KR100399548B1 - 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 전력관리 센터가 상위의 망으로부터 순시전력 및 전력예비율을 제공받는 과정; 제공받은 순시전력 및 전력예비율을 실시간으로 저장하고, 전력예비율이 부하 제어조건에 해당되는지를 판단하는 과정; 상기 과정에서 판단한 결과 전력에비율이 부하제어 조건에 해당될 경우 해당 전력예비율에 따른 부하 제어명령을 TCP/이더넷 망을 이용하여 각 직접부하 제어장치로 제공하는 과정; 부하제어 명령에 따라 직접부하 제어장치가 부하를 제어하고, 그 부하의 제어 결과를 TCP/이더넷망을 이용하여 전력관리 센터로 제공하는 과정; 및 상기 전력관리 센터가 직접부하 제어장치의 제어 전과 제어후의 상태를 저장하고, 관리자의 요구에 의해 부하수, 사용전력 및 목표전력의 변화를 출력하는 과정으로 이루어져 수용가와 협약하에 수용가의 근거리 통신망을 그대로 이용함으로서 별도의 통신 집중 장치가 필요없어 경제성이 높다. 또한, 전력 관리센터의 하나의 서버가 동시에 많은 수용가의 전력상황을 감시 및 부하제어가 가능하여 전력관리에 따른 효율성이 향상되는 효과가 있다.

Description

인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템 및 방법 { System and method for controlling the power using the TCP/Ethernet}

본 발명은 전력관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운용중인 근거리 통신망으로 이용하여 직접부하 제어장치와 상위의 전력관리 센터를 TCP/이더넷 통신 프로토클로 연결하여 직접 부하를 제어하고자 한 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

전력의 소비가 국민소득 증대에 따라 매년 큰폭으로 증가하고 있다. 특히 여름철에는 냉방 부하로 인해 전력 수급이 안정적이지 못하여 체계적인 전력수요 관리 대책이 대두대고 있는데 그 중 하나의 방법이 직접부하 제어이다. 상기 직접 부하 제어는 전력회사 계통의 첨두부하를 효율적으로 억제하기 위하여 전력회사와 수용가가 약정을 체결하고 피크 부하 발생시 전력회사는 약정에 의한 시간 및 횟수 만큼 수용가의 전력사용 설비를 제어한다. 그리고 전력회사는 계약에 의한 요금보상등의 혜택을 수용자에게 제공하는 이른바 상호 의존적이고 보안적인 부하 관리 제도이다. 국내의 경우 현재 한국전력에서 시행중인 원격제어 에어컨의 활용은 직접제어 부하의 한 예로 시행되고 있다. 이런 배경을 바탕으로 국내에서는 수급 연동형 직접 부하제어 시스템을 도입하였다.

도 1은 종래의 수급연동형 전력관리 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 그 구성은 전력관리 센터(10), 전용통신망(30) 및 직접 부하 제어장치(60)을 포함한다.

상기 전력관리 센터(10)은 크게 전력관리 서버(15) 및 통신 집중장치(20)로 구성되고, 상기의 전력관리 서버(15)와 통신 집중장치(20)는 근거리 통신망(LAN)으로 접속되고 이더넷(Ethernet)으로 통신 접속된다. 그리고 상기 통신 집중장치(20)는 CPU, 다중채널 통신부, 전원부 및 모뎀으로 구성되어 전력관리 서버(15)로부터 제공되는 데이터를 각 모뎀에 의해 변조 및 복조토록 한다.

그리고 상기 통신 집중장치(20)는 전용 통신망(30)에 의해 직접부하 제어장치(40,50)와 접속된다. 여기서 전용 통신망(30)은 일반적인 전화망을 의미한다. 상기 직접부하 제어장치(40)는 모뎀(42) 및 명령제어부(43)로 구성되어 통신 접속된 부하(45a..45n)의 동작을 제어한다.

