KR101735200B1 - 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계 및 실시간 정전정보 전송 방법 - Google Patents

실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계 및 실시간 정전정보 전송 방법 Download PDF

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Abstract

이상 전류 및 이상 전압을 검출한 뒤, 이상 전류 및 이상 전압을 기설정된 조건과 비교하여 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 정전 판단부, 정전 판단부에 의해 정전이 판단되면, 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템에 전송하는 통신부 및 배터리를 포함하며 정전 판단부 및 통신부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계에 관한 것이다.

Description

실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계 및 실시간 정전정보 전송 방법{ELECTRONIC WATT-HOUR METER FOR REALTIME BLACKOUT INFROMATION TRANSMISSION AND METHOD FOR TRANSMITTING REALTIME BLACKOUT INFORMATION}
본 발명은 이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하고 이를 푸쉬(Push) 방식으로 정전 관리 시스템에 알리는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계 및 실시간 정전정보 전송 방법에 관한 것이다.
정전 관리 시스템은 전력설비 운영시스템인 송변전 분야의 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition), 배전분야의 DAS(Distribution Automation System), 판매 분야의 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 및 고객의 정전 민원 전화 등의 다양한 정보를 바탕으로 신속하게 정전상황을 인지하고 복구하여 수용가의 불편을 최소화하고 소모되는 비용을 줄이기 위한 시스템이다.
그러나 종래의 정전 관리 시스템에 있어서 파급정전이 발생한 경우 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)의 경우 변전소에서 최소로 전력을 공급하는 구역, DAS(Distribution Automation System)의 개폐기 최소 분할구역 및 AMI(Advanced Metering Infrastructure)의 경우 개폐기 최소 분할구역 또는 변압기로부터 220V 전력을 최소로 공급하는 구역으로부터 수신된 정전 알람 이벤트 정보는 정전 발생 자체를 알려주는 것이지 정전 발생의 원인이 되는 고장점의 위치를 알려주지는 못했다.
특히 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)에 비하여 DAS(Distribution Automation System) 및 고압 AMI(Advanced Metering Infrastructure)의 경우, 정전 지역이 상대적으로 협소 하더라도 배전계통에서의 정전은 개폐기 분할 구역내에서 발생한 고장점을 찾기 위해서 현장에 작업자가 직접 출동하여 전수 조사를 실시해야 하기 때문에 고장 원인을 찾기 위해서는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
따라서, 특정 개소에서 발생한 고장 때문에 파급 정전으로 확대되었다고 판단할 수 있는 실시간 정전정보 전송 방법과, 이러한 방법을 이용하여 도출된 정전 알람 이벤트를 정전 발생 즉시 실시간으로 정전 관리 시스템에 전송할 수 있는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 필요한 실정이다.
한국 공개특허공보 제10-2012-0131539호(2012.12.05.)
본 발명의 목적은, 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전자식 전력량계가 이상 전류 및 이상 전압을 검출하면 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 알람 이벤트를 실시간으로 정전 관리 시스템에 전송하여 고장점의 위치를 용이하게 찾을 수 있도록 하기 위함이다.
나아가, 본 발명의 목적은 고장점의 위치를 용이하게 찾을 수 있도록 함으로써 정전복구 시간을 단축하여 정전에 대한 피해를 최소화하기 위함이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계는 이상 전류 및 이상 전압을 검출한 뒤, 이상 전류 및 이상 전압을 기설정된 조건과 비교하여 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 정전 판단부, 정전 판단부에 의해 정전이 판단되면, 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템에 전송하는 통신부 및 배터리를 포함하며 정전 판단부 및 통신부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 정전 판단부는, 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 기설정된 횟수 이상 발생하는 경우 정전으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이때, 전류의 기설정된 횟수는 4회이며, 무전압의 기설정된 횟수는 3회인 것을 특징으로 한다.
한편, 정전 판단부는, 무전압이 발생하기 전에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 발생하고, 무전압이 발생된 이후에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 미만으로 발생하는 경우 경고 알람 이벤트를 생성하는 것을 특징한다.
여기서, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 통신모뎀을 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 검침서버를 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법은, 정전 판단부가 이상 전류 및 이상 전압을 검출한 뒤, 이상 전류 및 이상 전압을 기설정된 조건과 비교하여 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계 및 정전 판단부에 의해 정전이 판단되면, 배터리를 포함하는 전원부는 정전 판단부 및 통신부에 전원을 공급하고, 통신부는 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템에 전송하는 단계를 포함한다.
