KR101596345B1 - Integrated electricity energy management system using smart grid - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가정 및 공장에서의 에너지 소비를 효율적으로 사용하기 위한 에너지 관리 시스템에 관한 스마트 그리드 시스템으로서, 더욱 상세하게는 가정 및 공장에서의 에너지 관리 시스템 환경을 기반으로 전력량의 분석 및 피드백을 통해 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 하는데 적합한 스마트 그리드를 이용한 건물 에너지 관리 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a smart grid system for an energy management system for efficiently using energy consumption in a home and a factory. More particularly, the present invention relates to an energy management system And more particularly, to a building energy management system using a smart grid suitable for efficiently using the smart grid.
스마트그리드(smart grid)는 전기의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신 기술을 접목하여 공급자와 소비자가 서로 상호작용함으로써 효율성을 높인 지능형 전력망 시스템이다. Smart grid is an intelligent power grid system that enhances efficiency by combining information and communication technology with production, transportation, and consumption of electricity to interact with suppliers and consumers.
기존의 전력시스템 상에서는 우리가 실제로 사용하는 전기보다 10~15% 정도 많이 생산하도록 설계되어 있다. 이는 전력의 최대소비량에 맞춰진 양으로 혹시라도 더 많이 사용할 경우에 대비해 전기를 미리 확보해 놓는 것이다. 연료는 물론 각종 발전설비도 추가적으로 필요하다. 또한 버려지는 전기 또한 많아 에너지 효율이 떨어지며, 석탄, 석유, 가스 등을 태우는 과정에서 이산화탄소 배출도 늘어난다.In existing power systems, we are designed to produce 10-15% more electricity than we actually use. This is the amount that is matched to the maximum power consumption, and it is to reserve electricity in case it is used even more. Fuel as well as various power generation facilities are additionally needed. There is also a lot of electricity being thrown away, which leads to low energy efficiency and increases carbon dioxide emissions from the burning of coal, oil and gas.
스마트그리드는 전력망에 정보통신기술을 융합해 전기사용량과 공급량, 전력선의 상태까지 알 수 있는 기술로 에너지 효율성을 극대화한다. 스마트그리드의 핵심은 전력망에 정보통신 기술을 합쳐 소비자와 전력회사가 실시간으로 정보를 주고받는 것에 있다. 따라서 소비자는 전기요금이 쌀 때 전기를 쓰고, 전자제품이 자동으로 전기요금이 싼 시간대에 작동하게 하는 것도 가능하다.The Smart Grid maximizes energy efficiency by integrating information and communication technology into the power grid and knowing the amount of electricity used, the amount of power supplied, and the status of power lines. At the heart of the smart grid is the integration of information and communication technologies into the grid, enabling consumers and utilities to exchange information in real time. It is therefore possible for consumers to use electricity when the electricity price is low, and to let the electronic product operate automatically when the electricity price is low.
전력생산자 입장에서는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하기 때문에 전력공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 전력 사용이 적은 시간대에는 최대전력량을 유지하지 않거나, 남는 전력을 양수발전에 사용하여 버리는 전기를 줄일 수 있고, 전기를 저장했다가 전력 사용이 많은 시간대에 공급하는 탄력적인 운영도 가능하다.For power producers, it is possible to flexibly adjust the power supply because it grasps the status of power usage in real time. It is possible to reduce the electric power that is used to keep the maximum electric power at the time of low electric power use or to use the remaining electric power for the pumped-water electric power generation, and to operate the electric power to supply the electric power at a high time.
스마트그리드는 일반 가정에서 사용하는 TV, 냉장고와 같은 전자제품뿐 아니라 공장에서 돌아가는 산업용 장비들까지 전기가 흐르는 모든 것을 묶어 효율적으로 관리하는 신개념 시스템이다. 집, 사무실, 공장 어느 곳에서나 사용한 전기요금을 실시간으로 확인할 수 있고, 전기요금이 비싼 낮 시간대를 피해 전기를 사용하는 것도 가능하다. The Smart Grid is a new concept system that efficiently manages all the electric currents flowing from the household appliances such as TVs and refrigerators to the industrial equipment that runs in the factories. It is possible to check the electricity rates used at home, office, and factory in real time, and it is also possible to use electricity to avoid the daytime hours when electricity rates are high.
스마트그리드의 목표는 에너지 절감으로, 필요한 만큼의 전기를 생산하고, 남는 전기는 축전기를 통하여 저장하고 필요할 때 다시 공급하여 버려지는 전기를 줄일 수 있으며, 또 전력수요를 분산시켜서 발전 설비의 효율을 증가시키고, 분산 전원 방식을 통해 송배전효율을 증대시킬 수 있다.The goal of the Smart Grid is to save electricity by generating electricity as much as necessary, saving electricity by storing electricity through a capacitor and re-supplying electricity when needed, and by dispersing power demand to increase the efficiency of power generation facilities And the efficiency of transmission and distribution can be increased through the distributed power supply system.
그러나, 혹한기 및 혹서기에는 전력소모가 급격히 증가하여 피크전력에 근접하는 경우가 많다. 전력 보유량의 운전 예비분이 부족한 전력수급 비상상황에서는 블랙 아웃 사태를 막기 위해 대규모 순환정전을 실시한다. 순환 정전은 컴퓨터 저장장치의 고장, 엘리베이터 작동 중단, 냉장고 같은 농수산물 저장기기 작동 중단 등으로 사회적 경제적 피해를 일으킬 수 있다.However, power consumption is rapidly increased in the cold and hot period, and it is often close to the peak power. In an emergency of power supply and demand that lacks power reserves, large-scale power outages are implemented to prevent blackouts. Cyclic power outages can cause social and economic damage, such as computer storage failures, elevator shutdowns, and the disruption of agricultural and fisheries storage devices such as refrigerators.
