터를 저장 보존하고, 통신 제어부(80)는 국제 규격(CCITT, ITU-T)의 RS232/RS485와 같은 시리얼 통신을 통해 외부 장치에 전력 데이터를 전송한다.In addition, the
도2는 도1과 같이 구성된 전자식 전력량계에서 계측되는 전력 데이터 및 이로부터 산출되는 전기적 파라미터를 예시한 것이다. 일반적으로 전자식 전력량계는 주간 및 월간 단위로 관리되며 이를 위한 전기적 파라미터(1)로서 RMS 전류/RMS 전류 최대값 및 평균값, RMS 전압/RMS 전압 최대값 및 평균값, 주파수, 전력/전력의 최대값 및 평균값, 역률, 누적 전력량, Harmonics 등에 관한 정보가 생성, 저장된다. 한편 이벤트 발생 시에 전력 이상(Fault) 및 외란(Disturbance)의 여부를 조사할 수 있도록 해당 파형 데이터(2)를 이벤트 데이터(3)와 함께 저장할 필요가 있다. 상기 파형 데이터(2)에는 각상의 실시간 전압값 또는 전류값 등이 있고, 상기 이벤트 데이터(3)에는 외부 디지털 입출력 이벤트, 외부 아날로그 입출력 이벤트, 외부 통신 이벤트, 사용자 동작 이벤트 등이 있다.FIG. 2 illustrates power data measured in an electronic wattmeter configured as in FIG. 1 and electrical parameters calculated therefrom. In general, the electronic electricity meter is managed on a weekly and monthly basis, and as an electrical parameter (1), the RMS current / RMS current maximum value and average value, RMS voltage / RMS voltage maximum value and average value, frequency, power / power maximum value and average value Information about power factor, cumulative power, and harmonics is generated and stored. Meanwhile, it is necessary to store the corresponding waveform data 2 together with the event data 3 so that the event of power fault and disturbance can be examined when an event occurs. The waveform data 2 includes a real-time voltage value or a current value of each phase, and the event data 3 includes an external digital input / output event, an external analog input / output event, an external communication event, a user operation event, and the like.
도1과 같이 구성된 종래의 전자식 전력량계는 EEPROM(70)의 저장 용량의 한계로 인해 대용량의 파형 데이터를 저장할 수 없었다. 따라서 전력 계통에 고장이 발생하여도 그 원인을 밝힐 수 있는 파형 데이터가 없어 원상 복구하는데 오랜 시 간이 소요되었을 뿐만 아니라, 최악의 경우에는 수리를 제대로 하지 못해 동일한 고장이 반복되는 문제점이 있었다.1 is not able to store a large amount of waveform data due to the limitation of the storage capacity of the EEPROM 70. Therefore, even if a failure occurs in the power system, there is no waveform data that can reveal the cause, and it takes a long time to restore the original condition.
이러한 문제점을 해결하기 위해 정유 공장과 같이 다수개의 전자식 전력량계가 설치되고 안정적인 전력 공급이 요구되는 장치산업 현장에서는 파형 데이터까지 저장할 수 있는 "디스터번스 레코더(Disturbance Recorder)"를 별도로 설치하고 이들을 네트워크로 연결하여 통합 제어하는 시스템을 구축하고 있다. 그러나 이러한 시스템을 구축하는 데에는 많은 비용이 소요될 뿐만 아니라, 대부분의 "디스터번스 레코더"가 하드 디스크를 저장매체로 사용하므로 제품이 크고 무거우며 기계식 액세스 방식으로 인해 데이터 접근 속도가 느리고 전력 소모량이 많아 산업용 전력량계와 같은 Embedded 제품군에 적용하는 것에 많은 문제점이 있었다.In order to solve this problem, such as an oil refinery, many electronic electricity meters are installed, and in a device industry where stable power supply is required, a "Disturbance Recorder" that can store waveform data is separately installed and networked. We are building an integrated control system. However, not only is it expensive to build such a system, but because most "disaster burners" use hard disks as storage mediums, the products are large and heavy, and mechanical access methods allow slow data access and high power consumption. There are many problems in applying it to the embedded product line.
