JP2017009582A - 電力使用量の測定メータ間の補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電力使用量の測定メータ間の測定値を補正するための方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る電力使用量の測定メータ間の補正方法は、単位時間の間に測定された第１電力使用量と前記第１電力使用量の表記時点を基準に前記単位時間の前後時間差範囲で測定された第２電力使用量の入力を受けるステップ、前記第１電力使用量と前記第２電力使用量を比較して前記第１電力使用量と前記第２電力使用量の誤差が最小となる時点と前記表記時点間の時間差値を算出するステップ、および前記時間差値を用いて電力使用量を補正する補正関数を生成するステップを含む。本発明によれば、サブメータ計測値にユーティリティメータの表記時刻と測定時刻の時間差を反映し、変圧器の効率を反映する補正関数を適用することにより、実際に課金の対象となるユーティリティメータの計測量をより正確に推定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は電力使用量の測定メータ間の測定値を補正するための方法に関する。

電力料金を計算するためのユーティリティメータと機器の運営情報を収集するためのサブメータとの間には次のような理由によって計測値の差がある。

ユーティリティメータの測定地点が変圧器の引き込み端である高圧端であり、サブメータの測定地点が変圧器を経た低圧端である時、変圧器の効率に応じて２つの測定地点間の電力使用量の計測値の差が発生する。

一般的に、ユーティリティメータの電力使用量の測定および表記の最小単位時間は１５分である。サブメータの電力使用量の測定および集計の最小単位時間は１秒あるいはそれ以下である。一方、ユーティリティメータの測定時点と表記時点間には時間差が存在する。該時間差はユーティリティメータに応じて異なりうる。例えば、１０：００〜１０：１５間の使用量で表記されるユーティリティメータの使用量は、実際には９：５７〜１０：１２間に測定された使用量である。よって、サブメータで測定された１０：００〜１０：１５間の使用量計測値をユーティリティメータの１０：００〜１０：１５間の使用量計測値と比較することは互いに異なる期間の使用量を比較するのと同様である。上記した原因により、サブメータで測定された電力使用量とユーティリティメータで測定された電力使用量との間に変圧器の効率による誤差以外の追加的な差が発生しうる。

韓国登録特許第１０−１２３２９７３号公報

本発明は、サブメータで測定された電力使用量に基づいてユーティリティメータの電力使用量を推定する課題を解決することをその目的とする。

前記技術的課題を解決するために、本発明は、ユーティリティメータの測定時点と表記時点間の時間差を推定する方法と、変圧器の効率による電力使用量の変化を説明する関数を推定する方法を順次適用した。

本発明に係る電力使用量の測定メータ間の補正方法は、単位時間の間に測定された第１電力使用量と前記第１電力使用量の表記時点を基準に前記単位時間の前後時間差範囲で測定された第２電力使用量の入力を受けるステップ、前記第１電力使用量と前記第２電力使用量を比較して前記第１電力使用量と前記第２電力使用量の誤差が最小となる時点と前記表記時点間の時間差値を算出するステップ、および前記時間差値を用いて電力使用量を補正する補正関数を生成するステップを含む。

前記比較するステップは、前記第１電力使用量の前記表記時点を基準に前記単位時間以前の時点から前記単位時間以後の時点のうちの一時点において前記単位時間の間に測定された前記第２電力使用量との差を算出することが好ましい。

前記第１電力使用量と前記第２電力使用量の差の和を最小とする前記一時点を抽出し、前記一時点と前記第１電力使用量の表記時点の時間差を時間差値に算出することが好ましい。

前記算出するステップは、前記第１電力使用量と前記第２電力使用量の差の最大値が最小となる前記一時点を抽出し、前記一時点と前記第１電力使用量の表記時点の時間差を時間差値に算出することが好ましい。

前記メータ間の補正方法は、前記算出された時間差値を反映した時点を始めとして算出される第２電力使用量と前記単位時間の間の基準電力使用量をユーザに表示するステップをさらに含む。

前記表示するステップは、前記第２電力使用量の変化率によって算出された予想使用量を用いて前記ユーザに使用警告を表示することが好ましい。

本発明によれば、サブメータ計測値にユーティリティメータの表記時刻と測定時刻の時間差を反映し、変圧器の効率を反映する補正関数を適用することにより、実際に課金の対象となるユーティリティメータの計測量をより正確に推定することができる。

