KR101200950B1

KR101200950B1 - 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템

Info

Publication number: KR101200950B1
Application number: KR1020120089943A
Authority: KR
Inventors: 양필석; 김상현
Original assignee: (주) 동보파워텍
Priority date: 2012-08-17
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2012-11-13

Abstract

본 발명은 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 것으로서, RS485 통신기능이 내장된 디지털 보호계전기가 구비된 고압배전반, 디지털 집중표시 제어장치가 구비된 저압배전반, 디지털 전력미터가 각각 구비된 전동기제어반 및 분전반을 포함하는 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 것으로서, 상기 고압배전반은, 전력량계의 수요전력을 계측하는 최대수요전력제어기를 포함하며, 상기 저압배전반은, 저압차단기의 동작시간을 계측하는 디지털 전력 계측장치를 포함하며, 상기 전동기제어반 및 분전반 각각은, 고조파를 포함하는 전력품질을 계측하는 전력품질단말장치를 포함하며, RS485 통신을 이용하여 상기 최대수요전력제어기, 디지털 전력 계측장치 및 전력품질단말장치로부터 각각 계측되는 전력데이터 또는 상태데이터를 입력받는 유무선 데이터 집중장치; 및 전력감시 모니터링부를 구비하고 있어, 인터넷을 통해 상기 유무선 데이터 집중장치로부터 전송되는 수배전시스템의 전력데이터 및 상태데이터를 저장 및 표시하는 웹서버; 를 포함한다.

Description

유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템 {POWER MANAGEMENT SYSTEM FOR USING WIRED AND WIRELESS DATA GATHERING UNIT}

본 발명은 유무선 데이터 집중장치를 활용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력수용가에 필수적인 전기설비인 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반에 각각 설치되어진 최대수요전력제어기, 디지털 전력계측장치, 전력품질단말장치에서 측정되어지는 부하 측의 전력데이터(Power Data) 및 수배전시스템의 상태데이터(Status Data)를 사용자가 효율적이고 안정적으로 관리할 수 있도록 유선과 무선통신 기능을 함께 내장한 데이터 집중장치(Data Gathering Unit)를 설치하여, 전력 계측기기들과 RS485 및 무선 송수신기로 구성된 이중화 통신방식을 적용하여 안정적으로 데이터를 수신한 후 데이터 집중장치에 내장된 게이트웨이(Gateway)를 통해 웹서버에 접속하여 구축된 전력감시 모니터링 프로그램에 디스플레이함으로써 무선인터넷 기반의 스마트폰(Smart Phone)이나 인터넷에 접속되어 있는 컴퓨터를 통하여 사용자가 언제, 어디서나 편리하게 전력수용가 수배전시스템의 각종 전력데이터 및 상태데이터를 확인하며, 필요에 따라서는 최대수요전력제어기를 통한 부하제어를 실시함으로써 전기에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 것이다.

대용량 전력을 필요로 하는 전력수용가에는 한전에서 공급되어지는 특고압(22900V)의 전력을 수전받아 전력수용가 내부에서 필요로 하는 저압(380/220V)으로 변환, 공급하기 위한 전기설비들이 설치되어져 있으며, 일반적으로 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반, 분전반과 같은 수배전반과 수배전반 내,외부에 부착되어 전력공급 기능 역할을 수행하는 전력기기들 및 원격 모니터링 프로그램을 포함하여 수배전시스템으로 분류한다.

또한, 수배전시스템에는 아날로그 전력기기들과 디지털 전력기기들이 복합적으로 사용되어지고 있는데 대표적인 아날로그 전력기기로는 개폐기, 피뢰기, 부스바, 케이블, 계기용 변성기, 변압기, 차단기가 있으며, 디지털 전력기기로는 최대수요전력제어기, 디지털 보호계전기, 디지털 집중표시 제어장치, 디지털 전력계측장치, 디지털 전력미터, 전력품질단말장치 등이 외함 내부에 설치되어져 운전되어지고 있다.