이와 같이 종래에 EEPROM을 사용하는 전자식 전력량계는 저장용량의 한계로 인해 파형 데이터를 저장하지 못하였다. 또한 RS232/RS485와 같은 시리얼 통신방식을 사용하므로 데이터의 저장 속도가 매우 느린 문제점도 있었다. 이를 해결하기 위해 도입된 "디스터번스 레코더"는 시스템을 구축하는데 많은 비용이 소요되고, 하드 디스크 저장매체의 한계로 인해 저속, 고중량, 고소음, 고전력의 문제점이 있었다.As such, the conventional electronic wattmeter using EEPROM could not store waveform data due to the limitation of storage capacity. In addition, since the serial communication method such as RS232 / RS485 is used, the data storage speed is very slow. In order to solve this problem, the "distortion recorder" is expensive to build a system, and due to the limitations of hard disk storage media, there are problems of low speed, high weight, high noise, and high power.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로서, 종래의 전자식 전력량계에 낸드 플래시 메모리와 유에스비 또는 이더넷 통신방식을 채용함으로써 대용량, 고속화의 문제를 한꺼번에 해결한 새로운 개념의 전자식 전력량계 및 이를 통한 파형 데이터 저장방법을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was developed to solve such a problem, a new concept of electronic energy meter and waveform data storage by solving the problem of large capacity, high speed at the same time by adopting NAND flash memory and USB or Ethernet communication method in the conventional electronic electricity meter The purpose is to provide a method.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리를 이용한 전자식 전력량계는, 전력 요소로부터 전력 데이터를 계측하고 이를 저장/표시/전송하기 위해 데이터 검출부, 데이터 계측부, 중앙 처리부, 전원 공급부, 디스플레이부, 메모리부, 통신 제어부로 구성된 전자식 전력량계에 있어서, 상기 메모리부는 낸드 플래시 메모리와 낸드 플래시 메모리 제어기로 이루어져 대용량 저장매체를 구성하고, 상기 통신 제어부는 유에스비 또는 이더넷 통신방식을 채용하여 고속 전송매체를 구성하며, 상기 중앙 처리부는 낸드 플래시 메모리로의 효율적인 데이터 관리를 위한 파일 시스템 및 에프티엘이 내장되고, 유에스비 통신을 위한 유에스비 프로토콜 또는 이더넷 통신을 위한 티시피이/아이피 파일 전송 프로토콜이 내장된다.In order to achieve the above object, an electronic wattmeter using a NAND flash memory according to the present invention includes a data detector, a data measuring unit, a central processing unit, a power supply unit, a display unit, for measuring and storing / displaying / transmitting power data from a power element. An electronic power meter comprising a memory unit and a communication control unit, wherein the memory unit comprises a NAND flash memory and a NAND flash memory controller to configure a mass storage medium, and the communication control unit uses a USB or Ethernet communication method to form a high-speed transmission medium. The central processing unit includes a file system and a FTF for efficient data management to the NAND flash memory, and a TCP / IP file transfer protocol for a UBSB communication or an Ethernet communication.
또한, 상기 중앙 처리부는 상기 전력 요소로부터 파형 데이터를 포함한 전력 데이터를 일정 주기로 계측하여 램에 업데이트하고, 전력 고장신호가 감지된 경우 그 시점을 기준으로 전후 일정 시간 동안의 파형 데이터를 파일 시스템을 통해 상기 램으로부터 상기 메모리부로 전송하여 저장한다.In addition, the central processing unit measures the power data including the waveform data from the power element at regular intervals and updates it to the RAM, and when the power failure signal is detected, the waveform data for a predetermined time before and after the basis of the time point through the file system The RAM is transferred to the memory unit and stored.