스마트그리드 환경에서는 실시간으로 전력 사용현황을 파악하고 전력 사용 시간과 양을 통제하나, 전력 요금 정보에 기초하여, 절전 기능을 수행하고 있기 때문에, 전력 보유량의 예비분이 부족한 전력 수급 비상상황에서 순환 정전과 같은 비상대처를 피하기 어렵다.
In the smart grid environment, it is possible to grasp the status of power use in real time, to control the time and amount of power usage, and to perform the power saving function based on the power charge information. Therefore, It is difficult to avoid the same emergency response.
상술한 바와 같은 문제를 극복하기 위하여 본 발명의 목적은 전력 수급 비상 상황에서 블랙 아웃 또는 순환 정전을 회피하기 위한 스마트 그리드를 이용한 전력 수급 비상 상황 대응 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for responding to a power supply emergency by using a smart grid to avoid a blackout or a circulation blackout in an electricity supply and demand emergency situation.
구체적으로, 가정용 전력의 데이터를 이용하여 최적화된 가정용 에너지 소비 패턴을 제공하거나, 산업용 전력의 데이터를 이용하여 미리 결정된 전력량과 비교하여 오차값을 산출하여 대기 전력을 제공함으로써 전력 과부하 문제를 예방함을 목적으로 한다.
Specifically, it provides an optimized home energy consumption pattern by using home power data, or calculates an error value by comparing with a predetermined amount of power using data of industrial power, thereby providing a standby power to prevent a power overload problem The purpose.
본 발명의 일 실시예에 의하면 전력 계통과 연계된 스마트 그리드 통신망을 이용한 통합 전력 관리 시스템을 제공하며, 본 시스템은, 가정용 전력 사용량에 대한 데이터를 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 가정용 에너지 소비를 관리하는 가정용 스마트 그리드 시스템, 산업용 전력 사용량에 대한 데이터 및 미리 결정된 예측 사용량을 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 산업용 에너지 소비를 관리하는 산업용 스마트 그리드 시스템 및 가정용 스마트 그리드 시스템으로부터 가정용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하고, 산업용 스마트 그리드 시스템으로부터 산업용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 미리 결정된 예측 사용량과 실제 사용량의 차이를 통해 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하는 통합 제어 시스템을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided an integrated power management system using a smart grid communication network connected to a power system. The system is configured to manage household energy consumption through algorithms calculated based on data on the amount of power used for household use Receive real-time data on household electricity usage from industrial smart grid systems and home smart grid systems that manage industrial energy consumption through algorithms based on home smart grid systems, data on industrial power usage and predetermined predicted usage , Warns about the use of abnormal power, receives real-time data on industrial power consumption from industrial smart grid system, and warns about abnormal power usage through the difference between the predicted usage amount and the actual usage amount. And may include an integrated control system that performs the functions described herein.
여기서, 가정용 스마트 그리드 시스템은 통합 제어 시스템과 데이터를 송수신할 수 있는 통신부, 통합 제어 시스템으로부터 전력을 공급받으며 전력 사용량 정보를 포함한 정보의 송수신을 위해 통합 제어 시스템과 통신하는 복수의 에너지 소비 장치, 복수의 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 가정용 소비 전력의 통계를 산출하는 연산부, 통합 제어 시스템으로부터 수신한 평균 지역 에너지 소비 패턴에 대한 정보를 바탕으로 연산부를 통해 산출된 가정용 소비 전력의 통계를 비교하여 복수의 에너지 소비 장치의 시간별 제어 구간에 대한 사용 에너지량을 나타내는 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 생성하는 최적화 계산부, 최적화 계산부로부터 생성된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 따라 에너지 사용 시간 제어를 위한 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 통신부를 통해 통합 전력 시스템에 전송하고, 제어 신호에 따라 복수의 에너지 소비 장치를 제어하는 가정용 전력 제어부 및 가정용 소비 전력의 통계, 평균 지역 에너지 소비 패턴, 가정용 에너지 소비 패턴 정보 및 가정용 스마트 그리드 시스템을 통해 생성되는 기타정보를 저장하는 데이터베이스를 포함할 수 있다.Here, the home smart grid system includes a communication unit capable of transmitting and receiving data with the integrated control system, a plurality of energy consumption devices communicating with the integrated control system for receiving and transmitting information including power consumption information, The calculation unit for calculating the power consumption of the home based on the amount of power consumed by the energy consuming device of the home appliance, and the statistics of the household power consumption calculated by the calculating unit based on the information about the average regional energy consumption pattern received from the integrated control system An energy calculation unit for calculating energy consumption pattern information of the plurality of energy consuming apparatuses based on the energy consumption pattern information of the plurality of energy consuming apparatuses, To A home power controller for controlling the plurality of energy consuming devices in accordance with a control signal, and a controller for controlling the power consumption of the home appliances based on statistics of household power consumption, average regional energy consumption pattern, home energy consumption pattern information, And a database that stores other information generated through the home smart grid system.
또한, 통합 제어 시스템은 제어 신호에 따라 가정용 스마트 그리드 시스템을 통해 공급되는 전력이 미리 결정된 최대 에너지 사용량을 초과하지 않도록 제어할 수 있다. Further, the integrated control system can control the power supplied through the home smart grid system according to the control signal so as not to exceed the predetermined maximum energy usage.