여기서, 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계에서, 정전 판단부는, 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 기설정된 횟수 이상 발생하는 경우 정전으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
이때, 전류의 기설정된 횟수는 4회이며, 무전압의 기설정된 횟수는 3회인 것을 특징으로 한다.
한편, 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계에서, 정전 판단부는, 무전압이 발생하기 전에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 발생하고, 무전압이 발생된 이후에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 미만으로 발생하는 경우 경고 알람 이벤트를 생성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전송하는 단계에서, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전송하는 단계에서, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 통신모뎀을 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
나아가, 전송하는 단계에서, 통신부는, 정전 알람 이벤트를 검침서버를 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 파급정전의 원인이 되는 전기적인 현상인 무전압 발생 전 후의 과전류 패턴을 분석하여 파급정전 알람 이벤트를 생성하고, 생성한 알람 정보는 기존의 폴링(Polling) 방식이 아닌 실시간 전송이 가능한 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템으로 전송하기 때문에, 고장점의 위치를 용이하게 찾을 수 있으며, 정전복구 시간이 단축될 수 있으며 수용가의 불편과 정전 복구 비용을 최소화할 수 있다.
나아가, 본 발명에 의하면, 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery)를 사용하여 정전 발생 이후 전원공급이 없는 상황에서도 파급정전 알람 이벤트를 안정적으로 정전 관리 시스템으로 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 고압 배전 계통에서 파급정전이 발생하는 원인과 정전판단부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 파급정전이 발생한 경우 고압고객들의 부하 전류 및 전압 파형을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 통신모뎀을 통해 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 검침서버를 통해 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계의 전원부의 구조를 설명하기 위한 구성도이다.
도 7은 DLMS(Device Language Message Specification)를 활용한 푸쉬(Push) 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법에서 이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계 및 실시간 정전정보 전송 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계의 구성을 설명하기 위한 구성도이다. 도 3은 고압 배전 계통에서 파급정전이 발생하는 원인과 정전판단부를 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 파급정전이 발생한 경우 고압고객들의 부하 전류 및 전압 파형을 설명하기 위한 그래프이다. 도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 통신모뎀을 통해 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계가 검침서버를 통해 정전 관리 시스템과 통신하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계의 전원부의 구조를 설명하기 위한 구성도이다. 도 7은 DLMS(Device Language Message Specification)를 활용한 푸쉬(Push) 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법에서 이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계는 부하에 인가되는 전압 및 전류를 감지한다. 이때, 전자식 전력량계(100)가 이상전류 및 이상전압을 감지하면, 정전이 발생하였음을 정전 관리 시스템(1)에 전송한다.
보다 상세하게 전자식 전력량계(100)는 파급정전의 원인이 되는 전기적인 현상인 무전압 발생 전 및 발생 후의 과전류 패턴을 분석한 뒤, 파급정전 알람 이벤트를 생성하고, 생성한 알람 정보를 실시간으로 정보의 전송이 가능한 푸쉬(Push) 방식을 통해서 정전 관리 시스템(1)으로 전송한다.
나아가 전자식 전력량계(100)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery)를 내장하고 있어, 정전이 발생한 이후 전원공급이 없는 상황에서도 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery)를 이용하여 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)으로 전송할 수 있으며, 이를 통해 정전 관리 시스템(1)은 파급정전의 시발점이 되는 고장점의 위치를 용이하게 찾을 수 있게 된다.
여기서, 파급정전의 원인으로는 자연열화, 외물접촉, 시공불량을 비롯한 외부여건에 의해 발생하고 있기 때문에, 근본적으로 파급정전의 발생을 예방하는 것에는 한계가 있다. 따라서, 파급정전을 발생시키는 파급고장의 위치를 신속하게 발견하고, 고장점 위치 검출하는 것이 필요하다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계는 정전판단부(110), 통신부(120) 및 전원부(130)를 포함한다.
정전판단부(110)는 전자식 전력량계(100)와 연결된 계기용 변성기(Metering Out Fit)에서 검출되는 과전류 및 무전압의 상태를 검출한다. 이때, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하고 무전압이 발생한 후에도 과전류가 발생하여 총 3회의 무전압과 4회의 과전류가 발생되는 경우 정전판단부(110)는 정전이 발생하였음을 판단하고, 통신부(120)에 정전이 발생하였음을 알린다.