한편, 상기와 같이 구성된 전력량계를 통한 파형 데이터를 저장하는 방법은, (a) 전력 요소로부터 파형 데이터를 포함한 전력 데이터를 일정 주기로 계측하는 단계; (b) 계측된 전력 데이터를 중앙 처리부에 내장된 램에 업데이트하는 단계; (c) 계측된 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 전기적 파라미터 또는 외부 입력을 통해 전력 고장신호를 감지하는 단계; (d) 전력 고장신호를 감지한 경우 그 시점을 기준으로 전후 일정 시간 동안의 파형 데이터를 파일 시스템을 통해 상기 램으로부터 상기 메모리부로 전송하여 저장하는 단계로 이루어진다.On the other hand, the method for storing the waveform data through the wattmeter configured as described above, (a) measuring the power data including the waveform data from the power element at regular intervals; (b) updating the measured power data to the RAM embedded in the central processing unit; (c) detecting a power failure signal through an electrical input or an external parameter calculated through calculation of measured power data; and (d) when the power failure signal is detected, transmitting and storing waveform data for a predetermined time before and after the time from the RAM to the memory through a file system.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리를 이용한 전자식 전력량계 및 이를 통한 파형 데이터 저장방법에 의하면, 대용량의 파형 데이터를 플래시 메모리에 저장할 수 있어 전력 이상과 같은 이벤트 발생 시에 이에 관련된 파형 데이터를 손쉽게 검사하여 신속하게 대처함으로써 보다 안정적인 전력 공급이 가능하도록 해준다. 또한, 유에스비 및 이더넷 통신방식을 채용하여 낸드 플래시 메모리에 저장된 대용량의 파형 데이터를 외부 검사장치로 고속 전송함으로써 더욱 신속한 대처가 가능하도록 해준다. According to the electronic wattmeter using the NAND flash memory and the waveform data storage method using the NAND flash memory according to the present invention configured as described above, a large amount of waveform data can be stored in the flash memory to easily check the waveform data associated with an event such as power failure. To respond more quickly, enabling a more stable power supply. In addition, by adopting the USB and Ethernet communication method, a large amount of waveform data stored in the NAND flash memory can be transmitted to the external inspection device at high speed for faster response.
이하에서 도3을 참조로 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리를 이용한 전자식 전력량계의 구성에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration of an electronic wattmeter using a NAND flash memory according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 3.
도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 전력량계는 전력 요소(10)로부터 전력 데이터를 계측하고 이를 저장/표시/전송하기 위해 데이터 검출부(20), 데이터 계측부(30), 중앙 처리부(40), 전원 공급부(50), 디스플레이부(60), 메모리부(70), 통신 제어부(80)로 구성되어 있다는 점에서 도1을 참조로 설명한 종래의 전자식 전력량계와 동일하다. 따라서 각 구성요소에 대한 기본적인 설명은 생략하 고 본 발명에 따른 특징적인 구성요소 및 기능에 대해서만 상세히 설명하기로 한다.As shown in FIG. 3, the electronic wattmeter in accordance with the present invention is a