또한, 가정용 소비 전력의 통계, 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 표시하고, 통합 제어 시스템의 제어를 통해 수정된 공급 에너지 전력을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.It may further comprise a display unit for displaying statistics of household power consumption, household energy consumption pattern information, and displaying the corrected supply energy power through the control of the integrated control system.
또한, 최적화 계산부를 통해 계산된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 대해 사용자 수정 사항을 입력받는 사용자 인터페이스 부를 더 포함할 수 있다.The home appliance may further include a user interface unit for receiving user modifications to the home energy consumption pattern information calculated through the optimization calculation unit.
나아가, 복수의 에너지 소비 장치는 가정용 전력 제어부의 제어에 의해 온/오프(On/Off) 될 수 있고, 가정용 전력 제어부는 통합 제어 시스템으로부터 보정된 제어 신호를 수신하고 보정된 제어 신호에 따라 복수의 에너지 소비 장치를 제어할 수 있다.Further, the plurality of energy consuming devices may be turned on / off by the control of the home power control unit, and the home power control unit may receive the corrected control signal from the integrated control system, The energy consumption device can be controlled.
또한, 산업용 스마트 그리드 시스템은 통합 제어 시스템과 데이터를 송수신할 수 있는 통신부, 통합 제어 시스템으로부터 전력을 공급받으며 통합 제어 시스템과 통신하는 복수의 산업용 에너지 소비 장치, 복수의 산업용 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 산업용 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계를 산출하는 연산부, 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계와 미리 결정된 전력 사용량을 비교하여 오차를 산출하는 오차 산출부, 오차 산출부로부터 산출된 오차와 미리 결정된 허용 오차 범위를 비교하고, 산출된 오차가 미리 결정된 허용 오차 범위보다 큰 경우에는 복수의 산업용 에너지 소비 장치의 대기 전력을 제어하는 산업용 전력 제어부 및 대기 전력의 통계, 미리 결정된 전력 사용량에 대한 데이터 및 미리 결정된 허용 오차 범위를 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있으며, 여기서 통합 제어 시스템은 오차 산출부에서 산출된 오차를 전송받아 산업용 대기 전력을 제어할 수 있다.In addition, the industrial smart grid system includes an integrated control system, a communication unit capable of transmitting and receiving data, a plurality of industrial energy consumption devices communicating with the integrated control system, receiving power from the integrated control system, An error calculating unit for calculating an error by comparing the statistics of power consumption and the statistics of standby power with a predetermined power consumption, an error calculating unit for calculating an error calculated from the error calculating unit, An industrial power controller for controlling the standby power of the plurality of industrial energy consuming apparatuses when the calculated error is larger than the predetermined tolerance range and a statistic of the standby power, Data and predetermined tolerance It may further include a storage unit for storing the location, where the integration control system may receive the transmission error calculated by the error calculating unit controlling the industrial standby power.
또한, 산업용 전력 제어부는, 통합 제어 시스템으로부터 산업용 대기 전력에 대한 수정된 제어 신호를 수신하고, 수정된 제어 신호에 따라 복수의 산업용 에너지 소비 장치의 대기 전력을 제어하며, 오차 산출부는, 수정된 대기 전력에 따라 산출된 소비 전력의 통계와 미리 결정된 전력 사용량을 비교하여 오차를 산출할 수 있다.The industrial power control unit receives the modified control signal for the industrial standby power from the integrated control system and controls the standby power of the plurality of industrial energy consuming apparatuses according to the modified control signal, The error can be calculated by comparing the power consumption calculated according to the power with the predetermined power consumption.
나아가, 산업용 소비 전력의 통계, 산업용 대기 전력의 통계에 따른 타임라인을 표시하고, 통합 제어 시스템의 제어를 통해 수정된 대기 전력을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.Furthermore, it may further include a display unit for displaying a time line according to statistics of industrial power consumption, statistics of industrial standby power, and displaying modified standby power through control of the integrated control system.
또한, 대기 전력에 대한 사용자 수정 사항을 입력받는 사용자 인터페이스 부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a user interface unit for receiving a user modification to the standby power.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면 본 발명은 전력 계통과 연계된 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 방법을 제공하며, 본 방법은 가정용 스마트 그리드 시스템으로부터 실시간으로 가정용 전력 사용량에 대한 데이터를 제공받고, 이상 전력 사용에 대해 제어하는 단계, 가정용 전력 사용량의 관리를 위해 가정용 스마트 그리드 시스템에 경고 및 피드백하는 단계, 산업용 스마트 그리드 시스템으로부터 실시간으로 산업용 전력 사용량 및 대기 전력에 대한 데이터를 제공받고, 이상 전력 사용에 대해 제어하는 단계 및 산업용 전력 사용량의 관리를 위해 산업용 스마트 그리드 시스템에 경고 및 피드백하는 단계를 포함할 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the present invention provides an integrated power management method using a smart grid associated with a power system. The method provides data for household power consumption in real time from a home smart grid system, Control of power usage, warning and feedback to the home smart grid system to manage household power usage, data on industrial power consumption and standby power from the industrial Smart Grid system in real time, And warning and feedback to the industrial smart grid system for management of industrial power usage.
본 발명은 가정용 스마트 그리드 시스템과 산업용 스마트 그리드 시스템을 통합적으로 관리하여 전체 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a system capable of efficiently managing the entire electric power by integrally managing the home smart grid system and the industrial smart grid system.