여기서 상기 통신 집중장치(20)는 다수의 직접부하 장치와의 통신을 구현하기 위해 필요한 장치로서, 상기 전용 통신망이 일반 전화선이기 때문에 그 만큼 전화요금이 부과되는 시스템이다. 따라서 항상 전화선을 전용선으로 이용하여 온 라인으로 양방향의 통신 체제를 구축하면 그로 인한 통신 요금이 과금된다. 그러므로 상기 전력예비율이 일정치 이하로 떨어질 때 발생하는 제어동작은 전화에 의한 다이얼링 동작으로 직접부하 제어장치(40)의 각 모뎀으로 제공함이 바람직하다.

즉, 상기 통신 집중장치(20)는 전력예비율이 일정 비율 이하로 떨어질 경우 전력관리 센터(15)로부터 제어 데이터를 제공받고 동시에 수용가의 직접부하 제어 장치(40,50)를 제어하기 위하여 각 모뎀(42,52)으로 동시에 제어 데이터를 제공한다. 그러므로 상기 수용자에 설치된 직접부하 제어장치(40)의 모뎀(42)은 입력된 제어명령 신호를 복조하여 명령제어부(43)로 제공한다. 그러면 상기 명령 제어부(43)는 해당하는 부하의 동작을 제어한다.

그러나 상기와 같은 종래의 직접 제어부하 방식은 1 : 1의 통신을 위하여 고가의 통신 집중장치를 별도로 설치해야 하며 수용가가 증가할 때 마다 모뎀이 추가됨으로 결국 통신 집중장치는 수용자의 증가로 인해 부하제어를 제 설정해야 하는 작업상 번거러운 문제점이 있었다. 또한, 종래의 직접부하 제어 시스템은 전용 통신망을 일반 전화선을 이용함으로서 통신에 따른 신뢰성의 저하 및 통신 속도에도제약을 받는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수용자에게 운용중인 다수의 직접부하 제어장치와 상위의 전력관리 센터를 근거리 통신망(LAN)을 이용한 TCP/이더넷 통신 프로토클을 이용하여 통신 연결함으로서 직접부하 제어에 따른 통신의 신뢰성 및 효율성을 극대화 할 수 있도록 한 TCP/이더넷을 이용한 전력관리 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 최대전력 관리 시스템의 구성도이다.

도 2는 본 발명에 적용되는 수급연동형 최대전력 관리 시스템의 구성도이다.

도 3은 본 발명에 따른 수급연동형 최대전력의 관리를 위한 흐름도이다.

도 4는 본 발명에 적용되는 최대전력 관리장치의 통신 인터페이스 블럭도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 전력 관리센터 200 : 인터넷 망

310,320,330 : 부하 제어장치

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전력 관리처로부터 제공받은 순시 전력 및 전력 예비율 데이터를 시간별로 저장하며 해당 데이터를 이더넷을 통해 인터넷 망으로 전송하는 전력관리 센터; 및 상기 인터넷 망을 통해 각각 제공되는 직접부하 제어 데이터를 이더넷을 통해 제공받고, 부하의 동작을 제어하는 직접부하 제어장치가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명에 따른 직접 제어부하 시스템의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 그 구성은 전력관리 센터(100), 인터넷망(200) 및 다수의 부하 제어장치(310,320,....,330)를 포함한다. 여기서 상기 전력관리 센터(100)는 전력관리 서버(110), 모니터부(120) 및 데이터베이스(130)로 이루어지고, 상기 전력관리 서버(110)는 이더넷 통신 프로토클을 내장한 근거리 통신망(LAN)에 접속된다. 또한, 상기 전력관리 서버(110)는 이더넷(Ethernet)에 의해 통신 접속되어 패킷화 된 제어신호 및 데이터를 라우터(140)로 제공한다. 상기 라우터(140)는 최적의 경로를 결정하여 패킷화된 제어신호 및 데이터를 인터넷망(200)에 전송한다.

상기 전력관리 센터(110)는 전력관리처로부터 실시간으로 전력 상황정보를 제공받는다. 즉, 상기 전력관리처에 전화망을 이용한 전용 모뎀을 설치하여 전력관리처에서 실시간으로 감시된 한전 순시전력 및 전력 예비율 정보는 전력관리 서버(110)에 제공된다.