본 발명에 따르면, 상기 메모리부(70)는 낸드 플래시 메모리(71)와 낸드 플래시 메모리 제어기(72)로 이루어져 대용량의 저장매체를 구성하고, 이를 위해 상기 중앙 처리부(40)에는 낸드 플래시 메모리로의 효과적인 데이터 관리를 위한 파일 시스템(44) 및 에프티엘(45)이 내장된다. 또한, 상기 통신 제어부(80)는 유에스비 또는 이더넷 통신방식을 채용하여 고속 및 대용량 전송매체를 구성하며, 이를 위해 상기 중앙 처리부(40)에는 유에스비 통신을 위한 유에스비 프로토콜 또는 이더넷 통신을 위한 티시피/아이피 파일 전송 프로토콜(46)이 내장된다.According to the present invention, the
먼저, 상기 메모리부(70)에 대하여 설명한다. 낸드 플래시 메모리(NAND Flash Memory, 71)는 전기적으로 데이터를 변경할 수 있는 비 휘발성 메모리이다. 전기적으로 고쳐 쓰기(Rewriting)가 가능하다는 점에서 기존에 사용하던 EEPROM과 유사하지만, EEPROM과 비교하여 고용량 데이터의 고쳐 쓰기가 가능하다는 점에서 상이하며 용량대비 가격이 매우 저렴하다. 또한 가볍고, 데이터 접근속도가 빠르고, 충격에 강하여 고신뢰성이 보장 된다는 면에서는 기존의 하드 디스크와는 상이하다. 이러한 특성으로 인해 최근에 휴대용 저장장치, 셀룰라 폰, 디지털 카메라 등 디지털 전자 제품에 광범위하게 사용되고 있다. 하지만 EEPROM과 달리 기본적으로 BAD영역이 존재하므로 낸드 플래시를 사용하기 위해서는 고난이도의 메모리 제어 기술이 요구된다.First, the
본 발명은 이러한 낸드 플래시 메모리(71)를 전력량계의 대용량 데이터를 저 장하는데 필요한 낸드 플래시 메모리 제어기(72)와 함께 전력량계의 메모리부(70)를 구성함으로써 종래의 EEPROM을 사용할 때보다 상대적으로 저렴한 비용으로 대용량, 고속화를 달성하였다. 이것이 본 발명의 가장 특징적인 기술구성이라 할 것이다. 상기 낸드 플래시 메모리 제어기(72)에는 여러 개의 낸드 플래시를 효율적으로 빠르게 제어할 수 있는 로직과 낸드 플래시의 에러를 검출하고 수정할 수 있도록 ECC(Error Code Collection Calculator) 로직이 포함된다.The present invention configures the
한편, 상기 중앙 처리부(40)는 낸드 플래시 메모리(71)를 이용한 대용량 데이터 관리를 위한 별도의 파일 시스템(44)이 내장된다. 이 파일 시스템(44)은 기본적으로 블록 단위로 읽기와 쓰기가 행해지는 낸드 플래시 메모리의 특성에 맞게 구성되고, 대용량의 파형 데이터를 파일 형태로 저장하기 위한 알고리즘이 추가로 포함된다. On the other hand, the
또한, 상기 중앙 처리부(40)는 낸드 플래시 메모리로의 효율적인 데이터 관리를 위하여 에프티엘(FTL, Flash Translation Layer)(45)이 내장된다. 이 에프티엘은 낸드 플래시 메모리(71)가 기본적으로 가지고 있는 인벨리드 블락(Invalid Block)으로 인한 문제들을 해결하기 위한 소프트웨어적 알고리즘으로서, 인벨리드 블락의 인식 및 관리 기능뿐만 아니라 웨어레벨링 Wear-Leveling)같은 알고리즘을 적용하여 낸드 플래시 메모리를 효율적으로 사용할 수 있는 기능을 수행한다. 특히 이를 구현하는 위한 맵핑(Mapping) 기법은 현재 여러 기법들이 고안되어 있으며, 낸드 플래시 메모리 제어성능을 결정하는 핵심기술이다. In addition, the
전력 요소(10)로부터 계측된 전력 데이터 중 대용량의 파형 데이터를 낸드 플래시 메모리로 된 메모리부(70)에 저장하는 가장 간단한 방법은 중앙 처리부(40)의 MPU(41)가 일정 주기로 계측한 3상 전압 및 전류의 모든 파형 데이터를 시간대 정보와 함께 파일 형태로 변환하여 낸드 플래시 메모리(71)에 저장하는 것이다. The simplest method of storing a large amount of waveform data of the power data measured from the
이와 같이 구성하면, 전력 이상(Fault)이나 전력 외란(Disturbance)과 같은 이벤트가 발생한 경우에 이벤트 발생 시간을 기준으로 낸드 플래시 메모리를 검색하여 해당되는 파형 데이터를 검사할 수 있다. 그러나 대용량의 파형 데이터를 모두 저장하게 되면 메모리 공간이 부족하여 저장 주기가 단축되고 읽기/쓰기 동작이 빈번히 이루어져야 하는 단점이 있다. 또한, 전력이 정상적으로 공급되는 상황에서 계측되는 파형 데이터는 저장할 필요가 없는 것임에도 불구하고 이를 저장하는 것은 메모리의 활용 측면에서도 비효율적이다. In this configuration, when an event such as a power fault or power disturbance occurs, the NAND flash memory may be searched based on the event occurrence time and the corresponding waveform data may be inspected. However, when storing a large amount of waveform data, there is a disadvantage in that the memory space is insufficient to shorten the storage cycle and frequent read / write operations. In addition, although the waveform data measured in the situation where power is normally supplied does not need to be stored, storing them is inefficient in terms of utilization of memory.