또한, 본 시스템은 오랜 기간에 걸쳐 산출된 빅 데이터(big data)를 바탕으로 피드백되는 시스템으로 보다 정확한 전력의 제어를 제공할 수 있으며, 이에 따라 전력 과부하 상태를 사전에 경고 및 통제할 수 있어 안정적인 전력 사용에 대한 해결책을 제공할 수 있다.In addition, the system can provide more accurate power control with a feedback system based on large data calculated over a long period of time, thereby warning and controlling the power overload state in advance, And can provide a solution to power usage.
또한, 통합적인 전체 전력 관리 시스템으로 인해 에너지 소비장치의 최적화된 사용 방법을 자동적으로 제공할 수 있으며, 이로써 스마트 그리드 망 내에서의 에너지 소비의 효율성을 증대시킬 수 있다.
In addition, an integrated total power management system can automatically provide optimized usage of energy consumption devices, which can increase the efficiency of energy consumption within a smart grid network.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가정용 스마트 그리드 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 산업용 스마트 그리드 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.1 is a functional diagram illustrating a configuration of an integrated power management system using a smart grid according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional diagram illustrating a configuration of a home smart grid system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional diagram illustrating a configuration of an industrial Smart Grid system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same reference numerals are used to designate the same or similar components throughout the drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
본 발명의 다양한 양상들이 아래에서 설명된다. 여기에서 제시되는 발명들은 폭넓은 다양한 형태들로 구현될 수 있으며 여기에서 제시되는 임의의 특정한 구조, 기능 또는 이들 모두는 단지 예시적이라는 것을 이해하도록 한다. 여기에서 제시되는 발명들에 기반하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에서 제시되는 하나의 양상이 임의의 다른 양상들과 독립적으로 구현될 수 있으며 둘 이상의 이러한 양상들이 다양한 방식들로 결합될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 여기에서 설명되는 임의의 수의 양상들을 이용하여 장치가 구현될 수 있거나 또는 방법이 실시될 수 있다. 또한, 여기에서 설명되는 하나 이상의 양상들에 더하여 또는 이들 양상들이 아닌 다른 구조, 기능 또는 구조 및 기능을 이용하여 이러한 장치가 구현될 수 있거나 또는 이러한 방법이 실시될 수 있다. Various aspects of the invention are described below. It is to be understood that the inventions set forth herein may be embodied in a wide variety of forms and that any particular structure, function, or all of the presented features are illustrative only. It will be understood by those skilled in the art that on the basis of the inventions set forth herein, one aspect disclosed herein may be implemented independently of any other aspects, and that two or more such aspects may be implemented in various ways ≪ / RTI > For example, an apparatus may be implemented or a method may be practiced using any number of aspects set forth herein. In addition, or in addition to one or more aspects described herein, or with the aid of structures, functions, or structures and functions other than these aspects, such devices may be implemented or such methods may be practiced.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.1 is a functional diagram illustrating a configuration of an integrated power management system using a smart grid according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면 전력 계통과 연계된 스마트 그리드 통신망을 이용한 통합 전력 관리 시스템을 제공하며, 본 시스템은, 가정용 전력 사용량에 대한 데이터를 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 가정용 에너지 소비를 관리하는 가정용 스마트 그리드 시스템(10), 산업용 전력 사용량에 대한 데이터 및 미리 결정된 예측 사용량을 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 산업용 에너지 소비를 관리하는 산업용 스마트 그리드 시스템(20) 및 가정용 스마트 그리드 시스템(10)으로부터 가정용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하고, 산업용 스마트 그리드 시스템(20)으로부터 산업용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 미리 결정된 예측 사용량과 실제 사용량의 차이를 통해 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하는 통합 제어 시스템(30)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, according to an embodiment of the present invention, an integrated power management system using a smart grid communication network connected to a power system is provided. The system includes an algorithm (10), a smart grid system for industrial use (20) that manages industrial energy consumption through algorithms based on data on industrial power consumption and predetermined predicted usage, and a home-use smart grid system Real-time data on the amount of electric power used by the household is received from the
스마트 그리드는 스마트 그리드 망을 의미하는 단어로서, 전력망에 정보 통신 기술을 융합하여 전기사용량과 공급량, 전력선의 상태까지 파악할 수 있는 양방향 통신망을 의미할 수 있다. 필요에 따라 스마트 그리드 망은 전력 사용량 검침 정보를 수신하여 분석할 수 있으며, 에너지 사용 조건에 관한 정보를 제공하거나 에너지 생산, 소비, 실시간 관리, 과금 등의 정보를 제공할 수 있다. Smart Grid is a word meaning smart grid network, which means a bi-directional communication network that can integrate information and communication technology into a power grid to grasp electricity usage, supply amount, and power line status. As needed, the smart grid network can receive and analyze power usage meter information, provide information on energy usage conditions, and provide information such as energy production, consumption, real-time management, and billing.
가정용 스마트 그리드 시스템(10)은 가정용 전력에 대한 전력 산출, 공급, 경고, 수정에 관여하는 스마트 그리드 시스템으로서, 일정화되지 않은 전력 수요에 대해 데이터 수집 및 편집을 통한 가정용 전력을 관리하는 시스템을 의미한다.A home smart grid system (10) is a smart grid system involved in calculating, supplying, warning, and correcting power for home power. It is a system for managing household power through data collection and editing for unstable power demand do.
