KR101775065B1 - Method, server and system for detecting abnormality of a power plant using solar energy - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 방법에 관한 것이다. 특히, 태양열 또는 태양광 발전소의 이상을 감지하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for detecting abnormalities in a power plant using solar energy. And more particularly, to a method for detecting an abnormality in a solar or solar power plant.
태양 에너지를 활용하는 방법은 크게 두 가지로 나뉠 수 있다. 하나는 미국 네바다주에 있는 것과 같은 둥그런 반사경이나 헬리오스탯(heliostat:일광 반사 장치)이라 불리는 컴퓨터 유도 반사경을 이용해 증기를 만들어 전기를 얻는 방법이다. 또 다른 방법은 실리콘 같은 반도체로 만든 태양 전지판을 이용해 바로 전력으로 변환하는 방법이다. There are two main ways to utilize solar energy. One is a circular reflector like the one in the US state of Nevada, or a computer-derived reflector called a heliostat (a daylight reflector) to create steam to get electricity. Another method is to convert the power directly to a solar panel made of semiconductors such as silicon.
두 가지 방법 모두, 기상상황에 따라 발전량이 크게 차이날 수 있는 결점이 있다. 따라서, 단순히 발전량을 관찰하는 것 만으로는 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상여부를 판단하기 어렵다. 이에 발전소에 별도의 기상관측장치 및 일사량 측정 센서 등을 구비하여, 기상상황 및 일사량 대비 발전량을 관찰하여 발전소의 이상여부를 판단하고자 하는 다양한 시도가 있다.Both methods have drawbacks that power generation can vary greatly depending on weather conditions. Therefore, it is difficult to judge whether or not the power plant using solar energy is abnormal only by observing the power generation amount. Therefore, there is a variety of attempts to determine the abnormality of the power plant by observing the amount of generated electricity relative to the weather condition and the irradiation amount by providing a separate meteorological observing apparatus and a radiation amount measuring sensor in the power plant.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 방법, 서버 및 시스템을 제공하는 것이다.A problem to be solved by the present invention is to provide a method, a server and a system for detecting an abnormality of a power plant using solar energy.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 방법은, 기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하는 단계, 상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽(interpolation)하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하는 단계, 상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계, 상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하는 단계, 상기 발전소의 현재 발전량을 획득하는 단계, 상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하는 단계 및 상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of detecting an abnormality of a power plant using solar energy, the method comprising: acquiring current weather information and a current weather satellite image observed at a weather station; Estimating current weather information of the power plant by interpolation according to a distance between the weather observing station and the power station, calculating a current solar radiation amount of the power plant from the current weather satellite image, the altitude angle of the present sun and the azimuth of the current sun, Calculating a probability distribution of an appropriate power generation amount according to the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant estimated, estimating a current power generation amount of the power plant, calculating a probability that the current power generation amount appears in the probability distribution, And when the probability is lower than a predetermined reference value, And a step of determining to be in the state.
또한, 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계는, 과거 기상위성 영상, 상기 과거 기상위성 영상의 촬영 시점의 태양의 고도각, 태양의 방위각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 이용하여 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 태양의 방위각을 입력으로 하고, 예측 일사량을 출력으로 하는 함수를 획득하는 단계 및 상기 함수에 상기 현재 기상위성 영상, 상기 현재 태양의 고도각 및 상기 현재 태양의 방위각을 입력하여, 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계를 포함할 수 있다. The step of estimating a current solar radiation amount of the power plant may include a step of estimating a current solar radiation amount of the power plant by using the weather satellite image, the altitude angle of the sun at the time of shooting the past weather satellite image, the azimuth angle of the sun, Acquiring a function of taking an altitude angle and an azimuth angle of the sun as input and outputting a predicted solar irradiance as an output and inputting the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth of the current sun to the function, And estimating a current solar radiation amount of the solar cell.
또한, 상기 적정 발전량의 확률분포를 산출하는 단계는, 태양 에너지를 이용하는 하나 이상의 발전소들의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 함수를 획득하는 단계 및 상기 함수에 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 상기 발전소의 적정 발전량의 확률분포를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.The step of calculating the probability distribution of the appropriate generation amount may include the steps of inputting the weather information and the solar radiation amount as the learning data using the actual generation amount according to the past weather information and the solar radiation amount of one or more power plants using solar energy, Obtaining a function having a probability distribution as an output; and inputting the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant to the function, and calculating a probability distribution of the optimum power generation amount of the power plant.