상기 전력관리 서버(110)는 실시간으로 입력되는 순시전력 및 전력 예비율 정보를 시간별로 저장하고, 상기 실시간으로 입력되는 전력 예비율을 참조하여 부하제어 시나리오를 수행할 것인지를 판단한다.

이때, 전력관리 서버(110)로 입력된 전력 예비율이 부하제어 시나리오에 설정된 예비율 설정치보다 아래로 떨어지면 부하제어는 시작된다. 즉, 상기 전력관리 서버(110)로부터 출력되는 부하제어 명령은 이더넷을 통해 라우터(140)로 제공된다. 그러면 상기 라우터(140)는 최적의 경로를 결정하여 부하 제어명령을 인터넷망(200)에 접속된 각 부하 제어장치(310,320,330)로 동시에 제공한다.

따라서 해당 부하 제어명령은 라우터(313,323,333) 및 이더넷(315,325,335)을 통해 각각의 직접제어 부하장치(317,327,337)에 제공되고, 이 직접부하 제어장치(317,327,337)는 부하로 공급되는 전원을 약정된 시간 및 횟수동안 차단한다.

여기서 상기 전력관리 서버(110)에서 전력 상황 정보를 토대로 한 부하제어 시나리오는 직접 부하제어 및 목표전력 제어에 의해 가능하다. 상기 직접 부하제어란 그 부하제어를 다수의 단계로 나누고 각 단계별로 제어할 부하수 만큼을 제어하는 방식으로 예를들어, 전력 예비율이 20%이하로 떨어지면 전력관리 센터와 연결된 부하제어 장치의 부하 1개씩을 차단하고, 전력예비율이 10%로 떨어지면 추가로 하나의 부하 1개씩에 공급되는 전원을 차단하는 것이다.

또한, 목표 전력제어란 그 제어를 다수 단계로 나누고 각 단계별로 제어할 목표전력 만큼을 제어하는 것이다. 예를들어 전력 예비율이 20% 이하로 떨어지면 전력관리 센터와 연결된 부하제어 장치의 목표전력은 초기 설정치에 90%로 변경된다. 따라서 상기와 같이 목표전력이 변경되면 부하제어 장치는 설정된 목표전력에 맞추어 자동으로 부하를 제어한다.

한편, 본 발명에 따른 부하는 수용가에서 정하는 것이 아니고 전원이 차단되어도 업무상 지장이 없는 냉방 부하나 공조기등이 해당된다.

도 3은 본 발명에 적용되는 수급연동형 최대전력의 관리를 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저 국내의 전력관리처로부터 감시되고 있는 전력 상황(한전 수신전력, 전력예비율)은 전용망을 통해 전력관리 센터(100)로 제공된다(S2). 그러면 상기 전력관리 센터(100)는 전력관리처로부터 제공된 전력 상황을 시간별로 저장하고 미리 저장된 부하제어 시나리오에 의해 현재 입력된 전력예비율이 부하제어 시나리오에 해당하는 지를 판단한다(S3,S4).

상기 S4단계에서 판단한 결과 현재 입력된 전력예비율이 부하 시나리오에 해당될 경우 상기 전력관리 센터(100)는 전력 예비율의 범위에 따른 단계별로 부하제어 명령을 TCP/Ethernet 및 인터넷망을 이용하여 수용가에 각각 설치된 직접부하 제어 장치로 동시에 제공한다(S5).

그러면 상기 직접부하 제어장치에 연결된 부하는 오프 상태로 제어되고, 그 제어 결과는 재차 TCP/Ethernet 및 인터넷망을 통해 전력관리 센터(100)에 제공된다(S6). 이때, 이 전력관리 센터(100)는 부하제어 장치의 제어전 정보와 제어 후의 정보를 데이터베이스(130)에 저장한다(S7).

그리고 상기 전력관리 센터(100)는 관리자가 정보 표시를 요구할 경우 부하의 제어전과 제어 후의 부하수, 사용전력 및 목표전력의 변화를 문자 및 숫자의 형태로 모니터(120)에 출력한다(S8,S9).