통신부(120)는 정전판단부(110)로부터 정전이 발생하였음을 인지 후 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송한다. 이때, 정전 알람 이벤트의 전송방식은 실시간성을 지원하기 위하여 푸쉬(Push) 방식을 사용할 수 있다.
여기서, 기존의 폴링(Polling) 방식은 검침 서버를 비롯한 클라이언트가 전자식 전력량계에 검침데이터를 요청하는 경우에 대해서만 전자식 전력량계가 응답하는 방식이다. 따라서, 폴링(Polling) 방식의 경우 클라이언트의 요청 주기가 매우 짧은 경우 거의 실시간으로 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송할 수 있으나, 폴링(Polling) 방식을 이용하는 경우 거의 실시간으로 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송하기 위해서는 아주 짧은 요청주기가 필요하게 되며 하나의 정전 관리 시스템(1)이 관리하는 전자식 전력량계(100)가 많은 경우 통신네트워킹과 검침 프로세스에서 과부하가 생기는 문제점이 있다.
그러나, 푸쉬(Push) 방식을 이용하는 경우 전자식 전력량계(100)가 정전 발생을 인지한 즉시 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)으로 송신하기 때문에 지연시간을 최소화하고 정전 알람 이벤트를 실시간으로 정전 관리 시스템(1)에 전송할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계는 요청주기가 매우 짧은 폴링(Polling) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템(1)에 정전 알람 이벤트를 전송할 수도 있다.
전원부(130)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery)를 포함한다. 여기서 전원부(130)는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery)를 이용하여 정전이 발생한 이후에 상용 전원의 공급이 없는 상황에서도 전자식 전력량계(100)에 전력을 공급할 수 있으며, 이를 통해 통신부(120)는 정전이 발생하더라도 안정적으로 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송할 수 있게 된다.
도 3 및 도 4를 참조하여, 파급정전의 발생 원인과 정전판단부(110)가 정전을 판단하는 방법을 설명한다.
고압고객이 2개 있는 상황을 가정하여 고압 배전 계통을 설명하면, 고압 배전 계통(10)에는 리클로저(Recloser, 20), 고압고객1(30) 및 고압고객2(40)이 포함된다.
여기서 리클로저(20)는 배전선로에서 사고가 발생하는 경우 신속하게 고장구간을 차단하는 역할을 담당한다. 즉, 고압고객1(30) 또는 고압고객2(40)에서 정전이 발생한 경우 리클로저(20)는 배전계통(10)의 전력공급을 차단하는 역할을 수행한다.
고압고객1(30) 및 고압고객2(40)는 각각 인입점 자동고장구분 개폐기(Automatic Section Switch, 31, 41), 계기용 변성기(Metering Out Fit, 32, 42), 전력량계(101, 102), 진공차단기(Vacuum Circuit Breaker, 33, 43), 변압기(34, 44) 및 부하(35, 45)를 포함한다.
나아가, 책임분계점(50)은 점선으로 도시되었으며, 책임분계점(50)은 고압 선로와 인입점 자동고장구분 개폐기(31, 41)의 사이를 의미한다. 여기서, 책임분계점(50)을 기준으로 하단에서 발생한 고장으로 인해 유발된 정전을 파급정전이라 정의하도록 한다.
저압 수용가의 경우에는 수전설비에서 고장이 발생하여 계통으로 정전이 파급되는 경우, 배전용 변압기 퓨즈(Fuse)와 리클로저(Recloser, R/C)의 보호협조(Protection Coordination)로 인해 변압기가 설치된 전신주 단위로 정전이 발생한다.
그러나, 고압의 전력을 직접 공급받는 고압 수용가에서 인입점 자동고장구분 개폐기(31, 41)의 차단정격 이상의 고장전류가 발생하는 경우에는 리클로저(20)의 순시 차단 동작 시, 인입점 자동고장구분 개폐기(31, 41)의 개방으로 고장이 발생한 수용가만 정전이 발생하고 고장이 발생하지 않은 건전 수용가에는 정상적으로 전력공급이 이루어지게 된다.
그러나 인입점 자동고장구분 개폐기(31, 41) 자체에 결함으로 인하여 보호협조(Protection Coordination)가 실패하는 경우에는 리클로저(20) 단위로 정전 영역이 확대되어 파급정전이 발생하게 된다.