또한, 상기 함수를 획득하는 단계는, 상기 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 인공신경망을 구성하는 단계, 상기 인공신경망에 상기 학습 데이터를 입력하여 학습을 수행하는 단계 및 상기 학습의 결과로서 상기 함수를 최적화하는 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. The step of acquiring the function may further include the steps of: constructing an artificial neural network that receives the meteorological information and radiation dose as input and outputs a probability distribution of the predicted generation amount; and performs learning by inputting the learning data to the artificial neural network And obtaining at least one parameter that optimizes the function as a result of the learning.
또한, 상기 함수를 획득하는 단계는, 상기 발전소의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 상기 함수의 적어도 하나의 파라미터를 조정하는 단계를 더 포함하고, 상기 확률분포를 산출하는 단계는, 상기 파라미터가 조정된 함수에 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 상기 발전소의 적정 발전량의 확률분포를 산출할 수 있다.The step of acquiring the function further includes the step of adjusting at least one parameter of the function using the measured power generation amount corresponding to the past weather information and the solar radiation amount of the power plant as learning data, , The current weather information and the present solar radiation amount of the power plant can be input to the function whose parameters are adjusted to calculate the probability distribution of the optimum power generation amount of the power plant.
또한, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 단계는, 상기 발전소의 현재 기상정보, 현재 일사량, 현재 발전량 및 상기 발전소의 과거 발전량 이력에 기초하여 상기 이상이 발생한 원인을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of judging that the power plant is in an abnormal state may further include the step of estimating the cause of the abnormality based on the current weather information of the power plant, the current solar radiation amount, the current power generation amount, and the past power generation history of the power plant .
또한, 상기 이상이 발생한 원인을 추정하는 단계는, 하나 이상의 이상원인들의 목록 및 상기 이상원인들을 포함하는 상기 발전소의 과거 이상사례 데이터베이스를 획득하는 단계, 상기 이상사례 데이터베이스를 이용하여, 기상정보, 일사량 및 발전량에 따라 상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 해당하는지 여부를 판단하는 이진 분류 학습을 수행하는 단계, 상기 학습 결과에 기초하여 상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 대한 이상원인 탐지 이진 분류기를 생성하는 단계 및 상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 대한 이상원인 탐지 이진 분류기 및 상기 발전소의 현재 기상정보, 현재 일사량 및 현재 발전량을 이용하여 상기 이상이 발생한 원인을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the cause of the abnormality may further include the steps of: obtaining a past abnormality database of the power plant including a list of one or more abnormality causes and the abnormality causes; And generating a binary classifier for detecting an anomaly cause for each of the one or more anomalous causes based on the learning result, the method comprising the steps of: And estimating a cause of the abnormality by using the binary classifier for detecting an anomaly cause for each of the one or more anomalous causes and the current weather information, the current solar irradiance and the current generated amount of the power plant.