이러한 문제점을 개선하기 위해서는 일정 주기로 계측되는 전압 및 전류의 파형 데이터를 포함한 전력 데이터를 별도의 저장 공간에 임시로 저장한 다음, 전력 고장신호가 감지된 경우에만 이와 관련된 파형 데이터를 낸드 플래시 메모리에 저장되도록 구성하는 것이 바람직하다. To solve this problem, temporarily store power data including waveform data of voltage and current measured at regular intervals in a separate storage space, and then store the relevant waveform data in NAND flash memory only when a power failure signal is detected. It is preferable to comprise so that.
본 발명에 따르면 상기 임시 저장 공간으로 중앙 처리부(40)에 내장되어 있는 램(43)을 사용한다. 즉, 중앙 처리부(40)의 MPU(41)는 전력 요소(10)로부터 일정 주기로 계측되는 파형 데이터를 포함한 전력 데이터를 램(43)에 임시로 저장한다. 상기 램(43)은 액세스 속도가 높은 S-RAM이 사용되고, 그 용량 및 한 주기 당 샘플링에 따라서 몇초 ~ 몇십초 주기로 상기 전력 데이터가 계속 업데이트된다.According to the present invention, the temporary storage space uses the
이 과정 중에 전력 고장신호가 감지되면, 그 시점을 기준으로 전후 일정 시 간 동안의 파형 데이터를 파일 시스템(44) 및 에프티엘(45)을 통해 상기 램(43)으로부터 플래시 메모리로 된 메모리부(70)로 전송하여 저장한다. 상기 파일 시스템(44)은 대용량의 파형 데이터를 낸드 플래시 메모리에 저장할 수 있는 관리 알고리즘을 제공한다. 그리고 파형 데이터를 저장하는 시간 간격은 "전력 고정신호 감지 시점의 전후 10초 동안"과 같이 일률적으로 정할 수도 있고, 발생한 이벤트의 종류에 따라 다르게 정할 수도 있다.When a power failure signal is detected during this process, waveform data for a predetermined time period before and after the time point is detected from the
상기 전력 고장신호는 상기 램(43)에 저장된 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 전기적 파라미터에 의해 감지되거나 외부 입력을 통해 감지된다. 상기 전기적 파라미터는 전력 요소(10)로부터 계측된 전력 데이터(전압, 전류의 파형 데이터, 위상값 등)로부터 연산을 통해 산출되는 것으로서, RMS 전압값, RMS 전압 최대값 및 평균값, RMS 전류값, RMS 전류 최대값 및 평균값, 유효 전력량(Active power), 무효 전력량(Reactive power), 피상 전력량(Apparent power), 역률(Power Factor), Harmonics 등이 있다. 산출된 전기적 파라미터 중에서 예를 들어 상기 RMS 전류값이 정상 범위를 벗어난 경우에는 이를 전력 고장신호로 감지하도록 구성할 수 있다.The power failure signal is detected by an electrical parameter calculated through calculation of power data stored in the
반면, 상기 외부 입력에 의한 경우는 전력량계와 연결된 외부 장치로부터 전송되어지는 디지털 또는 아날로그 신호에 의해 전력 고장신호를 감지하는 경우가 이에 해당한다. 예를 들어, 전력 공급 시스템을 제어하는 통합 제어장치에 에러가 발생한 경우 이 에러 신호(디지털 신호)가 전력량계로 입력되는데, 이 디지털 신호를 전력 고장신호로 감지하고 그 시점 전후 일정 시간 동안 계측된 파형 데이터를 낸드 플래시 메모리에 저장한다. 이에 의해 통합 제어장치에 해당 에러가 발생한 상황에서 공급되는 전압 및 전류의 형태를 손쉽게 점검할 수 있다.On the other hand, the external input corresponds to a case where the power failure signal is detected by a digital or analog signal transmitted from an external device connected to the electricity meter. For example, when an error occurs in the integrated control device that controls the power supply system, this error signal (digital signal) is input to the electricity meter. The digital signal is detected as a power failure signal and the waveform measured for a certain time before and after the time point. Store data to NAND flash memory. This makes it easy to check the type of voltage and current supplied in the event of a corresponding error in the integrated control unit.