한편, 일반적으로 사용되고 있는 수배전시스템의 전력관리방법은 매번 사용자가 현장을 일일이 돌아다니면서 관리하는 방법과 디지털 전력기기들을 유선으로 연결한 후 컨버터(Converter) 또는 PLC(Programmable Logic Control)를 이용하여 중앙감시실 컴퓨터와 연결하여 원격으로 관리하는 방법 두가지가 주로 사용되고 있으며, 최근에는 지능형 전력망과 같이 전력계통에 통신을 접목한 기술의 발달로 인하여 수배전시스템의 일부분에 한하여 인터넷, 무선통신, 전력선통신을 이용한 홈네트워크 시스템과 같은 다양한 전력관리방법이 도입되고 있으나, 현장에서의 실효성은 높지 않은 상황이다.

한편, 종래의 수배전시스템의 전력관리방법과 관련해서는 한국등록특허 10-1089057호(이하, '선행문헌') 이외에 다수 출원 및 등록되어 있다.

그러나, 상기 선행문헌과 같은 종래의 전력관리방법에도 현장 전력관리방법에서의 비효율적인 측면과 원격 전력관리방법에서의 중앙감시실 컴퓨터를 통해서만 전력감시를 해야하는 공간적인 제약 및 원라인(One Line)으로 구성되어 있는 통신시스템에 장해 발생 시 원격감시의 중단과 같은 불편함을 사용자에게 주는 문제점이 항시 존재하고 있었다.

종래의 수배전시스템의 전력관리방법 중에서 사용자의 현장 전력관리방법은 순간적으로 발생하는 이상상황에 대하여 즉각적인 대처가 어렵고, 사용자가 현장에 상시 상주하고 있어야 하는 비효율적인 측면을 가지고 있으며, 중앙감시실 컴퓨터를 이용한 원격 전력관리방법은 사용자가 중앙감시실에 상시 상주하고 있어야 하는 공간적인 제약과 통신시스템에 장해 발생 시 복구하는데 장시간이 소요되고, 복구하는 시간동안 원격으로 전력수용가 수배전시스템의 전력관리를 하지 못하는 것이다.

따라서, 본 발명은 현장에 상시 상주하지 않더라도 현장에서 관리하는 것과 같은 효율성을 높일 수 있고, 중앙감시실 컴퓨터를 이용하지 않더라도 공간적인 제약 없이 언제, 어디서나 원격으로 관리할 수 있으며, 유선 및 무선의 이중화 통신방식을 채택하여 안정적인 데이터 송수신을 통하여 원격관리가 가능하도록 함으로써, 전력관리의 효율성과 원격감시를 위한 통신 신뢰성을 높일 수 있도록 하는 것에 그 목적이 있다.

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 RS485 통신기능이 내장된 디지털 보호계전기가 구비된 고압배전반, 디지털 집중표시 제어장치가 구비된 저압배전반, 디지털 전력미터가 각각 구비된 전동기제어반 및 분전반을 포함하는 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 것으로서, 상기 고압배전반은, 전력량계의 수요전력을 계측하는 최대수요전력제어기를 포함하며, 상기 저압배전반은, 저압차단기의 동작시간을 계측하는 디지털 전력 계측장치를 포함하며, 상기 전동기제어반 및 분전반 각각은, 고조파를 포함하는 전력품질을 계측하는 전력품질단말장치를 포함하며, RS485 통신을 이용하여 상기 최대수요전력제어기, 디지털 전력 계측장치 및 전력품질단말장치로부터 각각 계측되는 전력데이터 또는 상태데이터를 입력받는 유무선 데이터 집중장치; 및 전력감시 모니터링부를 구비하고 있어, 인터넷을 통해 상기 유무선 데이터 집중장치로부터 전송되는 수배전시스템의 전력데이터 및 상태데이터를 저장 및 표시하는 웹서버; 를 포함한다.

