KR20210097517A - Gateway apparatus for electric energy bigdata collection based on submetering, electrical panel and panel board equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치 및 이를 장착한 수배전반 및 분전반에 관한 것이다. The present invention relates to a submetering-based gateway device for collecting electric energy big data, and a switchgear and a distribution board equipped with the same.
수배전반 및 분전반은 배전망을 통해 공급된 전력을 수용가에 배분한다. 수배전반 및 분전반은 금속 외함으로 케이싱된다. 수배전반 및 분전반 내부에 MCCB, 차단기(CIRCUIT BREAKER), 변압기, 보호기기 등과 같은 전력 기기들이 구비된다. The switchgear and distribution board distribute the power supplied through the distribution network to consumers. The switchgear and distribution board are casing with a metal enclosure. Power devices such as MCCB, circuit breakers, transformers, and protection devices are provided inside the switchgear and distribution board.
스마트그리드 환경에서, 수배전반 및 분전반의 상태를 실시간 감시하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있다. In the smart grid environment, various technologies are being developed for real-time monitoring of the status of the switchgear and distribution board.
아울러, 수배전반 및 분전반에서 제공되는 데이터는 매우 방대하고 용량이 크다. 따라서, 빅데이터 관점에서 효율적인 데이터 관리가 필요하다. In addition, the data provided by the switchgear and the distribution board is very vast and has a large capacity. Therefore, efficient data management is required from the perspective of big data.
본 발명은 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치 및 이를 장착한 수배전반 및 분전반을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a submetering-based gateway device for collecting electric energy big data, and a switchgear and a distribution board equipped with the same.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치는 피더 센서와의 통신을 제공하는 제 1 통신부; 복수의 부하 각각에 대한 피더 센서로부터 상기 제 1 통신부를 통해 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 복수의 서버와의 통신을 제공하는 제 2 통신부; 및 상기 수집한 데이터를 상기 복수의 서버에 상기 제 2 통신부를 통해 제공하는 데이터 전송부를 포함한다. A gateway device for collecting submetering-based electric energy big data according to a preferred embodiment of the present invention includes: a first communication unit providing communication with a feeder sensor; a data collection unit for collecting data from a feeder sensor for each of a plurality of loads through the first communication unit; a second communication unit providing communication with a plurality of servers; and a data transmission unit that provides the collected data to the plurality of servers through the second communication unit.
여기서, 상기 복수의 서버는 서로 상이한 통신프로토콜을 이용해 데이터를 수집하고, 상기 제 2 통신부는 상기 복수의 서버가 사용하는 모든 통신프로토콜을 지원할 수 있다. Here, the plurality of servers may collect data using different communication protocols, and the second communication unit may support all communication protocols used by the plurality of servers.
그리고, 상기 복수의 서버는 MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE 및 TCP/IP 중 적어도 어느 하나의 통신프로토콜을 사용할 수 있다. In addition, the plurality of servers may use at least one communication protocol of MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE, and TCP/IP.
또한, 게이트웨이 장치는 원격 프로그래밍 및 프로그램 업데이트를 지원하는 업데이트부를 더 포함할 수 있다. In addition, the gateway device may further include an update unit that supports remote programming and program update.
또한, 제 1 통신부는 RS-482 및 RS-232 중 적어도 어느 하나를 지원할 수 있다. In addition, the first communication unit may support at least one of RS-482 and RS-232.
또한, 피더 센서에서 수집하는 데이터는 미터링 데이터일 수 있다. Also, the data collected by the feeder sensor may be metering data.
또한, 게이트웨이 장치는 상기 피더 센서에서 수집한 데이터를 이용해 부하량 예측 정보를 생성하는 빅데이터 처리부를 더 포함할 수 있다. In addition, the gateway device may further include a big data processing unit for generating load amount prediction information by using the data collected by the feeder sensor.
또한, 상기 빅데이터 처리부는 상불평형을 진단하고 상불평형을 해소하기 위한 배선 정보를 안내할 수 있다. Also, the big data processing unit may diagnose phase imbalance and guide wiring information for resolving phase imbalance.
상기와 같은 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치는 수배전반에 장착될 수 있다. The gateway device for collecting electric energy big data based on submetering as described above may be mounted on a switchboard.