그리고 상기 중앙 처리부(40)는 상기 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 전기적 파라미터를 파일 시스템(44) 및 에프티엘(45)을 통해 일정 주기로 낸드 플래시 메모리(71)와 낸드 플래시 메모리 제어기(72)로 구성된 상기 메모리부(70)에 저장하도록 구성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 전기적 파라미터는 파형 데이터와 함께 전력 이상 또는 전력 외란의 원인을 분석하는데 유용하게 사용될 수 있기 때문이다.The
한편, 본 발명에 따른 또 다른 기술적 특징은 상기 통신 제어부(80)가 유에스비 또는 이더넷 통신방식을 채용하고, 상기 중앙 처리부(40)는 상기 유에스비 통신을 위한 유에스비 프로토콜 또는 이더넷 통신방식을 위한 티시피/아이피 파일 전송 프로토콜(46)이 내장되는 것임은 이미 설명한 바와 같다.On the other hand, another technical feature according to the present invention is that the
유에스비(USB, Universal Serial Bus)는 컴퓨터와 주변기기를 연결하는 입출력 표준 중의 하나로서 최근 버전인 유에스비 2.0의 경우 최고 480Mbps의 전송 속도를 나타내므로, 종래의 전력량계에서 사용해오던 RS232의 45kbps보다 월등히 빠른 전송 속도를 제공해준다. 이러한 유에스비 통신방식을 구현하기 위하여 중앙 처리부(40)에 내장되는 유에스비 프로토콜(USB Protocol,46)은 유에스비 통신 규격과 대용량 스토리지 클래스(Mass Storage Class, MSC) 규격을 지원하도록 구성된다. USB (Universal Serial Bus) is one of the input and output standards for connecting computers and peripherals. The latest version of USB 2.0 has a transmission speed of up to 480 Mbps, which is much faster than 45 kbps of RS232 used in conventional electricity meters. To provide In order to implement such a USB communication method, the USB protocol (46) embedded in the
유에스비 통신방식을 채용한 통신 제어부(80)는 낸드 플래시 메모리(71)에 저장된 대용량의 파형 데이터를 진단 프로그램이 설치된 노트북 등으로 고속 전송 할 수 있다. 그러므로 본 발명의 전자식 전력량계를 사용하면 전력 고장신호가 감지된 전력량계에 노트북을 연결하여 대용량의 파형 데이터를 고속으로 전송받아 분석함으로써 고장 원인을 신속하게 점검할 수 있다. The
이더넷(ETHERNET) 통신은 랜(LAN)을 위해 개발된 컴퓨터 네트워크 통신으로서 IEEE 802.3 규약으로 표준화된 통신 방식이다. 이더넷 통신은 매체의 종류와 배선 방식에 따라 지원되는 속도가 결정되는데 현재 통상적으로 설치되어 있는 10BASE-T의 경우에는 10Mbps의 전송속도를 지원한다. 이러한 이더넷 통신과 이를 위한 통신 프로토콜인 티시피이/아이피(TCP/IP) 파일 전송 프로토콜을 사용하면 종래의 전력량계에서 사용해오던 RS485보다 월등히 빠른 전송 속도를 제공해줄 뿐 아니라 기존의 RS485의 일대다 통신방식의 한계를 극복할 수 있는 다대다 통신을 지원할 수 있다. Ethernet (ETHERNET) communication is a computer network communication developed for LAN and is a communication method standardized by IEEE 802.3 protocol. Ethernet communication speed is determined by media type and wiring method. In case of 10BASE-T, which is currently installed, 10Mbps is supported. This Ethernet communication and the TCP / IP file transfer protocol, which is a communication protocol for this, not only provide a much faster transfer rate than RS485 used in conventional electricity meters, but also provide a one-to-many communication method of RS485. It can support many-to-many communications that can overcome limitations.