산업용 스마트 그리드 시스템(20)은 산업용 전력을 관리하는 시스템으로서, 미리 계획된 전력량이 존재하며, 정형화된 패턴으로 이루어지는 전력량에 있어서, 미리 계획된 전력량과 실제 소비 전력량과의 오차를 최소화함으로서 산업용 전력을 관리하는 시스템을 의미한다.The industrial
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 가정용 스마트 그리드 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a functional diagram illustrating a configuration of a home smart grid system according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 가정용 스마트 그리드 시스템(10)은 통합 제어 시스템과 데이터를 송수신할 수 있는 통신부(150), 통합 제어 시스템(30)으로부터 전력을 공급받으며 전력 사용량 정보를 포함한 정보의 송수신을 위해 통합 제어 시스템(30)과 통신하는 복수의 에너지 소비 장치(110), 복수의 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 가정용 소비 전력의 통계를 산출하는 연산부(120)), 통합 제어 시스템(30)으로부터 수신한 평균 지역 에너지 소비 패턴에 대한 정보를 바탕으로 연산부를 통해 산출된 가정용 소비 전력의 통계를 비교하여 복수의 에너지 소비 장치의 시간별 제어 구간에 대한 사용 에너지량을 나타내는 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 생성하는 최적화 계산부(130), 최적화 계산부(130)로부터 생성된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 따라 에너지 사용 시간 제어를 위한 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 통신부(150)를 통해 통합 전력 시스템(30)에 전송하고, 제어 신호에 따라 복수의 에너지 소비 장치를 제어하는 가정용 전력 제어부(140) 및 가정용 소비 전력의 통계, 평균 지역 에너지 소비 패턴, 가정용 에너지 소비 패턴 정보 및 가정용 스마트 그리드 시스템(10)을 통해 생성되는 기타정보를 저장하는 저장부(160)를 포함할 수 있다.2, the home Smart Grid
가정용 에너지 소비 장치(110)는 가정용에서 전력이 사용되는 모든 전기기구를 의미하는 것으로서, 가정용 스마트 그리드 시스템에 의해 제어가 가능하며, 제어에 의해 온/오프가 가능한 시스템을 차용한 기기를 포함할 수 있다. 이러한 가정용 에너지 소비 장치(110)는 가구, 아파트 동, 아파트 단지, 빌딩, 빌딩의 각 층 등에 설치될 수 있다.The home energy consumption device 110 refers to all the electric appliances in which electric power is used in the home, and it may include a device that can be controlled by a home smart grid system and borrows a system that can be turned on / off by control have. The household energy consumption device 110 may be installed in various layers such as a furniture, an apartment building, an apartment complex, a building, and a building.
연산부(120)는 복수의 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 가정용 소비 전력의 통계를 산출할 수 있으며, 가정용 소비 전력의 통계는 시간대별, 가정용 에너지 소비 장치(100)별, 계절별 등 다양한 방식에 의해 통계될 수 있다. 연산부(120)를 통해 산출되는 전력은 본 시스템이 작용하는 가정용에서의 전력량을 의미하는 전력이다.The
최적화 계산부(130)는 양방향 통신을 통해 제어, 모니터링 등과 관련된 정보를 송수신할 수 있으며, 가정용 에너지 소비 장치(100)의 에너지 사용 조건에 관한 정보에 따른 주어진 해당 에너지 최대 사용 조건에 따라 이를 초과하지 않도록 에너지 소비 장치들(110-1, 110-2, 110-3)의 사용 시간을 도출하며 시간대를 나누어 에너지 소비 패턴을 생성할 수 있다. The
여기서, 최적화 계산부(130)는 통합 제어 시스템(30)으로부터 수신한 평균 지역 에너지 소비 패턴에 대한 정보를 바탕으로 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 생성하는 것이며, 여기서 평균 지역 에너지 소비 패턴은 오랜 기간 축적되어 형성된 가정용 전력의 평균 소비 패턴으로서, 오랜 기간 축적된 신뢰된 데이터를 바탕으로 형성된 자료를 포함할 수 있다.Here, the
나아가, 복수의 에너지 소비 장치(110-1, 110-2, 110-3)는 가정용 전력 제어부(140)의 제어에 의해 온/오프(On/Off) 될 수 있고, 가정용 전력 제어부(140)는 통합 제어 시스템으로부터 보정된 제어 신호를 수신하고 보정된 제어 신호에 따라 복수의 에너지 소비 장치(110-1, 110-2, 110-3)를 제어할 수 있다.Further, the plurality of energy consuming devices 110-1, 110-2, and 110-3 may be turned on / off by the control of the home
가정용 전력 제어부(140)는 최적화 계산부(130)로부터 생성된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 따라 에너지 사용 시간 제어를 위한 제어 신호를 생성하고, 제어 신호를 통신부를 통해 통합 전력 시스템(30)에 전송하고, 제어 신호에 따라 복수의 에너지 소비 장치(110-1, 110-2, 110,3)를 제어할 수 있다.The home
통신부(150)는 전력계통이나 스마트 그리드 망으로부터 가정용 에너지 소비 장치(110)의 에너지 사용 조건에 관한 정보를 스마트 그리드 망을 통해 실시간으로 송신할 수 있다. 또한, 통신부(150)는 가정용 에너지 소비 장치(110)로의 제어 명령 전달 및 기타 데이터 송수신을 위한 유선 또는 무선의 통신모뎀을 포함할 수 있다. The communication unit 150 can transmit information on the energy use condition of the domestic energy consumption device 110 from the power grid or the smart grid network through the smart grid network in real time. The communication unit 150 may include a wired or wireless communication modem for transferring control commands to the home energy consumption device 110 and other data transmission / reception.