또한, 과거 기상정보 및 일사량의 데이터베이스를 획득하는 단계, 상기 데이터베이스를 클러스터링하여 상기 과거 기상정보 및 일사량의 군집들을 생성하는 단계 및 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량이 상기 군집들 중 어디에 속하는지를 판별하고, 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량이 속하는 군집에 대응하는 기상상황 설명문을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method includes the steps of acquiring a database of past weather information and an amount of solar radiation, clustering the database to generate clusters of the past weather information and the solar radiation amount, and determining whether the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant belong to the clusters And outputting a weather condition statement corresponding to the current weather information of the power plant and the cluster to which the current solar radiation amount belongs.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 서버는, 기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하고, 상기 발전소의 현재 발전량을 획득하는 통신부 및 상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하고, 상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하고, 상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하고, 상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 프로세서를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a server for detecting an abnormality of a power plant using solar energy, comprising: a current weather information acquiring unit for acquiring current weather information and a current weather satellite image observed at a weather station, And estimating the current weather information of the power plant by interpolating the current weather information according to the distance between the weather station and the power plant, calculating the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth of the current sun, Estimating a current solar radiation amount of the power generation plant, calculating a probability distribution of the optimum generation amount according to the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant estimated above, calculating a probability that the current generation amount appears in the probability distribution, If it is determined that the power plant is in an abnormal state Processor.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 시스템은, 상기 발전소의 현재 발전량을 측정하는 발전량 측정장치 및 기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하고, 상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하고, 상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하고, 상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하고, 상기 발전량 측정장치가 측정한 상기 발전소의 현재 발전량을 획득하고, 상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 서버를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a system for detecting an abnormality of a power plant using solar energy, the system comprising: a power generation amount measuring device for measuring a current power generation amount of the power plant; Estimating the current weather information of the power plant by interpolating the current weather information with the distance between the weather station and the power plant, calculating the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth angle of the current sun Estimating a current solar radiation amount of the power plant, calculating a probability distribution of the optimum generation amount according to the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant estimated at the power plant, obtaining the current generation amount of the power plant measured by the power generation amount measurement apparatus, Calculates a probability that the current generation amount appears in the probability distribution, When lower than the predetermined threshold value, and a server in which the power plant is determined to be in the abnormal state.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
태양 에너지를 이용하는 발전소의 발전량은 기상 상태에 큰 영향을 받으므로, 발전량을 관찰하는 것 만으로는 태양 에너지를 이용하는 발전소의 정상가동 여부를 판단하기 어려울 수 있다. 특히, 태양광 발전소는 일반적으로 쉽게 접근하기 어려운 곳에 설치되므로, 고장여부를 빠르게 진단하기 어렵다. It is difficult to judge whether or not the power plant using solar energy can be operated normally by observing the amount of power generation because the power generation amount of the power plant using solar energy is greatly influenced by the weather condition. In particular, solar power plants are generally located in areas that are difficult to access, making it difficult to quickly diagnose faults.
본 발명의 실시 예에 따르면, 태양 에너지를 이용하는 발전소의 상태를 진단하기 위한 추가 장비 없이도 태양 에너지를 이용하는 발전소의 상태를 진단할 수 있다. 따라서, 추가 장비를 구입하기 위한 비용 및 이를 유지보수하기 위한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to diagnose the state of a power plant using solar energy without additional equipment for diagnosing the state of the power plant using solar energy. Therefore, there is an effect that the cost for purchasing additional equipment and the cost for maintenance thereof can be reduced.
또한, 어디서나 쉽게 획득할 수 있는 기상청의 기상정보 및 위성영상을 이용하여 기상상황을 판단하고, 발전소의 이상여부를 감지할 수 있다. In addition, it is possible to judge the weather condition by using the meteorological information and the satellite image of the meteorological office which can be easily acquired anywhere, and to detect the abnormality of the power plant.
발전소의 이상이 의심될 경우, 가능한 이상원인을 제시함으로써 빠르게 대응할 수 있다. 따라서, 발전소의 유지보수가 용이해지고, 발전량을 적정 상태로 유지함으로써 발전소의 수익을 향상할 수 있는 효과가 있다. If an abnormality of a power plant is suspected, it can respond as quickly as possible by presenting the cause as much as possible. Therefore, the maintenance and repair of the power plant can be facilitated, and the power generation amount can be maintained in an appropriate state, thereby improving the profitability of the power plant.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 수평면전일사량을 출력으로 하는 인공신경망을 도시한 도면이다.
도 4는 기상정보 벡터를 입력으로 하고, 베타분포의 평균 및 분산도를 출력으로 하는 인공신경망을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상원인을 추정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따라 현재 기상상황에 대한 설명문을 출력하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 서버를 도시한 구성도이다. 1 is a diagram illustrating a system for detecting anomaly in a power plant using solar energy according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormal state of a power plant using solar energy according to an embodiment.
3 is a view showing an artificial neural network in which a gas-phase satellite image, an altitude angle and an azimuth angle of the sun are input, and a solar radiation amount before the horizontal plane is output.
4 is a diagram showing an artificial neural network in which a weather information vector is input and an average and variance of a beta distribution are output.
5 is a flowchart illustrating a method for estimating an abnormal cause of a power plant using solar energy according to an embodiment.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of outputting a comment about a current weather condition according to an embodiment.