또한 상기 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반 및 분전반 각각은, 상기 유무선 데이터 집중장치와 통신을 위한 무선 송수신기를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 유무선 데이터 집중장치는, 상기 고압배전반, 저압배전반, 전동기제어반 및 분전반로부터 입력되는 데이터를 바탕으로 각각에 대하여 이상이 발생하였는지 여부를 판단하여, 이상이 발생한 수배전반과는 무선 통신을 통해 계측되는 전력데이터 또는 상태데이터를 입력받는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 유무선 데이터 집중장치와 통신을 위한 무선 송수신기간의 무선 통신 방식은, RS232 통신 방식인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 웹서버의 전력감시 모니터링부에 접속하여 전력수용가 수배전시스템의 전력사용 현황을 실시간으로 감시할 수 있으며, 상기 최대수요전력제어기를 통하여 강제적으로 부하제어를 실시하는 사용자 단말기; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 유무선 데이터 집중장치는, RS485 통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 유선통신부; 무선통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 무선통신부; 인터넷을 이용하여 웹서버에 접속할 수 있는 게이트웨이; 상기 유선통신부, 무선통신부 및 게이트웨이에서 처리되는 전력데이터 및 상태데이터와 유무선 데이터 집중장치 내, 외부의 정보를 저장할 수 있는 SD 메모리; 사용자가 현장에서 유무선 데이터 집중장치에 저장되어진 데이터를 확인할 수 있는 MMI; 및 상기 유선통신부, 무선통신부, 게이트웨이, SD 메모리 및 MMI를 제어하는 제어부; 를 포함한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 유무선 데이터 집중장치를 활용한 수배전시스템의 전력관리 시스템을 현장에 도입함으로써, 전력수용가에서는 현장 및 중앙감시실에서의 제한적인 전력관리방법을 탈피하여 언제, 어디서나 모니터링 프로그램이 구축된 웹서버에 접속할 수 있으며, 수배전시스템의 각종 전력데이터 및 상태데이터를 확인하거나 필요에 따라서 최대수요전력제어기를 이용한 부하제어를 실시함으로써, 효율적이고 편리하게 수배전시스템의 전력관리를 수행할 수 있다.

그리고, 유무선 데이터 집중장치와 수배전시스템의 전력계측기기들과의 통신방식을 유무선의 이중화방식으로 구축함으로써, 통신 신뢰성을 높이는 한편 통신장해로 인한 전력수용가의 전력관리 중단과 같은 불편을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 수배전시스템의 원격 전력관리 시스템에 관한 구성도.
도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 전체 구성도.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치에 관한 세부 구성도.
도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 웹서버의 전력감시 모니터링부를 통해 전력데이터 및 상태데이터가 디스플레이 되는 모습을 보이는 일예시도.

본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 종래 수배전시스템의 원격 전력관리 시스템에 관한 구성도로서, 전력수용가의 수배전시스템은 일반적으로 고압배전반(10), 저압배전반(20), 전동기제어반(30), 분전반(40)으로 구성되어지며, 각 수배전반의 전력관리를 위하여 전력인입부에는 아날로그 또는 디지털 전력기기들이 설치되어지는데 원격 전력관리를 위해서는 RS485 통신기능이 내장되어 있는 디지털 전력기기들이 사용되어진다.

고압배전반(10) 내부에는 디지털 보호계전기(11), 저압배전반(20) 내부에는 디지털 집중표시 제어장치(21), 전동기제어반(30)과 분전반(40) 내부에는 각각 디지털 전력미터(31),(41)가 설치되어 전력수용가에 공급되어지는 전력데이터 계측 및 전력수용가 부하에서 사용되는 전력데이터의 계측이 이루어진다.

또한, 디지털 보호계전기(11), 디지털 집중표시 제어장치(21), 디지털 전력미터(31),(41)에는 기본적으로 RS485 통신기능이 내장되어 있어 계측되어지는 전력데이터 및 상태데이터를 중앙감시실에 있는 컴퓨터(50)로 전송하게 되는데 컴퓨터(50)에는 RS232 통신만 기본적으로 가능하기 때문에 RS485 TO RS232 컨버터(51)를 사용하여 변환하여 사용하게 된다.

한편, 사용자는 원격 전력관리를 위하여 중앙감시실에 상시 상주하여 컴퓨터(50)로 전송되어지는 데이터를 확인하여 모니터링을 실시해야 하며, 시리얼(Serial)로 연결되어 있는 RS485 통신시스템에 장해가 발생하여 통신이 중단되어지면 복구되기까지 원격 전력관리는 무용지물이 되는 문제점이 있다.

도 2 는 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템에 관한 전체 구성도이다.

종래의 수배전시스템의 원격 전력관리방법과는 달리 각 수배전반의 전력관리를 위하여, 고압배전반(100) 내부에는 최대수요전력제어기(110)를 설치하여 디지털 보호계전기(11)에서 계측하지 못하는 전력량계의 15분 수요전력을 계측할 수 있도록 하였다.