저장부(160)는 가정용 소비 전력의 통계, 평균 지역 에너지 소비 패턴, 가정용 에너지 소비 패턴 정보 및 가정용 스마트 그리드 시스템을 통해 생성되는 기타정보를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(160)는 각 통계 자료 및 패턴에 대한 데이터 베이스를 다수 포함할 수 있다. The
표시부(170)는 가정용 소비 전력의 통계, 가정용 에너지 소비 패턴 정보, 공급된 에너지에 대한 정보를 표시할 수 있다. 나아가, 통합 제어 시스템(30)으로부터 보정된 제어신호를 전송받아, 그에 따른 수정된 에너지 소비 패턴 정보에 대해 표시할 수 있다. 또한, 전력 이상에 대한 경고 메시지를 표시할 수 있다The
이러한 표시부(170)는 디스플레이 장치, 음성 장치, 진동 등 시각, 청각, 촉각 등으로 표시할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있다. The
사용자 인터페이스 부(180)는 최적화 계산부(130)를 통해 계산된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 대해 사용자 수정 사항을 입력할 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 산업용 스마트 그리드 시스템의 구성을 기능적으로 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a functional diagram illustrating a configuration of an industrial Smart Grid system according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 산업용 스마트 그리드 시스템(20)은 복수의 산업용 에너지 소비 장치(210-1, 210-2, 210-3), 연산부(220), 오차 산출부(230), 산업용 전력 제어부(240), 통신부(250), 저장부(260), 표시부(270) 및 사용자 인터페이스 부(280)를 포함할 수 있다.3, the industrial
복수의 산업용 에너지 소비 장치(210-1, 210-2, 210-3)는 공장과 같은 산업 분야에서 전력 에너지를 사용하는 장치로서, 미리 결정된 전력량을 소비하도록 프로그램 되어있는 장치를 포함할 수 있다.The plurality of industrial energy consumption devices 210-1, 210-2, and 210-3 may include devices that are used to power energy in industries such as factories and are programmed to consume a predetermined amount of power.
연산부(220)는 복수의 산업용 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 산업용 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계를 산출할 수 있다.The calculating
오차 산출부(230)는 복수의 산업용 에너지 소비 장치(210-1, 210-2, 210-3)에서 소비되는 전력량을 기초로 산업용 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계를 산출하는 연산부, 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계와 미리 결정된 전력 사용량을 비교하여 오차를 산출할 수 있다.The
대기전력이란, 전기기기의 콘센트에는 꼽혀있지만, 전기기기가 동작하지는 않는 상태에서 소비되는 전력을 말하는 것으로, 이러한 대기전력을 차단하기 위해서는 전원과 전기기기의 전기적 연결이 차단되는 것을 의미한다.Standby power refers to electric power consumed in a state in which the electric appliance is not operated although it is plugged into an outlet of the electric appliance. In order to cut off the standby power, the electric connection between the power supply and the electric appliance is cut off.
이러한 대기전력의 차단은 차단여부와 차단시기를 결정하는 것이 가장 중요하다. 산업용 스마트 그리드 시스템(20)의 작동에 있어서, 미리 결정된 전력량이 예상되는 산업용 기기에는 미리 결정된 전력량과 실제 사용량의 오차를 줄이는 것이 가장 중요하기 때문에, 이러한 오차 범위안에 들도록 대기 전력의 양을 조절하는 것이 중요할 수 있다.It is most important to decide whether or not to block the standby power. In the operation of the industrial
산업용 전력 제어부(240)는 산출된 오차와 미리 결정된 허용 오차 범위를 비교하고, 산출된 오차가 미리 결정된 허용 오차 범위보다 큰 경우에는 복수의 산업용 에너지 소비 장치의 대기 전력을 제어할 수 있다. 여기서 통합 제어 시스템은 오차 산출부에서 산출된 오차를 전송받아 산업용 대기 전력을 제어할 수 있다.The industrial
통신부(250)는 산업용 스마트 그리드 시스템(20)과 통합 제어 시스템(10)의 데이터 송수신을 담당할 수 있다. 통신부(150)는 산업용 에너지 소비 장치(210)로의 제어 명령 전달 및 기타 데이터 송수신을 위한 유선 또는 무선의 통신모뎀을 포함할 수 있다. The communication unit 250 can take charge of data transmission / reception between the industrial
저장부(260)는 산업용 소비 전력의 통계, 평균 지역 에너지 소비 패턴, 가정용 에너지 소비 패턴 정보 및 산업용 스마트 그리드 시스템(20)을 통해 생성되는 기타정보를 저장할 수 있다. 즉, 저장부(260)는 각 통계 자료 및 패턴에 대한 데이터 베이스를 다수 포함할 수 있다. The
표시부(270)는 산업용 소비 전력의 통계, 공급된 전력 에너지에 대한 정보를 표시할 수 있다. 나아가, 통합 제어 시스템(30)으로부터 제어신호를 전송받아, 그에 따른 수정된 대기 전력량에 대한 정보에 대해 표시할 수 있다. 또한, 전력 이상에 대한 경고 메시지를 표시할 수 있다The
이러한 표시부(270)는 디스플레이 장치, 음성 장치, 진동 등 시각, 청각, 촉각 등으로 표시할 수 있는 모든 수단을 포함할 수 있다. The
사용자 인터페이스 부(280)는 상황에 따라 사용자가 수정할 수 있는 대기 전력에 대한 사항을 입력받아 전송할 수 있다.The
전술한 본 발명의 설명은 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 기재된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description of the present invention is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications and changes may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art. Therefore, the embodiments described in the present invention are intended to illustrate rather than limit the technical spirit of the present invention, and are not intended to limit the technical spirit of the present invention to these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the scope of the present invention.