그리고 티시피이/아이피의 응용계층 프로토콜(Application Layer) 중 하나인 에프티피(FTP, FILE TRANSFER PROTOCOL)를 탑재할 경우 파일서버로서의 기능을 담당하여 데이터의 동시 액세스가 가능하고 서버 접속시 사용자이름과 패스워드를 확인하는 인증과정이 필요하므로 보안부분을 충족시킬 수 있다. 그러므로 본 발명의 전자식 전력량계를 사용하면 종래에 "디스터번스 레코더"를 사용한 거대한 네트워크 시스템을 구축하지 아니하고도 전력 고장신호가 감지된 전력량계에 대용량의 파형 데이터를 네트워크 통해 액세스하여 분석함으로써 고장원인을 신속하게 점검할 수 있다.In addition, if you install FTP (FILE TRANSFER PROTOCOL), one of the application layer protocols of TP / IP, it functions as a file server, allowing simultaneous access of data and user name and password when connecting to the server. The security part can be satisfied because the authentication process is needed to confirm the security. Therefore, if the electronic electricity meter of the present invention is used, a large amount of waveform data is accessed and analyzed through the network and analyzed quickly for the cause of failure without a large network system using a "disaster burner recorder" conventionally. can do.
따라서 본 발명에 따라 이더넷 통신방식을 적용한 전자식 전력량계는 많은 비용이 소요되는 디스터번스 레코더를 이용한 네트워크 시스템을 구축하기 힘든 중소형 산업 공장에 적합하게 사용될 수 있다. Therefore, the electronic electricity meter applying the Ethernet communication method according to the present invention can be suitably used for small and medium-sized industrial plants that are difficult to build a network system using a costly disturbance recorder.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 낸드 플래시 메모리를 이용한 전자식 전력량계로 파형 데이터를 저장하는 방법에 대해 도4를 참조로 간단히 설명한다.A method of storing waveform data in an electronic wattmeter using the NAND flash memory according to the present invention described above will be briefly described with reference to FIG.
먼저, 전력 요소(10)로부터 파형 데이터를 포함한 전력 데이터를 일정 주기로 계측한다(S10). 상기 일정 주기는 후술하는 중앙 처리부(40)에 내장된 램(43)의 저장용량에 따라 달라질 수 있으며, 몇초 ~ 몇십초 간격으로 이루어진다. 상기 전력 데이터의 계측은 상기 데이터 검출부(20)와 데이터 계측부(30)에 의해서 이루어진다는 것은 이미 상술한 바와 같다.First, power data including waveform data from the
다음으로, 상기 계측된 전력 데이터를 중앙 처리부(40)에 내장된 램(43)에 업데이트한다(S20). 상기 S10 단계에서 정상적으로 전력이 공급되는 상태에서 계측되는 전력 데이터는 상기 메모리부(70)에 별도로 저장할 필요가 없으므로 임시 저장 공간인 램(43)에 계속하여 업데이트한다. Next, the measured power data is updated to the
S20 단계의 업데이트가 이루어지는 과정 동안에 상기 중앙 처리부(40)는 계측된 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 전기적 파라미터 또는 외부 입력을 통해 전력 고장신호를 감지한다(S30). 상기 전기적 파라미터는 계측된 전력 데이터로부터 연산된 RMS값, 주파수, 전력, 역률 등이며, 이 중에서 특정한 파라미터가 정상 범위를 벗어나는 경우에는 전력 고장신호로 감지한다. 외부 입력은 전력량계와 연결된 외부 장치로부터 입력되는 디지털 또는 아날로그 신호로서 외부 장치의 이상 여부를 체크할 수 있는 신호이다. During the process of updating the step S20, the