또한, 저압배전반(200) 내부에는 디지털 전력계측장치(210)를 설치하여 디지털 집중표시 제어장치(21)에서 계측하지 못하는 저압차단기의 동작시간을 계측할 수 있도록 하였다.

또한, 전동기제어반(300)과 분전반(400)의 내부 각각에, 전력품질단말장치(310),(410)를 설치하여 디지털 전력미터(31),(41)에서 계측하지 못하는 고조파와 같은 전력품질을 계측할 수 있도록 하여, 전력수용가에 공급되어지는 전력데이터 계측 및 전력수용가 부하에서 사용되는 전력데이터의 계측 뿐만이 아니라 사용자의 필요에 따라 최대수요전력제어기(110)를 통한 부하제어도 실시할 수 있도록 구성되어진다.

한편, 상기 최대수요전력제어기(110), 디지털 전력계측장치(210), 전력품질단말장치(310),(410)은 기본적으로 RS485 통신 및 RS232 통신 기능이 내장되어 있어, 계측되어지는 전력데이터 및 상태데이터를 RS485 통신을 이용하여, 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치(500)로 전송하게 되고, RS232 통신을 이용하여 각 수배전반에 이중화 통신을 위하여 설치된 무선 송수신기(120, 220, 320, 420)와 연결되어진다.

또한, RS485 통신과 무선통신로 이중화 되어진 데이터 집중장치(202)와의 통신은 유선통신방식인 RS485 통신이 주통신 방식으로 동작하고, RS485 통신 또는 고압배전반(100), 저압배전반(200), 전동기제어반(300) 및 분전반(400) 각각에 대하여 이상이 발생한 경우, 무선 송수신기(120, 220, 320, 420)를 통한 무선통신이 백업 통신방식으로 동작하여 복구될 때까지 유무선 데이터 집중장치(500)와의 무선통신을 실시하여 전력관리를 수행하게 된다.

즉, 고압배전반(100), 저압배전반(200), 전동기제어반(300) 및 분전반(400)로부터 입력되는 데이터를 바탕으로 각각에 대하여 이상이 발생하였는지 여부를 판단하여, 이상이 발생한 수배전반과는 각각 구비된 상기 무선 송수신기(120, 220, 320, 420)를 이용하여 무선 통신을 할 수 있다.

도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 유무선 데이터 집중장치(500)에 관한 세부 구성도로서, 도시된 바와 같이 유무선 데이터 집중장치(500)는 입출력부로서, RS485 통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 유선통신부(510), 무선통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 무선통신부(520), 인터넷을 이용하여 웹서버(Web Server)(600)에 접속할 수 있는 게이트웨이(530)로 구성되어지고, 입출력부에서 처리되는 전력데이터 및 상태데이터와 유무선 데이터 집중장치(500) 내, 외부의 정보를 저장할 수 있는 SD 메모리(Secure Digital 메모리)(540)와, 사용자가 현장에서 유무선 데이터 집중장치(500)에 저장되어진 데이터를 확인할 수 있는 MMI(Man Machine Interface)(550)와, 상기 유선통신부(510), 무선통신부(520), 게이트웨이(530), SD 메모리(540), MMI(550)를 제어하는 제어부(CPU)(560)로 구성된다.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 웹서버의 전력감시 모니터링부를 통해 전력데이터 및 상태데이터가 디스플레이 되는 모습을 보이는 일예시도이다.

유무선 데이터 집중장치(500)는 인터넷을 통해 웹서버(600)에 접속하며, 이러한 웹서버(600)는 전력감시 모니터링부(610)를 구비하고 있어, 상기 유무선 데이터 집중장치(500)로부터 전송된 수배전시스템의 전력데이터 및 상태데이터를 실시간으로 저장 및 디스플레이 할 수 있다.

또한, 사용자 단말기(700)는 PC, 스마트폰, 태블릿 PC 등의 무선 인터넷이 가능한 단말기로서, 웹서버(600)의 전력감시 모니터링부(610)에 접속하여 전력수용가 수배전시스템의 전력사용 현황을 실시간으로 감시할 수 있으며, 최대수요전력제어기(110)를 통하여 강제적으로 부하제어를 실시함으로써 에너지 절약 및 전기요금 절감을 할 수 있는 스마트한 전력관리를 수행할 수 있다.