本発明により、サブメータとユーティリティメータ間の直接的な対応が可能となることにより、料金請求のようなユーティリティメータの固有機能をサブメータが代替できる。

本発明と共に最小測定単位時間が１秒またはそれ以下であるサブメータを活用して、料金が請求される電力使用量をリアルタイムで照会したり活用したりすることができる。

また、本発明と共に最小単位時間が１秒であるサブメータを活用することにより、最小単位時間が１秒よりも長い（例えば、１５分）従来のユーティリティメータでは不可能であったリアルタイム使用量に基づいた案内サービスをユーザに提供することができる。

本発明の一実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による電力使用量の比較ステップをより詳細に示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による電力使用量の比較ステップの時間差推定範囲を示す例示図である。 本発明の一実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法によってユーザに最大ピーク到達可否に対するリアルタイム情報を提供することを示す例示図である。 本発明の一実施形態による第２電力使用量と、第１の使用量と第２使用量の差との関係を示す図である。

以下の内容は発明の原理を例示するものに過ぎない。そのため、当業者は、本明細書に明確に説明または図示されてはいないが、発明の原理を実現し、発明の概念と範囲に含まれる様々な装置を発明することができるであろう。さらに、本明細書に列挙された全ての条件付きの用語および実施形態は原則的に発明の概念が理解されるようにするための目的としてのみ明白に意図され、このように特別に列挙された実施形態および状態に制限されるものではないと理解しなければならない。

上述した目的、特徴、および長所は、添付の図面と関連する以下の詳細な説明によってさらに明らかになるはずであり、それによって発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が発明の技術的思想を容易に実施することができるであろう。

また、発明を説明するにあたり、発明と関連する公知技術についての具体的な説明が発明の要旨を不要に不明瞭にしうると判断される場合には、その詳細な説明は省略する。以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法を示すフローチャートである。
図１を参照すれば、本実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法は、電力使用量の入力ステップ（Ｓ１００）、電力使用量の比較ステップ（Ｓ２００）、メータ間集計時点の時間差値の算出ステップ（Ｓ３００）、および電力使用量の補正関数の生成ステップ（Ｓ４００）を含む。

本実施形態において、電力使用量の入力ステップ（Ｓ１００）は、単位時間の間に測定された第１電力使用量と変圧後の一時点で測定された第２電力使用量の入力を受ける。

本実施形態において、第１電力使用量はユーティリティメータで測定される電力使用量であり、一般的に料金計算のために用いられる高圧の電圧端において電力使用量を測定するメータの測定値であってもよい。

単位時間はユーティリティメータの電力使用量の測定の最小測定単位であり、本実施形態では１５分を単位時間に設定することができる。

第２電力使用量は変圧器を経た後に低圧端で測定される電力使用量であってもよい。建物内の機器運用情報を収集するために設置されるサブメータで測定される電力使用量であってもよい。

すなわち、本実施形態においては、第１電力使用量はユーティリティメータで測定された値で例示し、第２電力使用量はサブメータで測定される電力使用量で例示して説明するが、第１電力使用量は変圧前の高圧端の測定値を含み、第２電力使用量は変圧後の低圧端で測定される測定値を全て含む。

この時、一般的に、料金を計算するためのユーティリティメータと建物内の運営情報を収集するためのサブメータとの間には計測値に差がありうる。

変圧器の効率が常に１００％ではないため、変圧器を経ることによって両測定地点間の差が発生し、それによる電力使用量の計測値に差が発生する。

また、一般的にユーティリティメータの電力使用量の測定は毎時定刻を基準に測定単位時間の間、正確に行われるのではなく、実際の測定が開始される時点は、毎時定刻から逃れることができる。例えば、測定単位時間が１５分である場合、１０：００〜１０：１５間の使用量であると表記されるユーティリティメータの使用量は、実際には９：５７〜１０：１２間の時間の間に測定された使用量である。よって、サブメータで１０：００〜１０：１５間の時間の間に測定した使用量とは差が発生する。この場合、表記されているユーティリティメータの単位時間を、例えば、１０：００〜１０：１５の名目単位時間（Nominal unit time）として、ユーティリティメータでの実際の測定時間を、例えば、９：５７〜１０：１２の実際の単位時間（actual unit time）という。ここで、「表記されている」は、商用電源のベンダーによって認識されることを意味する。また、サブメータの測定基準単位（例えば、１秒）は、サンプリング単位とする。

よって、本発明に係る電力使用量の測定メータ間の補正方法は、上述した使用量の表記時点の差を補正するための方法を提案する。つまり、本発明によれば、ユーティリティメータの名目単位時間と実際の単位時間の差を補正することができる。