7 is a configuration diagram showing a server according to an embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, Is provided to fully convey the scope of the present invention to a technician, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification and "and / or" include each and every combination of one or more of the elements mentioned. Although "first "," second "and the like are used to describe various components, it is needless to say that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense that is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In addition, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상을 감지하는 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating a system for detecting anomaly in a power plant using solar energy according to an embodiment.
기상 관측소(10 및 20)는 기상청에서 관리하는 기상 관측소일 수 있다. 또한, 기상 관측소(10 및 20)는 사설 기상 관측소일 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다. 기상 관측소(10 및 20)는 기온, 풍속, 강수 및 습도 등을 측정할 수 있다. The
기상 위성(30)은 천리안 기상위성일 수 있으나, 그 외의 어떠한 기상 위성이라도 이용될 수 있다. 일 실시 예에서, 기상 위성(30)은 5가지 파장(채널)의 위성사진을 약 15분 간격으로 전송할 수 있다. The
발전소(100)는 태양열 발전소 또는 태양광 발전소일 수 있다. 발전소(100)에는 발전량을 측정하기 위한 발전량 측정장치(110)가 설치될 수 있다.The
서버(200)는 기상 관측소(10 및 20) 및 기상 위성(30)으로부터 수신한 기상정보 및 기상위성 영상을 이용하여, 발전소(100)의 적정 발전량을 추정할 수 있다. The
서버(200)는 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 방위각을 이용하여 발전소(100)의 현재 일사량을 추정할 수 있다. 서버(200)는 기상 관측소(10 및 20)로부터 수신한 기상정보를 기상 관측소(10 및 20)와 발전소(100) 사이의 거리에 따라 내삽(interpolation)하여 발전소(100)의 현재 기상정보를 추정할 수 있다.The
서버(200)는 추정된 발전소(100)의 기상정보 및 일사량을 이용하여, 발전소(100)의 적정 발전량을 추정할 수 있다. 일 실시 예에서, 서버(200)는 발전소(100)의 적정 발전량의 확률분포를 산출할 수 있다.The
서버(200)는 발전량 측정장치(110)로부터 발전소(100)의 현재 발전량을 획득할 수 있다. 서버(200)는 현재 발전량이 적정 발전량의 확률분포에서 나타날 확률을 산출할 수 있다. 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 서버(200)는 발전소(100)가 이상 상태에 있는 것으로 판단할 수 있다.The
도 2는 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormal state of a power plant using solar energy according to an embodiment.
도 2를 참조하면, 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법은 도 1에 도시된 서버(200)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 도 2의 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법에 대하여 생략된 내용이라 하더라도 도 1의 서버(200)에 대하여 설명된 내용은 도 2의 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법에도 적용될 수 있다.Referring to FIG. 2, a method of detecting an abnormal state of a power plant using solar energy is comprised of steps that are processed in a time-series manner in the
단계 S210에서, 서버(200)는 기상관측소(10 및 20)에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득한다. In step S210, the
기상관측소(10 및 20)에서 관측된 현재 기상정보는 온도, 습도, 기압, 강수량, 일사량, 일조시간, 운량, 풍속 및 풍향 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The present weather information observed at the
기상위성(30)은 5가지 파장(채널)의 위성사진을 약 15분 간격으로 전송할 수 있다. 이로부터 획득되는 현재 기상위성 영상은 적외영상, 가시영상, 수증기영상, 단파적외영상 및 적외강조영상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
단계 S220에서, 서버(200)는 현재 기상정보를 기상관측소(10 및 20)와 발전소(100) 사이의 거리에 따라 내삽하여 발전소(100)의 현재 기상정보를 추정한다.In step S220, the
서버(200)는 발전소(100)가 위치한 장소에서의 기상정보를 획득하기 위하여, 발전소(100)에서 가장 가까운 하나 이상의 기상관측소들(10 및 20)을 찾을 수 있다. 서버(200)는 기상관측소들(10 및 20)로부터 획득한 기상정보를 내삽하여, 발전소(100)가 위치한 장소에서의 기상정보를 획득할 수 있다.The
일 실시 예에서, 서버(200)는 거리 반비례 가중법(Inverse Distance Weighting)을 이용하여 내삽을 수행할 수 있다. 서버(200)는 발전소(100)의 위도 및 경도를 포함하는, 발전소(100)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 서버(200)는 획득하고자 하는 각 기상변수에 대하여, 해당 기상변수를 측정할 수 있는 장비를 갖추고 있는 기상관측소들 중에, 발전소(100)까지의 직선거리(dk)가 가장 가까운 K개의 기상관측소를 선택하여 기상변수(xk)를 획득할 수 있다.In one embodiment, the
서버(200)는 획득된 K개의 기상변수를 이용하여, 발전소(100)의 기상변수값(x)을 다음 수학식 1과 같이 내삽할 수 있다.The
수학식 1에서, wk는 거리에 반비례하는 가중치를 의미한다.In Equation (1), w k denotes a weight inversely proportional to the distance.