상기와 같은 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치는 분전반에 장착될 수 있다.The gateway device for collecting electric energy big data based on submetering as described above may be mounted on a distribution board.
본 발명은 다양한 통신프로토콜 및 다양한 시스템 아키텍쳐에서 범용적인 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 서비스를 제공할 수 있다. The present invention can provide a general-purpose submetering-based electric energy big data service in various communication protocols and various system architectures.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 게이트웨이 장치가 장착된 수배전반 및 분전반이다.
도 2는 도 1의 게이트웨이 장치의 기능블록도이다. 1 is a switchboard and a distribution board equipped with a gateway device according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram of the gateway device of FIG. 1 .
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each figure, like reference numerals have been used for like elements. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
이하, 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치 및 이를 장착한 수배전반 및 분전반에 대하여 설명한다. Hereinafter, a gateway device for collecting submetering-based electric energy big data according to a preferred embodiment of the present invention, and a switchboard and a distribution board equipped with the same will be described with reference to FIGS. 1 and 2 attached thereto.
도 1을 참조하면, 전력분배장치(2)에 전력공급선(1)이 구비될 수 있다. 전력분배장치(2)는 수배전반 또는 분전반일 수 있다. 전력공급선(1)은 배전계통으로부터 전력을 공급 받을 수 있다. 전력공급선(1)을 통해 공급되는 전력은 전력분배라인(2)을 통해 부하(또는 수용가)에 분기될 수 있다. Referring to FIG. 1 , a
전력분배장치(2) 내부에 게이트웨이 장치(100)가 설치될 수 있다. 피더 센서(FEEDER SENSOR, S1, ..., SN)가 부하별로 설치될 수 있다. The
게이트웨이 장치(100)는 통신망(200)을 통해 서버(300-1, ..., 300-N)와 통신할 수 있다. 통신망(200)에 적용되는 통신프로토콜은 제한이 없다. 통신프로토콜은 예를 들어, MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE 및 TCP/IP 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 복수의 서버 각각이 사용하는 통신프로토콜이 상이할 수 있다. 서버(300-1, ..., 300-N)는 SCADA, EMS(ENERGY MONITORING SERVER)일 수 있다. 서버(300-1, ..., 300-N)는 폴링(POLLING) 방식으로 게이트웨이 장치(100)가 수집한 데이터를 수집할 수 있다. 복수의 서버는 각각 상이한 서비스를 제공할 수 있다. The
게이트웨이 장치(100)는 다수의 통신 방식(채널)을 통해 복수의 통신프로토콜을 지원한다. 따라서, 게이트웨이 장치(100)는 복수의 통신프로토콜을 동시에 이용하여 다양한 통신프로토콜을 사용하는 서버(300-1, ..., 300-N)에 데이터를 전송할 수 있다. 게이터웨이 장치(100)는 빅데이터 분석을 위해 고속 샘플링 데이터를 수집/저장/분석할 수 있는 에지 컴퓨팅(EDGE COMPUTING) 기능을 가지는 CPU를 포함하는 임베디드 PC(EMBEDDED PC)일 수 있다. 게이트웨이 장치는 LINUX OS를 이용한 임베디드 PC(EMBEDDED PC) 형태로 제공될 수 있다. 또한, 게이트웨이 장치(100)는 원격 프로그래밍 및 프로그램 업데이트를 지원할 수 있다. The
게이트웨이 장치(100)는 제 1 통신부(110), 데이터 수집부(120), 빅데이터 처리부(130), 업데이트부(140), 데이터전송부(150), 제 2 통신부(160)를 포함할 수 있다. The
데이터 수집부(120)는 제 1 통신부(110)를 통해 피더 센서(S1, ..., SN)의 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 여기서, 센싱 데이터는 미터링 데이터일 수 있다. 미터링 데이터는 전력 사용량일 수 있다. 그리고, 피더 센서(S1, ..., SN)는 전력량 계측기일 수 있다. 제 1 통신부(110)는 피더 센서(S1, ..., SN)와의 통신을 위한 통신프로토콜을 지원할 수 있다. 제 1 통신부(110)는 RS-482, RS-232와 같은 통신프로토콜을 지원할 수 있다. The data collection unit 120 may collect sensing data of the feeder sensors S1 , ..., SN through the