本実施形態において、電力使用量の比較ステップ（Ｓ２００）は、第１電力使用量と第１電力使用量の表記時点を基準に単位時間の時間差範囲での第２電力使用量と比較する。

この時の第１電力使用量の表記時点は単位時間使用量が対応する時間範囲の開始時点、つまり、名目単位時間の開始時点であってもよい。例えば、単位時間が１５分である場合、１０：００〜１０：１５間の第１電力使用量の表記時点は１０時とすることができる。

図２を参照してより詳細に説明すれば、電力使用量の比較ステップ（Ｓ２００）は、第１電力使用量の表記時点を基準に単位時間以前の時点から単位時間以後の時点間の一時点において単位時間の間に集計した秒単位の第２電力使用量の測定値を第１電力使用量の単位時間使用量と比較する。つまり、表記の時点で、単位時間だけ引いた時点で（すなわち、１０：００を基準に９：４５）、単位時間だけ加えた時点（すなわち、１０：００を基準に１０：１５）の範囲内で単位時間だけの時間ウィンドウを設定して（つまり、１５分ほど）、時間ウィンドウ内でサブメートルから第２の電力使用量を測定し、時間ウィンドウを移動させながら、第２の電力使用量と、第２の電力使用量を比較する。具体的には、本実施形態においては、ユーティリティメータの測定単位時間を１５分に仮定したため、図３を参照すれば、ユーティリティメータの実際の計測時点と表記時点の差が最大±１５分（±９００秒）まで発生しうる。

よって、それに基づいて、サブメータの秒単位の測定値の表記時点を前後に変化させながら（Ｓ２１０）、第１電力使用量を表記時点を基準に単位時間以前の時点から単位時間以後の時点のうちの一時点において単位時間の間に集計された第２電力使用量との比較を行う（Ｓ２２０）。つまり、時間ウィンドウをサンプリング単位（例えば、１秒）だけ移動させながら、時間ウィンドウ内で集計された第２の電力使用量を求め、第２の電力使用量と、第１の電力使用量を比較する。

次に、本実施形態において、メータ間時間差値の算出ステップ（Ｓ３００）は、具体的には、第１電力使用量と第２電力使用量の計測差が最小となる時間差値（ｔｉｍｅ＿ｄｅｌａｙ）を算出する（Ｓ３０５）。

この時の時間差値は第１電力使用量と時間ウィンドウ内で測定された第２電力使用量の差を最小とする一時点を抽出し、一時点と第１電力使用量の表記時点間の時間差をユーティリティメータの測定時点と表記時点間の時間差に算出することができる。

これを疑似コードで示せば下記の通りである。

ｆｏｒ ｔｉｍｅ＿ｄｅｌａｙ ｆｒｏｍ −９００ ｔｏ ９００

ユーティリティメータの使用量〜サブメータの使用量（ｔｉｍｅ＿ｄｅｌａｙ適用）間の関数の推定
Ｅｎｄ ｆｏｒ

本実施形態において、電力使用量の測定メータ間の補正方法は、時間差値を算出するための入力値として、ユーティリティメータの１５分単位の使用量測定値と測定時点情報およびサブメータの秒単位の測定値を用いる。

次に、本実施形態による電力使用量の補正関数の生成ステップ（Ｓ４００）は、全体エラーの絶対値の総計またはエラー絶対値の最大値を最も小さくする補正関数を返還する。具体的には、表記の時点該当日を基準に、例えば、３ヶ月の単位時間の第１の使用量と第２使用量の差（エラー）データをデータベースに格納する。そして、図５に示すように、第２使用量とエラーとの関係に基づいて補正関数を返す。そして、補正関数に基づいて、サブメートルの単位時間の電力使用量の測定量、例えば、１５分間の電力使用量である第２の電力使用量を補正することができる。具体的には、時間差の値を用いて補正した第２電力使用量を、さらに補正関数を用いて補正（追加補正）することができる。

以上の算出された結果により、本実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法は、時間帯別の単位料金が異なる場合、時間帯に互いに異なる料金制を有する場合に計算されたサブメータ計測値に補正関数を適用した使用量に基づいて料金を計算して提供する。

上述した実施形態のように１５分単位の使用量で最大使用量を計算する場合、従来のユーティリティメータでは１５分間隔で使用量がアップデートされるため、アップデート直後１５分間は現在の使用量に対する情報にアクセスすることができず、現在使用量に基づいて先取りした対応が不可能であるという問題点があるが、本実施形態による補正方法を用いる場合は、１５分単位の使用量を、基本料金の設定あるいはペナルティー賦課の基準に利用できる。