예컨대, 고압고객2(40)의 수전 설비 계통에서 고장이 발생한 경우를 가정한다. 고압고객2(40)의 수전 설비 계통에서 고장이 발생한 경우, 고장전류는 리클로저(20)를 통과하여 고압고객2(40)에게로 전달된다. 이때, 리클로저(20)는 1차로 차단동작을 수행하게 되며, 배전계통의 전압이 없는 상태에서 고압고객2(40)의 인입점 자동고장구분 개폐기2(41)는 차단동작을 수행하게 된다. 이때, 고압고객2(40)의 인입점 자동고장구분 개폐기2(41)가 고장이 난 경우, 리클로저(20)의 재폐로는 실패하게 되고 그 결과 파급정전이 발생하게 되고, 고장이 발생하지 않았던 고압고객1(30)에게도 정전이 발생하게 된다.
즉, 고압 수용가에 의한 파급정전은 배전선로의 리클로저(20) 분할구역 단위로 정전을 유발시키므로 정전범위가 매우 넓기 때문에, 고장점 위치 추적에도 많은 시간이 소요되게 된다.
보다 상세하게, 고압고객2(40)의 수전설비에서 발생한 고장전류가 퓨즈(Fuse), 인입점 자동고장구분 개폐기2(41) 및 진공차단기2(43)에서 정상적으로 차단되지 않은 경우에는 전력을 차단하기 위하여 고압고객2(40)의 수전설비는 배전계통의 리클로저(20)와 보호협조를 하게 된다. 여기서, 리클로저(20)는 순시 2회 및 지연 2회의 차단동작을 시행하게 된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 고압고객2(40)의 수전설비에서 고장이 발생한 경우, 리클로저(20)의 총 3회 재폐로 동작 이후에도 과전류가 검출되는 경우에는 영구차단(Lock-out)이 된다.
즉, 고압고객2(40)에서 발생한 고장전류로 인하여 전자식 전력량계2(102)와 연계된 계기용 변성기2(42)에서는 구간 A1, A2, A3 및 A4에 해당하는 총 4번의 과전류와 B1, B2 및 B3에 해당하는 총 3번의 무전압이 검출되게 된다.
여기서, 고압고객2(40)의 전자식 전력량계2(102)의 정전판단부(110)는 파급정전이 발생된 이후 총 4번의 과전류 및 총 3번의 무전압이 검출된 경우, 이를 통신부(120)에 전달한다. 그 후 통신부(120)가 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송하면, 정전 관리 시스템(1)은 파급정전 발생 지점에 대한 위치판별이 가능하게 된다.
즉, 고압고객2(40)의 전자식 전력량계2(102)에서 정전 알람 이벤트를 전송한 경우 정전 관리 시스템(1)은 고압고객2(40)에서 정전의 발생의 원인이 발생했음을 판단할 수 있는 것이다.
한편, 해당 고압 배전계통(10)이 영구 차단되기 이전에 리클로저(20)의 재폐로가 성공한 경우 파급정전은 발생하지 않으나, 고압고객2(40)에서 4회 미만의 과전류가 검출된 경우라면, 고압고객2(40)의 전자식 전력량계2(102)의 정전판단부(110)는 이를 통신부(120)에 전달하고 통신부(120)는 정전 관리 시스템(1)에 해당 수전설비는 고장이 발생할 가능성이 있음을 알리는 경고 알람 이벤트를 전송할 수 있다.
즉, 비록 정전이 발생하지는 않았으나, 이상 전류가 검출된 경우에는 예방 및 점검의 차원에서 해당 수전설비가 고장이 발생할 가능성이 있음을 알리는 것이다.
다시 말해, 리클로저(20)의 재폐로가 실패하여 영구 정전이 발생한 경우, 전자식 전력량계(100)의 정전판단부(110)는 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류가 미리 설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 미리 설정된 횟수 이상 발생한 경우 파급정전이 발생하였음을 판단하고 통신부(120)에 이러한 정보를 전송하면, 통신부(120)는 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 실시간으로 정전 관리 시스템(1)에 정전 알람 이벤트를 전송하게 되는 것이다.
한편, 정전판단부(110)는 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류가 미리 설정된 횟수 미만으로 발생한 경우, 정전이 발생하지는 않았으나 해당 수용가의 수전설비는 고장이 발생할 가능성이 있음을 알리는 경고 알람 이벤트를 통신부(120)를 통해 정전 관리 시스템(1)에 전송할 수 있다.
