KR200343443Y1 - 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 기계식전력량계를 그대로 사용하면서 원격검침을 할 수 있게 하는, 기계식전력량계 회전원판의 회전수를 전자식으로 계수하는 장치에 관한 것으로서, 검출센서를 기계식전력량계의 전면커버 외부표면에 설치하되 회전원판의 둘레면과 마주 보도록 설치하고, 검출센서는 발광소자와 수광소자로 구성하여 회전원판 가장자리의 한 위치에 표시된 페인팅표시부가 지나갈 때 수광소자에서 수신되는 신호의 변화를 검출하여, 신호의 증폭과 파형정형을 거쳐 신호를 판별함으로써 회전수를 측정할 수 있는 장치이다.

Description

기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치{Rotation Counter for Rotational Disk of Watthour Meter}

본 고안은 기계식전력량계를 그대로 사용하면서 원격검침을 할 수 있게 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 측정장치에 관한 것으로서, 검출센서를 기계식전력량계의 전면커버 외부표면에 설치하되 회전원판 앞에 설치하고, 검출센서는 발광소자와 수광소자로 구성하여 회전원판 가장자리의 어느 위치에 표시된 페인팅표시부가 지나갈 때 수광소자에서 수신되는 신호의 변화를 검출하여, 신호의 증폭과 파형정형을 거쳐 신호를 판별함으로써, 회전수를 측정할 수 있는 장치이다.

오늘날까지 일반적으로 사용되었고 지금 이 시간에도 많은 수량이 설치되고 있는 기계식전력량계는, 전기적·기계적 충격이나 소손·파손 등에 대하여 비교적 안정된 사용량 기록보존이 큰 장점이다. 그러나 사회기반시설의 정보화가 급속히 진행되고 있는 오늘날에, 전력량계의 원격검침 또한 피할 수 없는 추세가 되어가고 있는데, 전력량계 원격검침의 전제조건인 전력사용량의 디지털화에는 이 기계식전력량계가 큰 장애가 되고 있는 것이다.

그러면 전자식전력량계를 사용함으로써 쉽게 해결할 수 있을 것으로 판단되지만, 전자식전력량계 또한 대량으로 보급되지 못하고 있는 이유는, 아직까지는 기계식전력량계에 비하여 가격이 비싸다는 것과, 이상전류나 이상전압에 취약하여 이상전류나 이상전압의 내습 시에 고장을 일으키거나, 저장하고 있던 자료들이 모두 지워져 버린다는 것이다. 이것에 비하여 기계식전력량계는 이상전류나 이상전압의 내습은 물론 소손이나 파손의 경우에도 사용량의 기록이 여전히 보존되는 장점을 가지고 있는 것이다. 또 전자식전력량계는 경년변화에 의한 부품들의 특성변화로 사용오차의 증대가 발생하지 않을까 하는 의구심을 씻을 만큼의 사용 경력이 오래되지 않다. 그러므로 전력회사의 경우 1,500만대가 넘는 저압수용가의 전력량계를 전자식전력량계로 교체하였다가 만일의 사태가 발생한다면, 그것은 전력대란이 일어나게 되는 것이다. 따라서 평소에도 지극히 보수적으로 운영하는 전력회사에서, 전자식전력량계의 안정성이 보장되지 않는 한 전자식전력량계로의 교체라는 모험을 단행할 리는 만무한 것이다.

그러면 전력회사의 전력량계 원격검침은 어떻게 해야 할 것인가? 그것은 전자식전력량계의 안정성이 입증될 때까지는 현재의 안정된 기계식전력량계를 그대로 사용하면서, 그 기계식전력량계의 지침을 전자식으로 변환하여 데이터화하던가 또는 이미지센싱으로 지침의 이미지를 캡처하여 전송한 후 분석하던가 아니면 회전원판의 회전수를 측정하여 디지털화 하는 수 밖에 없는 것이다.

이러한 목적들을 달성하기 위하여 지금까지 제시된 기술들을 특허공보를 통하여 검색하여 본바, 전력량계의 원격검침방법 및 장치(출원번호:10-2001-0042194, 공개번호:특2001-00794 08, 공개일자:2001년08월22일)와 적산전력량계의 원격 검침장치(출원번호:20-2002-0008433, 등록번호:20-0278950, 등록일자:2002년06월05일)의 두 건이 본 고안의 기술과 가장 유사한 기술로 검색되었다.