また、本実施形態による電力使用量の測定メータ間の補正方法は、ユーザ表示ステップ（図示せず）をさらに含むことができる。

ユーザ表示ステップは、算出された最小時間差を反映した時点を始めとして算出される第２電力使用量と第１電力使用量または単位時間の間の基準電力使用量をユーザに表示する。

例えば、本実施形態において、ユーザ表示ステップは、図４のように時計とリアルタイム使用量を同時に表示することができる。

すなわち、図４による時計と電力量はユーティリティメータの時間差を考慮したものであり、前のアルゴリズムで計算されたｔｉｍｅ＿ｄｅｌａｙが−１８０（秒）であれば、毎時間５７分、１２分、２７分、４２分を計算の開始時間とする。仮に与えられた時間単位の間に基準使用量を超過する確率が高い場合、それに対する警告を与えることができる。

基準使用量を超過する警告の基準は、下記の数式を参考にし、その値が一定値以上であれば伝達することができる。

Ｉｎｄｅｘ＝［予想使用量］／［基準使用量］
（予想使用量＝［現在使用量＋最近５秒間増加した使用量／５秒＊残った時間］）

以上の本発明によれば、サブメータ計測値に補正関数を適用した使用量に基づいて料金を計算して提供するため、より実際使用量に符合する使用料金を算出することができる。また、ユーティリティメータの測定時間差を考慮して現在使用量に基づいた電力使用に対する案内をユーザに提供することができる。

以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者であれば、本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で様々な修正、変更および置換が可能である。

よって、本発明に開示された実施形態および添付された図面は本発明の技術思想を限定するためのものでなく説明するためのものであって、このような実施形態および添付された図面によって本発明の技術思想の範囲が限定されるものではない。本発明の保護範囲は下記の請求範囲によって解釈されなければならず、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈されなければならない。

本発明は、サブメータで測定された電力使用量に基づいてユーティリティメータの電力使用量を推定する課題を解決することをその目的とする。本研究は、2015年度産業通商資源部の財源として韓国エネルギー技術評価院（KETEP）の支援を受けて行われたIoTベースのキャンパスのマイクログリッドの構築と実証研究課題です。（No.20151210200080）

Claims (8)

1. 単位時間の間に測定された第１電力使用量と前記第１電力使用量の表記時点を基準に前記単位時間の前後時間差範囲で測定された第２電力使用量の入力を受けるステップ、
   前記第１電力使用量と前記第２電力使用量を比較して前記第１電力使用量と前記第２電力使用量の誤差が最小となる時点と前記表記時点間の時間差値を算出するステップ、および
   前記時間差値を用いて電力使用量を補正するステップ
   を含むことを特徴とする電力使用量の測定メータ間の補正方法。
2. 前記算出するステップは、
   前記第１電力使用量の前記表記時点を基準に前記単位時間以前の時点から前記単位時間以後の時点のうちの一時点において前記単位時間の間に測定された前記第２電力使用量との差を算出することを特徴とする、請求項１に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
3. 前記算出するステップは、
   前記表記時点を基準に前記単位時間以前の時点から前記単位時間以後の時点のうちの一時点を変更しながら前記第１電力使用量と前記一時点で前記単位時間のうちに測定された前記第２電力使用量との差を最小とする前記一時点を抽出し、前記一時点と前記第１電力使用量の表記時点の時間差を前記時間差値として算出することを特徴とする、請求項２に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
4. 前記補正するステップは、算出された時間差の値を用いて前記単位時間の前後の時間差の範囲で測定された第２電力使用量を補正することを特徴とする、請求項３に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
5. 前記測定メータ間の補正方法は、
   前記算出された時間差値を反映した時点を始めとして算出される第２電力使用量と前記単位時間の間の基準電力使用量をユーザに表示するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
6. 前記表示するステップは、前記第２電力使用量の変化率によって算出された予想使用量を用いて前記ユーザに使用警告を表示することを特徴とする、請求項５に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
7. 前記補正するステップは、前記第１電力使用量と前記補正された第２電力使用量の差をデータベースに格納して、前記格納されたデータベースに基づいて補正関数を求めるステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。
8. 前記補正するステップは、前記補正された第２電力使用量を前記補正関数に基づいて追加補正するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の電力使用量の測定メータ間の補正方法。