이때, 미리 설정된 최대 전류값은 6A일 수 있다.
보다 상세하게, 정전판단부(110)는 순간적으로 무전압 상태가 발생하는 경우 무전압이 발생하기 이전에 과전류가 발생하였는지 판단한다. 판단 결과 무전압이 발생하기 이전에 과전류가 발생하지 않았다면 해당 수용가는 고장이 발생하지 않은 것이다. 그러나, 무전압이 발생하기 이전에 과전류가 발생하였다면, 정전판단부(110)는 무전압이 발생한 후 과전류가 발생하였는지 여부를 판단한다. 만약, 무전압이 발생한 후 과전류가 발생하지 않았다면 수전설비의 확인이 필요함을 알리는 경고 알람 이벤트를 통신부(120)를 통해 정전 관리 시스템(1)에 전송한다.
그러나, 무전압이 발생한 후 기설정된 횟수 이상의 과전류가 발생하고 기설정된 횟수 이상의 무전압이 더 발생한 경우, 파급정전의 발생은 확정되고 정전판단부(110)는 파급정전이 발생했음을 알리는 정전 알람 이벤트를 통신부(120)를 통해 정전 관리 시스템(1)에 전송한다.
다시 도 2를 참조하여, 통신부(120)에 대해 설명하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이 통신부(120)는 전자식 전력량계(100) 내부에 위치하며, 정전 관리 시스템(1)과 직접 통신할 수 있다. 이때, 통신부(120)는 RS-232/485 근거리 통신모듈, LTE 광역 통신모듈을 비롯한 다양한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 나아가, 통신부(120)는 전자식 전력량계(100) 내부에 고정적으로 설치될 수도 있으나, 탈부착이 가능하도록 설치될 수도 있다. 한편, 통신부(120)는 전자식 전력량계(100)의 전원부(130)로부터 전원을 공급받는 것을 기본으로 하나, 필요에 따라서는 외부전원을 이용할 수도 있다.
이때, IEC 62056 계량 및 검침프로토콜인 DLMS(Device Language Message Specification) 서비스 기능이 구현된 MCU(Micro Control Unit)와 통신부(120)의 MCU(Micro Control Unit)간에는 SPI(Serial Peripheral Interface), UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), USB, Ethernet과 같은 통신이 사용될 수 있다.
여기서 전자식 전력량계(100)의 통신부(120)와 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템간의 DLMS(Device Language Message Specification) 프로토콜 전송방식은 3 계층 연결 지향(3-Layer Connection Oriented) 기반의 HDLC(High-Level Data Link Control) 통신 프로파일 방식 또는 TCP(Transmission Control Protocol)-UDP(User Datagram Protocol)/IP(Internet Protocol)기반의 TCP-UDP/IP 통신 프로파일 방식이 사용될 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전자식 전력량계(100)의 통신부(120)는 정전 관리 시스템(1)과 직접 통신하지 않고, 별도의 통신모뎀(200)을 이용하여 통신할 수도 있다.
이때, 통신모뎀(200)은 제어부(210), 근거리 통신부(220), 광역 통신부(230) 및 전원부(240)를 포함할 수 있다.
이때, 근거리 통신부(220)는 RS-232/485 또는 Ethernet 방식을 비롯한 근거리 통신 방식을 이용하여 전자식 전력량계(100)의 통신부(120)와 통신할 수 있다.
나아가, 광역 통신부(230)는 광통신, 3G/4G를 비롯한 셀룰러(Cellular) 기반의 무선통신 방식 또는 광통신방식을 사용하여 정전 관리 시스템(1)과 통신할 수 있다.
이 경우, 전자식 전력량계(100)의 통신부(120)는 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트를 RS-232/422/485를 비롯한 시리얼 통신방식을 이용하여 통신모뎀(200)의 근거리 통신부(220)에 푸쉬(Push)형태로 전송한다. 그 뒤, 통신모뎀(200)은 수신한 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트를 광역 통신부(230)를 통해 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템에 전송한다. 이때, 광역 통신부(230)는 광통신 방식과 같은 유선 광역통신 또는 LTE(Long Term Evolution)와 같은 셀룰러 기반의 무선 광역통신 방법을 사용할 수 있다.