서버(200)는 내삽을 통해 필요한 각 기상변수를 획득할 수 있다. 일 실시 예에서, 서버(200)는 일사량을 측정할 수 있는 기상관측소를 선택하여, 내삽을 통해 발전소(100)의 일사량을 획득할 수도 있다.The
단계 S230에서, 서버(200)는 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 발전소(100)의 현재 일사량을 추정한다.In step S230, the
일 실시 예에서, 일사량은 수평면전일사량을 의미할 수 있다.In one embodiment, the solar radiation amount can mean the horizontal solar radiation amount.
서버(200)는 과거 기상위성 영상, 과거 기상위성 영상의 촬영 시점의 태양의 고도각, 태양의 방위각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 이용하여 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 태양의 방위각을 입력으로 하고, 예측 일사량을 출력으로 하는 함수를 획득할 수 있다.The
서버(200)는 획득된 함수에 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각을 입력하여, 발전소(100)의 현재 일사량을 추정할 수 있다.The
일 실시 예에서, 서버(200)는 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 수평면전일사량을 출력으로 하는 인공신경망을 구성할 수 있다. 도 3을 참조하면, 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 수평면전일사량을 출력으로 하는 인공신경망(300)이 도시되어 있다.In one embodiment, the
서버(200)는 일사량을 측정할 수 있는 기상관측소의 과거 일사량 측정 정보를 획득할 수 있다. 서버(200)는 과거 기상위성 영상들을 획득하고, 과거 기상위성 영상들 각각이 촬영된 시점의 태양의 방위각, 고도각 및 실측 일사량을 획득할 수 있다. 서버(200)는 과거 기상위성 영상, 태양의 방위각, 고도각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 하여 인공신경망(300)의 학습을 수행할 수 있다.The
일 실시 예에서, 서버(200)는 확률적 경사 하강(Stochastic Gradient Descent)을 이용하여 인공신경망(300)의 신경망 연결 가중치를 조정할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In one embodiment, the
다른 실시 예에서, 서버(200)는 과거 기상위성 영상, 태양의 방위각, 고도각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 하여 회귀학습에 기초한 다른 기계학습 알고리즘도 이용할 수 있다.In another embodiment, the
단계 S240에서, 서버(200)는 추정된 발전소(100)의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출한다. In step S240, the
서버(200)는 태양 에너지를 이용하는 하나 이상의 발전소들의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 함수를 획득할 수 있다. The
서버(200)는 획득한 함수에 발전소(100)의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 발전소(100)의 적정 발전량의 확률분포를 산출할 수 있다.The
서버(200)는 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 인공신경망을 구성할 수 있다. 서버(200)는 인공신경망에 학습 데이터를 입력하여 학습을 수행하고, 학습의 결과로서 함수를 최적화하는 적어도 하나의 파라미터를 획득할 수 있다.The
일 실시 예에서, 서버(200)는 적정 발전량의 베타분포를 산출할 수 있다. 이 경우, 서버(200)는 딥 베타 회귀(Deep Beta Regression)를 이용하여 적정 발전량의 베타분포를 산출할 수 있다. In one embodiment, the
서버(200)는 복수의 기상변수 및 일사량을 포함하는 기상정보 벡터를 생성할 수 있다. 기상정보 벡터는 태양의 고도각 및 방위각에 대한 정보를 포함할 수 있다. 서버(200)는 기상정보 벡터를 입력벡터로 하고, 여러 단계의 비선형 변환을 거쳐 베타분포를 출력하는 기계학습 모델을 구성할 수 있다. The
도 4를 참조하면, 기상정보 벡터를 입력으로 하고, 베타분포의 평균 및 분산도를 출력으로 하는 인공신경망(400)을 구성할 수 있다. 인공신경망(400)은 하나의 입력층, 하나의 출력층 및 하나 이상의 은닉층을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4, an artificial neural network 400 may be constructed in which a weather information vector is input and an average and variance of a beta distribution are output. The artificial neural network 400 may include one input layer, one output layer, and one or more hidden layers.