그러나 상기의 두 기술을 이용한 장치는 모두 전력량계의 전면커버를 열고 전력량계 내부에 설치하여 회전수를 검출하도록 하였다. 그것은 계량에 관한 법률에 의하여 봉인된 국가검정봉인을 개방하여야만 설치가 가능한 것이다. 국가검정봉인을 개방한 경우에는 오차시험과 검정봉인을 재시행 한 후에야 다시 사용할 수 있는 것인데, 그렇게 하려면 현재 사용하고 있는 전력량계의 철거와 공장수리 및 시험을 거친 후 검정봉인을 하여 현장에 취부하여야 한다. 그럴 경우 철거부설비, 공장수리및 봉인비, 물류비용을 합하면 전력량계의 신품 구입비용을 초과하는 것이다. 참고로 현재 전력회사의 단상2선식 보통전력량계의 철거 및 부설비는 표준품셈에 의하여 일만 육천원이 넘었다. 이러한 이유들로 상기의 두 기술을 이용한 장치는 그 실용화에 상당한 어려움이 있을 것으로 사료된다.

본 고안은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 고안한 것으로서, 전력량계의 검정봉인을 개방하지 않고 전력량계의 외부에 검출센서를 설치하여 전력량계 회전원판의 회전수를 측정하게 하는 것이다. 그러므로 인하여 전력량계 내부에 설치하는 기술들이 가지는 여러 가지 단점들을 일거에 해소시킨 것이다.

그러나 검출센서를 전력량계 전면커버 외면에서 회전원판 둘레면 부분과 마주보게 설치하여야 하므로, 발광소자와 수광소자의 위치가 비교적 정확하게 얇은 회전원판의 둘레면과 대칭 되어야 하고, 투명한 전력량계 전면커버의 상하좌우 측면으로 입사되는 교란광들에 대한 오동작 대책도 세워야하며, 그리고 밤과 낮이 변하든지 또 다른 이유로 주위의 조도가 변화하는데 대한 오동작이 발생할 수도 있으므로 이것에 대한 대책도 필요하다. 또 전력량계의 외부 전면에 설치하므로 그 크기가 작고 슬림형으로 얇게 하면서도 외관이 미려해야하고, 검출센서의 전력량계 표면 부착방법과 펄스통신선의 배선방법도 고려하여야 한다. 이러한 문제점들 중에서 특히 오동작에 대한 철저한 대책이 본 고안의 기술적 과제가 되는 것이다.

도 1a는 기존의 기계식전력량계 전면커버 외부표면에서, 내부의 회전원판 앞에 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치를 취부한 상태를 나타낸 예시도 이다.

도 1b는 도 1a의 회전원판 회전수 계수장치의 취부상태를 단면도로 나타낸 예시도이다.

도 2a는 회전원판의 구성과 발광소자·수광소자의 위치를 나타낸 일 실시 예시도이다.

도 2b는 회전원판 회전수 계수장치하는 전자식 전력량 표시장치(26)를 나타낸 일 실시 예시도 이다.

도 3은 회전원판 회전수 계수장치의 전자회로의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.

상기의 목적들을 달성하기 위한 것으로, 기계식전력량계 전면커버 외부표면에 설치하는 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치에 대하여 이하와 같이 설명한다.

우선 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치는 기존으로 설치되어 있는 기계식전력량계의 외부표면에 설치하여, 기계식 사용량지침을 디지털식 사용량지침으로 변환시킴으로써, 원격검침시스템의 데이터통신용으로 사용될 수 있게 한다. 만일 이러한 원격검침시스템에의 적용목적이 없다면, 사용량지침의 A/D변환은 아무 의미가 없을 것이다. 그러므로 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치는 항상 원격검침시스템과의 적용을 동시에 생각하여야 한다.

원격검침시스템에는 여러 가지 방법이 있겠지만, 여기서는 전력량계 수 백 대 정도의 소구역 검침데이터를 전력선통신으로 집속기에 수집하는 것을 일 실시 예로 하고, 그 상위로의 데이터 전송수단인 장거리통신수단에 대하여는 설명하지 않는다. 따라서 소구역 내의 통신수단을 전력선통신으로 하는 경우에는 모든 전력량계마다, 또는 집합 전력량계 함이 있는 경우에는 집합 전력량계 함마다 하나의 전력선통신모뎀이 설치되어진다. 그러므로 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치에서 출력되는 사용량지침의 데이터는, 유선통신을 통하여 전력선통신모뎀으로 전송되고, 다시 전력선통신을 통하여 집속기로 전송된다.

또 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치는 기존으로 설치되어 있는 기계식전력량계의 외부표면에 설치하여야 하므로, 전면으로의 돌출 정도가 최소화되어야 하며 외관이 미려하고 크기도 될 수 있는 한 소형이어야 한다. 그러므로발광소자(24, 25)와 수광소자(23)로 이루어진 검출센서 이외의 구성요소들, 즉 전원장치나 LCD Drive, 전자회로 등의 기능들을 가능한 경우 전력선통신모뎀이나 기타의 장치 측으로 옮겨 설치함으로써, 소형화와 스림화의 목적을 효과적으로 달성할 수 있는 것이다.