한편, 전자식 전력량계(100)와 통신모뎀(200) 사이에서 RS-422 방식을 이용하여 통신하면, 송수신을 독립적으로 수행 할 수 있는 전이중(Full-Duplex) 방식을 사용할 수 있다. 여기서 광역 통신부(230)은 수신한 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트에 패킷 해더(Packet Header)와 패킷 테일(Tail)을 캡슐화(Encapsulation)하여 전달할 수 있다.
여기서, 전자식 전력량계(100)가 생성한 DLMS(Device Language Message Specification)의 APDU(Application Protocol Data Unit)의 수정 또는 변형은 없는 것이 바람직하며 그 이유는 전자식 전력량계단에서 암호화 또는 전자서명으로 인증한 APDU(Application Protocol Data Unit)를 전송하기 때문에 End-to-End 보안관점에서 DLMS APDU(Application Protocol Data Unit)의 수정이나 변형은 없어야 하기 때문이다.
한편, 통신모뎀(200)은 전자식 전력량계(100)로부터 전원을 공급받을 수도 있으나, 자체적으로 전원부(240)를 구비하여 전력을 공급할 수 있다. 나아가, 전자식 전력량계(100)의 전원부(130)와 마찬가지로 영구 정전 시에도 일정시간 동작할 수 있도록 통신모뎀(200) 전원부(240)에는 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 또는 배터리(Battery) 구조가 도입될 수 있다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 전자식 전력량계(100)의 통신부(120)는 정전 관리 시스템(1)과 직접 통신하지 않고, 별도의 검침 서버(300)를 이용하여 통신할 수도 있다.
전자식 전력량계(100)의 통신부(120)는 정전판단부(110)가 생성한 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트를 검침서버(AMI head-end 또는 FEP, 300)를 통해 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템으로 전송할 수 있다. 이때, 검침서버(300)는 수신한 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트의 패킷(Packet)을 파싱(Parsing)한 이후 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템으로 바로 푸쉬(Push) 형태로 전달하거나, 짧은 주기를 가지는 폴링(Polling) 방식을 이용하여 데이터베이스 미러링 방식으로 전달할 수 있다.
한편, 검침서버(300)는 수집한 경고 알람 이벤트 또는 정전 알람 이벤트 의 패킷(Packet)을 파싱(Parsing)하지 않고 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템으로 바로 푸쉬(Push) 형태로 전달하고 정전 관리 시스템(1) 또는 계기 관리 시스템이 자체적으로 패킷(Packet)을 파싱(Parsing)하여 파급정전 정보를 획득하고 고장점을 파악 할 수도 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 전원부(130)는 SMPS(Switching Mode Power Supply, 131), 배터리(132), 슈퍼 커패시터(133) 및 파워 MUX(134)를 포함한다.
이때, SMPS(131)는 외부로부터 전원을 공급받은 뒤, DC(Direct Current) 전원을 생성한다. 필요에 따라서는 SMPS(131)는 LDO(Low Drop Out Regulator, 미도시)에 연결될 수도 있다.
이때, 영구정전이 되더라도 전자식 전력량계(100)는 일시적으로 안정적인 전원을 공급받아 정전 알람 이벤트를 생성하고 통신부(120) 생성된 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)으로 전송해야 한다.
이러한 동작을 수행하기 위하여, 전원부(130)는 SMPS(131)만을 이용하는 것이 아니고 추가의 배터리(132)로부터 전원을 공급받을 수 있는 형태로 구현될 수 있다.
이때, 배터리(132)가 없더라도 충분히 큰 용량을 가진 슈퍼 커패시터(133)만으로도 전원 이중화가 가능할 수 있으나, 전자식 전력량계(100)가 보다 안정적으로 동작하고 충분한 시간 동안 동작하는 상태를 유지하기 위해서는 추가적인 배터리(132)와 슈퍼 커패시터(133)를 모두 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 배터리(132) 와 SMPS(131)에 의해 생성된 DC 전원간의 파워 MUX(134)는 트랜지스터를 비롯한 스위칭 시간이 짧은 스위칭 소자를 사용하여 구현될 수 있다.
나아가 파워 MUX(134)의 출력단의 공급전원은 영구 정전 시에도 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템(1)에 전송하기 위하여 통신부(120)와 전자식 전력량계(100)의 주요모듈에 우선적으로 전력을 공급할 수 있다.
도 7에는 구체적인 DLMS(Device Language Message Specification)을 활용한 푸쉬(Push) 동작이 도시되어 있다.