따라서 상기 모니터(120)로 표시된 정보 및 데이터 베이스(130)에 저장된 제어전과 제어후의 정보를 토대로 한전은 각 수용자별로 부하 제어시 절감된 전력량을 파악하여 절감한 전력량에 대한 전기요금 감면 혜택을 주는 자료로 사용할 수 있다.

도 4 는 본 발명에 적용되는 TCP/ 이더넷을 내장한 직접부하 제어장치의 통신 인터페이스도이다.

도 4를 참조하면, 상기 직접부하 제어장치는 수급 연동형 RS-232C 시리얼 포트를 통해 이더넷 물리층으로 연결된다. 여기서 PPP(Point to Point Protocol)은 데이터 링크 계층에 해당하는 프로토클로 이더넷을 사용하고 있으며, IP(Internet Protocol)은 인터넷 계층으로 호스트의 주소 지정과 패킷을 전달하기 위한 것으로 ARP를 사용하여 인터넷 주소를 이더넷과 같은 하드웨어 주소로 변환한다.

그리고 상기 TCP 계층으로는 UDP(User Datagram Protocol) 및 ICMP(Internet Control Manage Protocol)을 사용한다. 상기 UDP는 보통 시스템 내부 메시지 전달과 데이터 전달을 담당하고 , 상기 ICMP는 메시지에 대한 오류보고와 이에 대한 피드백을 원래 호스트에세 보고한다.

상기 그리고 상기 응용계층으로는 통신망을 이용한 이지종 컴퓨터의 접속에 사용되는 TELNET, 통신망에 연결된 컴퓨터로부터 파일을 읽고 쓰고 지우는 FTP, 통신망의 사용자와 전자 우편을 송수신하는 SMTP등이 사용된다.

이상에서 살펴본 바와같이 본 발명은 수용가와 협약하에 수용가의 근거리 통신망을 그대로 이용함으로서 별도의 통신 집중 장치가 필요없어 경제성이 높다. 또한, 전력 관리센터의 하나의 서버가 동시에 많은 수용가의 전력상황을 감시 및 부하제어가 가능하여 전력관리에 따른 효율성이 향상된다.

여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구 범위에 기재된 본 발명의 사상과 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 전력 관리처로부터 제공받은 순시 전력 및 전력 예비율 데이터를 시간별로 저장하며 전력 예비율이 설정치보다 떨어지는 경우 미리 설정된 부하제어시나리오에 따라 전력 예비율에 상응하는 부하제어명령 및 해당 데이터를 이더넷을 통해 인터넷망에 제공하는 전력관리 센터 및,

   상기 전력관리 센터로부터의 부하제어명령과 순시전력 및 전력예비율 데이터를 인터넷망 및 이더넷 의해 통신 연결되어 실시간으로 제공받고 그에 따라 각각의 부하를 제어하는 다수의 직접부하 제어장치가 포함되어 이루어진 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 직접부하 제어장치와 부하는 RS-232C 통신 포트에 의해 이더넷 통신이 가능한 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 전력관리 센터는 전력예비율에 따라 각 단계별로 제어할 부하수를 지정하여 제어하는 직접 부하제어 및 전력예비율에 따라 제어할 목표전력을 변경하여 제어하는 목표전력 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 시스템.
4. 전력관리 센터가 상위의 망으로부터 순시전력 및 전력예비율을 제공받는 과정과,

   제공받은 순시전력 및 전력예비율을 실시간으로 저장하고 전력예비율이 부하 제어조건에 해당되는지를 판단하는 과정과,

   상기 과정에서 판단한 결과 전력 예비율이 부하제어 조건에 해당될 경우 해당 전력예비율에 따른 부하 제어명령을 TCP/이더넷 망을 이용하여 각 직접부하 제어장치로 제공하는 과정과,

   부하제어 명령에 따라 직접부하 제어장치가 부하를 제어하고 그 부하의 제어 결과를 TCP/이더넷망을 이용하여 전력관리 센터로 제공하는 과정 및,

   상기 전력관리 센터가 직접부하 제어장치의 제어 전과 제어후의 상태를 저장하고 관리자의 요구에 의해 부하수와 사용전력 및 목표전력의 변화를 출력하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜을 이용한 전력관리 방법.