이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

100: 고압배전반 200: 저압배전반
300: 전동기제어반 400: 분전반
500: 유무선 데이터 집중장치 600: 웹서버
700: 사용자 단말기 11: 디지털 보호계전기
110: 최대수요전력제어기 21: 디지털 집중표시 제어장치
210: 디지털 전력계측장치 31, 41: 디지털 전력미터
310, 410: 전력품질단말장치 120,220,320,420: 무선 송수신기
510: 무선통신부 520: 유선통신부
530: 게이트웨이 540: SD 메모리
550: MMI 560: 제어부
610: 전력감시 모니터링부

Claims

RS485 통신기능이 내장된 디지털 보호계전기(11)가 구비된 고압배전반(100), 디지털 집중표시 제어장치(21)가 구비된 저압배전반(200), 디지털 전력미터(31),(41)가 각각 구비된 전동기제어반(300) 및 분전반(400)을 포함하는 수배전시스템의 전력관리 시스템에 있어서,
상기 고압배전반(100)은, 전력량계의 수요전력을 계측하는 최대수요전력제어기(110)를 포함하며,
상기 저압배전반(200)은, 저압차단기의 동작시간을 계측하는 디지털 전력 계측장치(210)를 포함하며,
상기 전동기제어반(300) 및 분전반(400) 각각은, 고조파를 포함하는 전력품질을 계측하는 전력품질단말장치(310, 410)를 포함하며,
RS485 통신을 이용하여 상기 최대수요전력제어기(110), 디지털 전력 계측장치(210) 및 전력품질단말장치(310, 410)로부터 각각 계측되는 전력데이터 또는 상태데이터를 입력받는 유무선 데이터 집중장치(500); 및
전력감시 모니터링부(610)를 구비하고 있어, 인터넷을 통해 상기 유무선 데이터 집중장치(500)로부터 전송되는 수배전시스템의 전력데이터 및 상태데이터를 저장 및 표시하는 웹서버(600); 를 포함하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 고압배전반(100), 저압배전반(200), 전동기제어반(300) 및 분전반(400) 각각은, 상기 유무선 데이터 집중장치(500)와 통신을 위한 무선 송수신기(120, 220, 320, 420)를 구비한 것을 특징으로 하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유무선 데이터 집중장치(500)는,
상기 고압배전반(100), 저압배전반(200), 전동기제어반(300) 및 분전반(400)로부터 입력되는 데이터를 바탕으로 각각에 대하여 이상이 발생하였는지 여부를 판단하여, 이상이 발생한 수배전반과는 무선 통신을 통해 계측되는 전력데이터 또는 상태데이터를 입력받는 것을 특징으로 하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유무선 데이터 집중장치(500)와 통신을 위한 무선 송수신기(120, 220, 320, 420)간의 무선 통신 방식은, RS232 통신 방식인 것을 특징으로 하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 웹서버(600)의 전력감시 모니터링부(610)에 접속하여 전력수용가 수배전시스템의 전력사용 현황을 실시간으로 감시할 수 있으며, 상기 최대수요전력제어기(110)를 통하여 강제적으로 부하제어를 실시하는 사용자 단말기(700); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 유무선 데이터 집중장치(500)는,
RS485 통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 유선통신부(510);
무선통신으로 송수신되는 데이터를 처리하는 무선통신부(520);
인터넷을 이용하여 웹서버(Web Server)(600)에 접속할 수 있는 게이트웨이(530);
상기 유선통신부(510), 무선통신부(520) 및 게이트웨이(530)에서 처리되는 전력데이터 및 상태데이터와 유무선 데이터 집중장치(500) 내, 외부의 정보를 저장할 수 있는 SD 메모리(Secure Digital 메모리)(540);
사용자가 현장에서 유무선 데이터 집중장치(500)에 저장되어진 데이터를 확인할 수 있는 MMI(Man Machine Interface)(550); 및
상기 유선통신부(510), 무선통신부(520), 게이트웨이(530), SD 메모리(540) 및 MMI(550)를 제어하는 제어부(560); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 유무선 데이터 집중장치를 이용한 수배전시스템의 전력관리 시스템.