전자식 전력량계(100)에서 정전 알람 이벤트를 생성하면, 생성한 정보는 즉시 정전 관리 시스템(1)으로 전송되어야 한다. 도 7을 참조하여, IEC 62056 계량 및 검침프로토콜인 DLMS(Device Language Message Specification)을 기준으로 정전 알람 이벤트를 즉시 푸쉬(Push)방식을 이용하여 정전 관리 시스템(1)에 전송하는 것을 설명하도록 한다.
상술한 바와 같이, 전자식 전력량계(100)는 정전 관리 시스템(1), 검침서버(300), 계기 관리 시스템을 비롯한 상위 시스템의 검침 데이터의 요청을 받지 않더라도 자신이 생성한 계량 정보, 경고 알람 이벤트, 정전 알람 이벤트를 비롯한 데이터들을 자발적으로 상위 시스템으로 송신하는 것을 푸쉬(Push) 동작이라 한다. 이때, 푸쉬(Push) 동작은 크게 2가지의 트리거(Trigger)에 의해서 이루어지게 된다.
첫 번째는 LP(Load Profile) 및 정기 검침 데이터와 같이 특정시간 또는 주기적으로 송신하는 경우 이다. 이때, 전자식 전력량계(100)는 단일 액션 스케줄(Single Action Schedule) IC(Interface Class)를 이용해서 스케줄링된 방식으로 상위 시스템에 데이터를 전송한다.
두 번째는 전자식 전력량계(100)의 버튼이 조작되었거나, 일반정전, 파급정전, 도전감지 등과 같은 각종 알람성 이벤트가 발생했을 경우 레지스터 모니터(Register Monitor) IC(Interface Class)를 이용해서 상위 시스템으로 데이터를 전송하는 방식이다.
이때, 레지스터 모니터(Register Monitor)는 기설정된 임계값을 이용하여, 특정한 이벤트의 발생 유무를 감지하는 기능을 제공하는 IC(Interface Class)이다. 즉, 파급 정전이 발생한 경우 전자식 전력량계(100)는 레지스터 모니터(Register Monitor) IC(Interface Class)를 사용하여, 무전압 상태 또는 과전류 상태와 같은 이벤트를 발생하고 기설정된 횟수의 무전압이 발생하고 기설정된 횟수의 과전류가 발생한 경우 정전 알람 이벤트를 생성하고 이를 정전 관리 시스템(1)으로 전송한다.
여기서, 푸쉬(Push)방식을 사용하기 위해서는 도 7에 도시된 바와 같이 DLMS(Device Language Message Specification)에서 정의한 레지스터 모니터 IC(Register Monitor IC), 스크립트 테이블 IC(Script Table IC), 푸쉬 설정 IC(Push Setup IC)를 사용할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실시간 정전정보 전송 방법은 이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하는 단계(S100) 및 푸쉬(Push) 방식으로 정전 관리 시스템(1)에 알리는 단계(S200)를 포함한다.
이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하는 단계(S100)에서 전자식 전력량계(100)의 정전판단부(110)는 계기용 변성기(Metering OutFit)에서 기설정된 횟수 이상의 무전압과 기설정된 횟수 이상의 과전류가 검출되는 지 여부를 판단한다. 이때, 과전류는 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류를 의미할 수 있으며, 그 값은 6A일 수 있다.
보다 상세하게, 정전판단부(110)는 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류가 미리 설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 미리 설정된 횟수 이상 발생한 경우 파급정전이 발생하였음을 판단하고 통신부(120)에 이러한 정보를 전송한다.
푸쉬(Push) 방식으로 정전 관리 시스템(1)에 알리는 단계(S200)에서 통신부(120)는 정전판단부(110)로부터 정전 알람 이벤트를 전송받으면, 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 이를 정전 관리 시스템(1)에 전송한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 이상전류 및 이상전압을 감지하여 정전을 판단하는 단계(S100)에서 정전판단부(110)는 무전압을 검출(S110)한 뒤, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하였는지 여부를 판단(S120)한다. 만약 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하지 않았다면, 해당 수용가는 고장이 발생하지 않은 것이므로 정전판단부(110)는 별도의 이벤트를 통신부(120)에 전송하지 않는다.
한편, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하였다면, 정전판단부(110)는 무전압이 발생한 후 과전류가 발생하였는지 여부를 판단(S130)한다. 이때, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하였으나 무전압이 발생한 후에는 과전류가 발생하지 않았다면, 정전판단부(110)는 별도의 이벤트를 통신부(120)에 전송하지 않는다.