10 : 가정용 스마트 그리드 시스템
20 : 산업용 스마트 그리드 시스템
30 : 통합 제어 시스템
110 : 가정용 에너지 소비 장치 120 : 연산부(가정용)
130 : 최적화 계산부 140 : 가정용 전력 제어부
150 : 통신부(가정용) 160 : 저장부
170 : 표시부 180 : 사용자 인터페이스 부
210 : 산업용 에너지 소비 장치 220 : 연산부(산업용)
230 : 오차 산출부 240 : 산업용 전력 제어부
250 : 통신부(산업용) 260 : 저장부
270 : 표시부 280 : 사용자 인터페이스 부10: Home Smart Grid System
20: Industrial Smart Grid System
30: Integrated control system
110: Home energy consumption device 120: Operation part (for home use)
130: Optimization calculation unit 140: Home power control unit
150: communication unit (for home use) 160: storage unit
170: display section 180: user interface section
210: Industrial energy consumption device 220: Operation part (industrial use)
230: error calculating section 240: industrial power control section
250: communication unit (industrial) 260: storage unit
270: display unit 280: user interface unit
Claims (9)
가정용 전력 사용량에 대한 데이터를 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 가정용 에너지 소비를 관리하는 가정용 스마트 그리드 시스템;
산업용 전력 사용량에 대한 데이터 및 미리 결정된 예측 사용량을 바탕으로 산출된 알고리즘을 통해 산업용 에너지 소비를 관리하는 산업용 스마트 그리드 시스템;및
상기 가정용 스마트 그리드 시스템으로부터 가정용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하고, 상기 산업용 스마트 그리드 시스템으로부터 산업용 전력 사용량에 대한 실시간 데이터를 제공받고, 상기 미리 결정된 예측 사용량과 실제 사용량의 차이를 통해 이상 전력 사용에 대한 경고를 실시하는 통합 제어 시스템;을 포함하고,
상기 가정용 스마트 그리드 시스템은,
상기 통합 제어 시스템과 데이터를 송수신할 수 있는 통신부;
상기 통합 제어 시스템으로부터 전력을 공급받으며 전력 사용량 정보를 포함한 정보의 송수신을 위해 상기 통합 제어 시스템과 통신하는 복수의 에너지 소비 장치;
상기 복수의 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 가정용 소비 전력의 통계를 산출하는 연산부;
상기 통합 제어 시스템으로부터 수신한 평균 지역 에너지 소비 패턴에 대한 정보를 바탕으로 상기 연산부를 통해 산출된 상기 가정용 소비 전력의 통계를 비교하여 상기 복수의 에너지 소비 장치의 시간별 제어 구간에 대한 사용 에너지량을 나타내는 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 생성하는 최적화 계산부;
상기 최적화 계산부로부터 생성된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 따라 에너지 사용 시간 제어를 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 통신부를 통해 상기 통합 전력 시스템에 전송하고, 상기 제어 신호에 따라 상기 복수의 에너지 소비 장치를 제어하는 가정용 전력 제어부;및
상기 가정용 소비 전력의 통계, 상기 평균 지역 에너지 소비 패턴, 상기 가정용 에너지 소비 패턴 정보 및 상기 가정용 스마트 그리드 시스템을 통해 생성되는 기타정보를 저장하는 데이터베이스;를 포함하고,
상기 통합 제어 시스템은 상기 제어 신호에 따라 상기 가정용 스마트 그리드 시스템을 통해 공급되는 전력이 미리 결정된 최대 에너지 사용량을 초과하지 않도록 제어하고,
상기 복수의 에너지 소비 장치는 상기 가정용 전력 제어부의 제어에 의해 온/오프(On/Off) 될 수 있고,
상기 가정용 전력 제어부는 상기 통합 제어 시스템으로부터 보정된 제어 신호를 수신하고 상기 보정된 제어 신호에 따라 상기 복수의 에너지 소비 장치를 제어하고,
상기 산업용 스마트 그리드 시스템은,
상기 통합 제어 시스템과 데이터를 송수신할 수 있는 통신부;
상기 통합 제어 시스템으로부터 전력을 공급받으며 상기 통합 제어 시스템과 통신하는 복수의 산업용 에너지 소비 장치;
상기 복수의 산업용 에너지 소비 장치에서 소비되는 전력량을 기초로 산업용 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계를 산출하는 연산부;
상기 소비 전력의 통계 및 대기 전력의 통계와 상기 미리 결정된 전력 사용량을 비교하여 오차를 산출하는 오차 산출부;
상기 오차 산출부로부터 산출된 오차와 미리 결정된 허용 오차 범위를 비교하고, 상기 산출된 오차가 미리 결정된 허용 오차 범위보다 큰 경우에는 상기 복수의 산업용 에너지 소비 장치의 대기 전력을 제어하는 산업용 전력 제어부; 및
상기 대기 전력의 통계, 미리 결정된 전력 사용량에 대한 데이터 및 미리 결정된 허용 오차 범위를 저장하는 저장부;를 포함하고,
상기 통합 제어 시스템은 상기 오차 산출부에서 산출된 오차를 전송받아 산업용 대기 전력을 제어하고,
상기 산업용 전력 제어부는, 상기 통합 제어 시스템으로부터 산업용 대기 전력에 대한 수정된 제어 신호를 수신하고, 수정된 제어 신호에 따라 상기 복수의 산업용 에너지 소비 장치의 대기 전력을 제어하며,
상기 오차 산출부는, 수정된 대기 전력에 따라 산출된 소비 전력의 통계와 미리 결정된 전력 사용량을 비교하여 오차를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템.