빅데이터 처리부(130)는 데이터 수집부(120)가 수집한 데이터를 처리할 수 있다. 빅데이터 처리부(130)는 수집된 데이터(예를 들어, 부하별 전력 사용량)를 분석해 유의미한 결과를 외부에 제공할 수 있다. 예를 들어, 빅데이터 처리부(130)는 장시간 수집한 부하별 전력 사용량 정보에 기초하여 부하량 예측 정보를 생성할 수 있다. 아울러, 빅데이터 처리부(130)는 부하별 전력 사용량 정보를 분석하여 상불평형(Three-phase Imbalance) 정도를 판정할 수도 있다. 아울러, 상불평형에 대한 대비책을 제공할 수 있다. 3상으로 공급되는 전력을 2상으로 분기하는 경우, 조합은 R-S, S-T, T-R일 수 있다. 빅데이터 처리부(130)는 R-S, S-T, T-R 각각의 조합별로 부하별 전력 사용량을 산출할 수 있다. 그리고, R-S, S-T, T-R 각각의 조합별 하루 전력 사용량의 편차가 기 설정치 이상인 경우, 알람을 제공할 수 있다. 그리고, R-S, S-T, T-R 각각의 조합별 전력 사용량의 편차를 줄이기 위한 배선을 안내할 수 있다. 이때, R-S, S-T, T-R 조합 중 하루 전력 사용량이 가장 많은 조합(이하, ‘과부하 조합’에서 하루 전력 사용량이 가장 적은 조합(이하, ‘저부하 조합’으로 이동시켜야 하는 부하가 안내될 수 있다. 이를 위해, 빅데이터 처리부(130)는 R-S, S-T, T-R 조합에 대한 하루 전력 사용량에 대한 평균값을 계산할 수 있다. 그리고, 빅데이터 처리부(130)는 과부하 조합에 속하는 부하 중 상기 평균값에 가장 근접하게 하기 위해, 저부하 조합으로 배선을 이동시켜야 하는 부하를 결정할 수 있다. 그리고, 빅데이터 처리부(130)는 디스플레이를 통해 저부하 조합으로 이동시켜야 하는 부하를 안내할 수 있다. 이 같은 서비스를 통해, 전력분배장치 내의 배선 시공 후 발생하는 부하 변동에 능동적으로 대처할 수 있고, 상불평형을 해소할 수 있다. The big data processing unit 130 may process the data collected by the data collection unit 120 . The big data processing unit 130 may provide a meaningful result to the outside by analyzing the collected data (eg, power consumption by load). For example, the big data processing unit 130 may generate the load amount prediction information based on the power usage information for each load collected for a long time. In addition, the big data processing unit 130 may determine the degree of three-phase imbalance by analyzing the power usage information for each load. In addition, it is possible to provide a countermeasure against phase imbalance. When the power supplied to three phases is branched into two phases, the combination may be R-S, S-T, and T-R. The big data processing unit 130 may calculate the power usage for each load for each combination of R-S, S-T, and T-R. And, when the deviation of the daily power usage for each combination of R-S, S-T, and T-R is equal to or greater than a preset value, an alarm may be provided. And, it is possible to guide the wiring for reducing the deviation of the power usage for each combination of R-S, S-T, and T-R. In this case, the load to be moved from the combination of RS, ST, and TR with the highest daily power consumption (hereinafter, 'overload combination' to the combination with the lowest daily power usage (hereinafter, 'low load combination') may be guided. To this end, the big data processing unit 130 may calculate an average value of the daily power usage for the RS, ST, and TR combinations, and the big data processing unit 130 closest to the average value among the loads belonging to the overload combination. In order to do this, it is possible to determine the load to which the wiring must be moved to the low-load combination, and the big data processing unit 130 can guide the load to be moved to the low-load combination through the display. It is possible to actively cope with load fluctuations that occur after wiring in the power distribution device, and to solve phase imbalance.