한편, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하였으나 무전압이 발생한 후에는 과전류가 발생하지 않은 경우라도, 정전판단부(110)는 정전이 발생하지는 않았으나 해당 수용가의 수전설비는 고장이 발생할 가능성이 있음을 알리는 경고 알람 이벤트를 통신부(120)를 통해 정전 관리 시스템(1)에 전송할 수도 있다.
반면에, 무전압이 발생하기 전에 과전류가 발생하였으며, 무전압이 발생한 이우에도 과전류가 발생하였다면, 정전판단부(110)는 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류가 미리 설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 미리 설정된 횟수 이상 발생하였는지를 판단하고, 판단 결과 미리 설정된 최대 전류값 이상의 전류가 미리 설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 미리 설정된 횟수 이상 발생하였다면 파급 정전의 발생이 확정(S140)되게 된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
1: 정전 관리 시스템 10: 고압 배전계통
20: 리클로저 30: 고압고객1
31: 인입점 자동고장구분 개폐기1 32: 계기용 변성기1
33: 진공차단기1 34: 변압기1
35: 부하1 41: 인입점 자동고장구분 개폐기2
42: 계기용 변성기2 43: 진공차단기2
44: 변압기2 45: 부하2
100: 전자식 전력량계 101: 전자식 전력량계1
102: 전자식 전력량계2 110: 정전판단부
120: 통신부 130: 전원부
131: SMPS 132: 배터리
133: 슈퍼 커패시터 134: 파워 MUX
200: 통신모뎀 210: 제어부
220: 근거리 통신부 230: 광역 통신부
240: 전원부 300: 검침서버

Claims (14)

  1. 이상 전류 및 이상 전압을 검출한 뒤, 상기 이상 전류 및 이상 전압을 기설정된 조건과 비교하여 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 정전 판단부;
    상기 정전 판단부에 의해 정전이 판단되면, 상기 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템에 전송하는 통신부; 및
    배터리를 포함하며 상기 정전 판단부 및 상기 통신부에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
    상기 정전 판단부는,
    기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 기설정된 횟수 이상 발생하는 경우 정전으로 판단하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 최대 전류값 이상의 전류에 대한 상기 기설정된 횟수는 4회이며, 상기 무전압의 상기 기설정된 횟수는 3회인 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 정전 판단부는,
    무전압이 발생하기 전에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 발생하고,
    무전압이 발생된 이후에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 미만으로 발생하는 경우 경고 알람 이벤트를 생성하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 정전 알람 이벤트를 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 정전 알람 이벤트를 통신모뎀을 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 통신부는,
    상기 정전 알람 이벤트를 검침서버를 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송용 전자식 전력량계.
  8. 정전 판단부가 이상 전류 및 이상 전압을 검출한 뒤, 상기 이상 전류 및 이상 전압을 기설정된 조건과 비교하여 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계; 및
    상기 정전 판단부에 의해 정전이 판단되면, 배터리를 포함하는 전원부는 상기 정전 판단부 및 통신부에 전원을 공급하고, 상기 통신부는 상기 정전 알람 이벤트를 정전 관리 시스템에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계에서,
    상기 정전 판단부는, 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 이상 발생하고, 무전압이 기설정된 횟수 이상 발생하는 경우 정전으로 판단하는 실시간 정전정보 전송 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 최대 전류값 이상의 전류에 대한 상기 기설정된 횟수는 4회이며, 상기 무전압의 상기 기설정된 횟수는 3회인 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 정전을 판단하고 정전 알람 이벤트를 생성하는 단계에서,
    상기 정전 판단부는, 무전압이 발생하기 전에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 발생하고,
    무전압이 발생된 이후에 기설정된 최대 전류값 이상의 전류가 기설정된 횟수 미만으로 발생하는 경우 경고 알람 이벤트를 생성하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 통신부는, 상기 정전 알람 이벤트를 푸쉬(Push) 방식을 이용하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 통신부는, 상기 정전 알람 이벤트를 통신모뎀을 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송 방법.
  14. 청구항 8에 있어서,
    상기 전송하는 단계에서,
    상기 통신부는, 상기 정전 알람 이벤트를 검침서버를 통하여 정전 관리 시스템에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 정전정보 전송 방법.
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