1. An integrated power management system using a smart grid communication network associated with a power system,
Home smart grid system that manages household energy consumption through algorithms based on data on household power consumption;
An industrial smart grid system that manages industrial energy consumption through algorithms based on data on industrial power usage and predetermined predicted usage; and
Real-time data on the amount of electric power used by the household is received from the home-use smart grid system, warning about abnormal power usage, real-time data on the amount of electric power used by the industrial system is received from the industrial smart grid system, And an integrated control system that alerts the abnormal power usage through a difference in actual usage,
In the household smart grid system,
A communication unit capable of transmitting and receiving data with the integrated control system;
A plurality of energy consumption devices that receive power from the integrated control system and communicate with the integrated control system for transmission and reception of information including power consumption information;
An operation unit for calculating statistics of household power consumption based on an amount of power consumed in the plurality of energy consumption devices;
Wherein the control unit compares the statistics of the household power consumption calculated through the operation unit based on the information on the average regional energy consumption pattern received from the integrated control system and indicates the amount of energy used for the control period of each of the plurality of energy consuming apparatuses An optimization calculation unit for generating energy consumption pattern information for household use;
Generating a control signal for energy use time control according to the home energy consumption pattern information generated from the optimization calculation unit, transmitting the control signal to the integrated power system through a communication unit, A household power controller for controlling the consuming device;
And a database for storing statistics of the household power consumption, the average regional energy consumption pattern, the household energy consumption pattern information, and other information generated through the home smart grid system,
Wherein the integrated control system controls in accordance with the control signal that the power supplied through the home Smart Grid system does not exceed a predetermined maximum energy usage,
The plurality of energy consuming devices may be turned on / off by the control of the residential power control unit,
The residential power control unit receives the corrected control signal from the integrated control system and controls the plurality of energy consuming devices in accordance with the corrected control signal,
In the industrial smart grid system,
A communication unit capable of transmitting and receiving data with the integrated control system;
A plurality of industrial energy consumption devices receiving power from the integrated control system and communicating with the integrated control system;
An operation unit for calculating statistics of the industrial power consumption and the statistics of the standby power based on the amount of power consumed in the plurality of industrial energy consumption devices;
An error calculation unit for calculating an error by comparing the statistics of the power consumption and the standby power statistics with the predetermined power consumption;
An industrial power controller for comparing an error calculated from the error calculator with a predetermined tolerance range and for controlling the standby power of the plurality of industrial energy consuming apparatuses when the calculated error is larger than a predetermined tolerance range; And
And a storage unit for storing statistics of the standby power, data on a predetermined power consumption amount, and a predetermined tolerance range,
The integrated control system controls the industrial standby power by receiving the error calculated by the error calculator,
Wherein the industrial power control unit receives a modified control signal for industrial standby power from the integrated control system and controls standby power of the plurality of industrial energy consuming apparatuses according to the modified control signal,
Wherein the error calculator calculates an error by comparing a statistic of power consumption calculated according to the modified standby power with a predetermined power consumption.
상기 가정용 소비 전력의 통계, 상기 가정용 에너지 소비 패턴 정보를 표시하고, 상기 통합 제어 시스템의 제어를 통해 수정된 공급 에너지 전력을 표시하는 표시부;
를 더 포함하는, 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템.
The method according to claim 1,
A display unit for displaying the statistics of the household power consumption, the household energy consumption pattern information, and displaying the corrected supply energy power through the control of the integrated control system;
Further comprising an integrated power management system using a smart grid.
상기 최적화 계산부를 통해 계산된 가정용 에너지 소비 패턴 정보에 대해 사용자 수정 사항을 입력받는 사용자 인터페이스 부;
를 더 포함하는, 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템.
The method according to claim 1,
A user interface unit for inputting user modifications to the home energy consumption pattern information calculated through the optimization calculation unit;
Further comprising an integrated power management system using a smart grid.
상기 산업용 소비 전력의 통계, 산업용 대기 전력의 통계에 따른 타임라인을 표시하고, 상기 통합 제어 시스템의 제어를 통해 수정된 대기 전력을 표시하는 표시부;
를 더 포함하는, 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템.
The method according to claim 1,
A display unit for displaying a time line according to statistics of the industrial power consumption and statistics of the industrial standby power and displaying the modified standby power through the control of the integrated control system;
Further comprising an integrated power management system using a smart grid.
상기 대기 전력에 대한 사용자 수정 사항을 입력받는 사용자 인터페이스 부;
를 더 포함하는, 스마트 그리드를 이용한 통합 전력 관리 시스템.
The method according to claim 1,
A user interface unit for receiving a user modification to the standby power;
Further comprising an integrated power management system using a smart grid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140174058A KR101596345B1 (en) | 2014-12-05 | 2014-12-05 | Integrated electricity energy management system using smart grid |
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| KR1020140174058A KR101596345B1 (en) | 2014-12-05 | 2014-12-05 | Integrated electricity energy management system using smart grid |
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|---|---|
| KR101596345B1 true KR101596345B1 (en) | 2016-02-25 |
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| KR1020140174058A KR101596345B1 (en) | 2014-12-05 | 2014-12-05 | Integrated electricity energy management system using smart grid |
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