이하 첨부된 예시도 1 내지 3을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1a는 기존의 기계식전력량계 전면커버 외부표면에서, 내부의 회전원판 앞에 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치를 취부한 상태를 나타낸 예시도 이다.

기존의 기계식전력량계는 전력량계밑판(10), 전면커버(11), 단자대(12), 입출력단자(13), 기계식계수장치(14), 회전원판 및 기타 부속품으로 구성되어 있다. 이러한 기계식전력량계 전면커버(11) 외부표면에서 내부의 회전원판 앞에 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치(15)를 취부하여, 그 계수 데이터를 유선통신선(16)을 통하여 출력되게 하는 것이다

도 1b는 도 1a의 회전원판 회전수 계수장치의 취부상태를 단면도로 나타낸 예시도이다.

회전원판(17) 앞에 회전원판 회전수 계수장치(15)를 취부시켜서 회전수의 계수가 용이하도록 구성된 것이다.

도 2a는 회전원판의 구성과 발광소자·수광소자의 위치를 나타낸 일 실시 예시도이다.

회전원판(20)은 금속으로 된 얇은 원형의 판으로써, 전기의 유도력에 의하여 회전하게 되어있는 것이다. 그리고 회전원판(20)에는 예시도에서와 같이 원판의 어느 한 부위, 즉 가장자리 상면(上面)과 하면(下面) 그리고 둘레면(22)을 연결하여 페인팅표시(21) 또는 기타의 방법으로 표시가 되어 있는 것이다. 따라서 회전원판이 회전하면서 이 표시부(21)가 회전원판 회전수 계수장치(15) 앞을 지나갈 때에는, 두 개의 발광소자(24,25)에서 조사(照射)된 적외선이 회전원판(20)의 둘레면(22)에서 반사되어 수광소자(23)로 입력되는 수광량에서 평소와 큰 차이가 발생하는 것이다. 이 차이를 이용하여 원판의 회전수를 계수할 수 있는 것이다.

도 2b는 회전원판 회전수 계수장치에 설치하는 전자식 전력량 표시장치(26)를 나타낸 일 실시 예시도 이다.

회전원판 회전수 계수장치(15)에 설치하는 것으로, 현재의 사용전력량을 나타내며 기계식 계수장치의 지침과 일치하는 LCD표시판(27)과, LCD표시판(27)의 숫자를 기계식 계수장치(14)의 지침과 일치하도록 조정할 수 있는 지침조정장치(28)와, 전원의 표시 및 회전수 계수기능의 유무를 나타내는 표시램프(29)로 구성되어 있다. 또 이 표시램프는 처음 설치 시에 발광소자(24,25)에서 조사된 적외선이 회전원판(20)의 둘레면(22)에서 반사되어 수광소자(23)로 제대로 입사될 수 있도록 설치위치를조정할 수 있는 표시램프로도 사용된다. 즉 이 표시램프(29)의 기능은 회전원판 둘레면(22)의 페인팅표시(21)가 전면에서 보이지 않는 상태로 회전원판 회전수 계수장치를 취부하면서 전원을 공급하면, 둘레면(22)의 반사광이 수광소자(23)로 제대로 입사되지 않는 경우에는 신호가 수신되지 않아서 표시램프(29)가 점멸되지 않는다. 그러나 위치를 조금씩 이동시켜서 제대로 위치가 잡혀지면, 점멸을 하게 되는 것이다.

도 3은 회전원판 회전수 계수장치의 전자회로의 일 실시 예를 나타낸 블록도이다.

주파수발생기(33)에서 구형파를 발생시키고, 발생한 구형파는 파형증폭부(32)에서 파형을 증폭하여 발광소자(30)로 전송하여 발광을 하게 한다. 본 예에서는 발광소자 두 개를 병렬로 접속하여 수광소자의 양측에서 발광시키므로, 좌우 어느 방향에서든지 교란광이 침입하더라도 오동작을 하지 않게 한다. 본 고안에서 교란광에 의한 오동작을 방지하기 위하여 발광소자와 수광소자의 설치 숫자를 증가시키는 경우는 각각 2 내지 5개로 한다.

교란광에 의한 오동작의 또 다른 대책은 투명한 기계식전력량계의 전면커버(11)를 불투명 물질로 처리하여 아예 교란광의 침입을 근원적으로 방지하는 것이다.