S30 단계에서 전력 고장신호를 감지한 경우 상기 중앙 처리부(40)는 그 시점을 기준으로 전후 일정 시간 동안의 파형 데이터를 파일 시스템(44) 및 에프티엘(45)을 통해 상기 램(43)으로부터 낸드 플래시 메모리로 된 메모리부(70)로 전송하여 별도로 저장한다(S40). 보다 상세하게는, 중앙 처리부(40)는 대용량의 파형 데이터의 저장에 적합하도록 구성된 파일 시스템(44) 및 낸드 플래시 메모리로의 효율적인 데이터 관리를 위한 에프티엘(FTL, 낸드 플래시 메모리를 제어하는 소프트웨어적 알고리즘)을 이용하여 파형 데이터를 저장한다. 전력 고장신호의 전후 일정 시간은 일률적으로 정할 수도 있고, 이벤트 또는 파라미터의 종류에 따라 다르게 정할 수도 있음은 이미 상기한 바와 같다. When the power failure signal is detected in step S30, the
한편, 본 발명에 따르면 상기 S20 단계에서 전력 데이터의 연산을 통해 산출된 전기적 파라미터를 파일 시스템(44)을 통해 일정 주기로 상기 메모리부(70)에 별도로 저장할 수도 있다(S50). 상기 일정 주기를 시간별, 일별, 주간별, 월별로 구분하여 전기적 파라미터를 저장할 수 있고, 저장된 전기적 파라미터는 S40 단계에서 저장된 파형 데이터와 더불어 전력 공급의 이상 유무를 점검하는데 유용하게 사용된다. Meanwhile, according to the present invention, the electrical parameters calculated through the operation of the power data in step S20 may be separately stored in the
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 파형 데이터 저장방법에 따르면, 전력 이상에 관련된 파형 데이터를 대용량의 낸드 플래시 메모리에 저장하므로, 장기간의 파형 데이터를 저장할 수 있을 뿐만 아니라 필요시에 이를 신속하게 점검하여 대처할 수 있다.According to the waveform data storage method according to the present invention configured as described above, since waveform data related to power abnormality is stored in a large-capacity NAND flash memory, it is possible not only to store the waveform data for a long time but also to quickly check and cope with it when necessary. have.
도1은 일반적인 전자식 전력량계의 블록 구성도.1 is a block diagram of a general electronic electricity meter.
도2는 전자식 전력량계에서 계측되는 데이터를 나타내는 도면.2 is a diagram showing data measured by an electronic electricity meter;
도3은 본 발명에 따른 전자식 전력량계의 블록 구성도.3 is a block diagram of an electronic power meter according to the present invention;
도4는 본 발명에 따른 전자식 전력량계의 파형 데이터 저장방법을 나타낸 순서도. Figure 4 is a flow chart showing a waveform data storage method of the electronic electricity meter according to the present invention.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※
10: 전력 요소 20: 데이터 검출부10: power element 20: data detector
30: 데이터 계측부 40: 중앙 처리부30: data measuring unit 40: central processing unit
41: MPU(Micro Process Unit) 42: RTC(Real Time Clock)41: Micro Process Unit (MPU) 42: Real Time Clock (RTC)
43: 램 44: 파일 시스템43: RAM 44: File System
45: FTL(Flash Translation Layer) 46: 유에스비, TCP/IP 프로토콜45: Flash Translation Layer (FTL) 46: USB, TCP / IP Protocol
50: 전원 공급부 60: 디스플레이부50: power supply unit 60: display unit
70: 메모리부 80: 통신 제어부70: memory unit 80: communication control unit
71: 낸드 플래시 메모리 72: 낸드 플래시 메모리 제어기71: NAND flash memory 72: NAND flash memory controller
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