업데이트부(140)는 게이트웨이 장치(100)의 원격 프로그래밍 및 프로그램 업데이트를 지원할 수 있다. The update unit 140 may support remote programming and program update of the
데이터 전송부(150)는 제 2 통신부(160)를 통해 서버(300-1, ..., 300-N)에 데이터를 전송할 수 있다. 이때, MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE 및 TCP/IP 중 적어도 어느 하나의 통신프로토콜이 사용될 수 있다. 이를 위해, 제 2 통신부(160)는 MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE 및 TCP/IP 중 서버(300-1, ..., 300-N)가 사용하는 모든 통신프로토콜을 지원할 수 있다. 데이터 전송부(150)는 서버(300-1, ..., 300-N)에 폴링(POLLING) 방식으로 데이터 서비스를 제공할 수 있다. 제 1 통신부(110)를 통해 수집한 데이터 포맷과 제 2 통신부(160)를 통해 전송하는 데이터 포맷이 서로 호환되도록, 데이터 전송부(150)는 프로토콜 변환 기능을 가질 수 있다. The data transmission unit 150 may transmit data to the servers 300-1, ..., 300-N through the
1 : 전력공급선
2 : 전력분배장치
S1, SN : 피더 센서
100 : 게이트웨이
200 : 통신망
300-1, 300-N: 서버1: power supply line
2: Power distribution device
S1, SN: feeder sensor
100 : gateway
200: communication network
300-1, 300-N: Server
Claims (10)
복수의 부하 각각에 대한 피더 센서로부터 상기 제 1 통신부를 통해 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
복수의 서버와의 통신을 제공하는 제 2 통신부; 및
상기 수집한 데이터를 상기 복수의 서버에 상기 제 2 통신부를 통해 제공하는 데이터 전송부를 포함하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
a first communication unit providing communication with the feeder sensor;
a data collection unit for collecting data from a feeder sensor for each of a plurality of loads through the first communication unit;
a second communication unit providing communication with a plurality of servers; and
Submetering-based electric energy big data collection gateway device comprising a data transmission unit for providing the collected data to the plurality of servers through the second communication unit.
상기 복수의 서버는 서로 상이한 통신프로토콜을 이용해 데이터를 수집하고,
상기 제 2 통신부는 상기 복수의 서버가 사용하는 모든 통신프로토콜을 지원하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The plurality of servers collect data using different communication protocols,
Submetering-based electrical energy big data collection gateway device, characterized in that the second communication unit supports all communication protocols used by the plurality of servers.
상기 복수의 서버는 MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE 및 TCP/IP 중 적어도 어느 하나의 통신프로토콜을 사용하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
Submetering-based electric energy big data collection, characterized in that the plurality of servers use at least one communication protocol of MODBUS 485, MODBUS TCP, RS-482, RS232, WIFI, ETHERNET, USB, LTE and TCP/IP for gateway devices.
원격 프로그래밍 및 프로그램 업데이트를 지원하는 업데이트부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
Submetering-based electric energy big data collection gateway device, characterized in that it further comprises an update unit that supports remote programming and program update.
제 1 통신부는 RS-482 및 RS-232 중 적어도 어느 하나를 지원하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
Submetering-based electrical energy big data collection gateway device, characterized in that the first communication unit supports at least one of RS-482 and RS-232.
피더 센서에서 수집하는 데이터는 미터링 데이터인 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The data collected by the feeder sensor is a gateway device for collecting electric energy big data based on sub-metering, characterized in that it is metering data.
상기 피더 센서에서 수집한 데이터를 이용해 부하량 예측 정보를 생성하는 빅데이터 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
Submetering-based electric energy big data collection gateway device, characterized in that it further comprises a big data processing unit for generating load amount prediction information using the data collected from the feeder sensor.
상기 빅데이터 처리부는 상불평형을 진단하고 상불평형을 해소하기 위한 배선 정보를 안내하는 것을 특징으로 하는 서브미터링 기반 전기에너지 빅데이터 수집용 게이트웨이 장치.
8. The method of claim 7,
The big data processing unit diagnoses phase imbalance and guides wiring information for resolving phase imbalance.
A switchboard equipped with a gateway device for collecting electric energy big data based on submetering according to claim 1 .
A distribution board equipped with a gateway device for collecting electric energy big data based on submetering according to claim 1 .
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GRNT | Written decision to grant |