수광소자(31)는 회전원판 둘레면(22)에서 반사되어 온 적외선 구형파를 수광하고, 그 수신된 파형을 파형증폭부(34)에서 증폭하고, 증폭된 파형을 파형정형부(35)에서 정형하여, 신호판별부(37)로 전송하여 신호를 판별한다. 여기서 자동이득조절부(36)는 주위의 환경과 시각(時刻)에 따른 조도의 변화에 대처하기위한 것으로, 주위조도가 높아서 입사광이 많은 경우와 그 반대의 경우에도 항상 일정한 수준의 신호가 신호판별부(37)에 입력되도록 하기 위하여 파형증폭부(34)의 증폭도를 자동으로 조절하기 위한 것이다.

이상의 설명에서와 같이 본 고안은 간단하면서도 신뢰도가 아주 높은 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치이므로, 본 고안의 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치를 기계식전력량계의 내부에 설치하고, 회전원판의 가장자리 상면이나 하면의 일 부분에 페인팅표시를 하여, 이 표시부분을 인식하게 하는 방식으로도 사용할 수 있는 것이다.

상기와 같이 고안된 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치는, 전력량계의 검정봉인을 개방하지 않고 전력량계의 외부표면에 검출센서를 설치하여 전력량계 회전원판의 회전수를 측정하게 하는 것이다. 그러므로 전력회사의 전력사용량 원격검침시스템 구축에서, 다음의 장점들로 인하여 경제적이면서 안정된 시스템이 구성되는 것이다.

1. 이상전류나 이상전압의 내습 또는 소손이나 파손 시에도 전력량계 사용량의 기록이 보존된다.

2. 경년변화에 의한 부품특성변화로 인한 사용오차증대의 발생 우려가 없다.

3. 전력량계의 개조를 위한 공장수리가 필요없다.

4. 기존 전력량계의 철거 및 부설비와 물류비가 필요없다.

Claims (8)

1. 기계식전력량계 회전원판 회전수 계수장치(15)에 있어서,

   기계식전력량계 내부의 회전원판 둘레면(22)의 한 부분에 표시된 페인팅표시부(21)를 기계식전력량계 외부표면에서 투명창을 통하여 인식할 수 있는 발광소자(24, 25)와 수광소자(23)로 이루어진 검출센서와,

   일정한 신호를 발생시킨 후 파형증폭하여 상기 발광소자(24, 25)에 공급하는 전자회로와, 상기 수광소자(23)에서 수신한 신호를 파형증폭과 파형정형을 하고 신호를 판별하는 기능을 가진 전자회로와,

   상기 검출센서를 기계식전력량계 외부표면에 밀착시켜 설치하되, 수광소자(23)의 수광각도가 발광소자에서 조사된 광선의 일부분이 기계식전력량계 내부의 회전원판 둘레면(22)에서 반사되는 광선을 수광할 수 있도록 설치되게 하여, 회전원판의 회전수를 계수할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
2. 제 1항에 있어서,

   기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치에,

   전력량을 표시하는 LCD표시판(27)과,

   LCD표시판(27)의 지침을 기계식 계수장치(14)의 지침에 일치시킬 수 있도록 조정할 수 있는 지침조정장치(28)와,

   첫 설치시에 수광소자(23)의 수광각도가 발광소자(24,25)에서 조사된 광선의 일부분이 기계식전력량계 내부의 회전원판 둘레면(22)에서 반사되는 광선을 제대로 수광할 수 있도록 설치되는지를 용이하게 확인할 수 있는 표시기(29)를 설치하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
3. 제 1항에 있어서,

   검출센서로써 적외선 신호를 발광하는 발광소자와 적외선 신호를 수광하는 수광소자를 사용하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
4. 제 1항에 있어서,

   기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치에 필요한 구성요소 중에서, 발광소자(24, 25)와 수광소자(23)로 이루어진 검출센서 이외의 구성요소들을 외부로 옮겨 설치하여, 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치의 크기를 축소시키는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
5. 제 1항에 있어서,

   외란광에 의한 오동작을 방지하기 위한 검출센서의 구성을 위하여, 2내지 5개의 발광소자와 2내지 5개의 수광소자를 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
6. 제 1항에 있어서,

   기계식전력량계의 전면커버(11)가 투명한 물질로 구성되어 있는 경우에는, 외란광에 의한 오동작을 방지하기 위하여 불투명하게 처리한 후에 사용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
7. 제 1항에 있어서,

   검출수단으로 사용하는 신호로써, 구형파를 사용하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.
8. 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치에 있어서,

   수광소자가 수신한 신호를 증폭하고 파형정형을 한 후에 그 신호의 수신레벨(수신수준)을 측정하여, 항상 일정한 레벨의 출력을 유지하도록 증폭의 정도를 조절하게 하는 자동이득제어 신호를 증폭부에 입력시키는 자동이득제어부(AGC)를 설치하는 것을 특징으로 하는 기계식전력량계 회전원판의 회전수 계수장치.