입력벡터는 각 층을 거치면서 변환될 수 있다. 입력층에서 은닉층으로, 그리고 은닉층에서 은닉층으로는 다음 수학식 2와 같이 변환될 수 있다. The input vector can be transformed through each layer. From the input layer to the hidden layer, and from the hidden layer to the hidden layer, as shown in Equation 2 below.
수학식 2에서, hk는 k번째 은닉층의 벡터 값을 의미하고, K는 은닉층의 수를 의미한다. h0는 입력층의 벡터 값을 의미하고, bk는 실수이다. Wk는 각 층에서의 가중치를 의미할 수 있다. In Equation 2, h k denotes the vector value of the k th hidden layer and, K is the number of hidden layer. h 0 denotes the vector value of the input layer, and b k is a real number. W k can be a weight in each layer.
σ()는 딥러닝에서 일반적으로 사용되는 비선형변환들 중 하나일 수 있다. 예를 들어, σ()는 sigmoid, tanh, rectified linear unit 중 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.σ () may be one of the nonlinear transformations commonly used in deep running. For example, sigma () may be sigmoid, tanh, rectified linear unit, but is not limited thereto.
마지막 은닉층에서 출력층으로는 다음 수학식 3과 같이 변환될 수 있다.The final hidden layer to the output layer can be transformed as shown in Equation (3).
수학식 3에서, μ는 베타분포의 평균을 의미하고, Φ는 베타분포의 분산도를 의미한다. 수학식 3에 따르면, μ와 각 파라미터가 적절한 범위를 갖도록 강제될 수 있다. In Equation (3), μ denotes the average of the beta distribution, and Φ denotes the variance of the beta distribution. According to Equation (3), mu and each parameter can be forced to have an appropriate range.
인공신경망(400)의 학습데이터는 다음 수학식 4와 같이 구성될 수 있다.The learning data of the artificial neural network 400 may be configured as shown in Equation (4).
수학식 4에서, xn은 기상정보이고, yn은 발전소(100)의 발전량을 총 발전용량으로 나눈 값이다.In Equation (4), x n is meteorological information, and y n is a value obtained by dividing the power generation amount of the
학습은, 목적함수를 최적화하는 파라미터(Wk, bk, wμ 및 wΦ)값을 결정하는 것을 의미할 수 있다. 학습에는 통상적인 딥 러닝, 인공신경망 또는 기계학습 방법이 이용될 수 있다. Learning may mean determining the values of the parameters (W k , b k , w μ and w Φ ) that optimize the objective function. Normal deep running, artificial neural networks, or machine learning methods can be used for learning.
목적함수는 데이터의 네거티브 로그 우도(Negative Log Likelihood) 및 규칙화(Regularization)항으로 구성될 수 있으며, 목적함수는 최소화되어야 할 수 있다. 목적함수는 다음 수학식 5와 같이 구성될 수 있다.The objective function may consist of negative log likelihood and regularization terms of the data, and the objective function may have to be minimized. The objective function can be constructed as shown in Equation (5).
수학식 5에서, θ는 목적함수를 가장 작게 만드는 값이고, λ는 규칙화가 어느 정도 이루어질지 조절하는 트레이드오프(trade-off) 파라미터로서 사용자가 적절한 값으로 지정할 수 있다. R(θ)는 일반적으로 모든 파라미터를 제곱하여 합한 값일 수 있다. In Equation 5, [theta] is a value that minimizes the objective function, and [lambda] is a trade-off parameter that controls how much the ordering is performed. R (&thetas;) can generally be a sum of all parameters squared.
또한, p()는 다음 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.Further, p () can be defined by the following equation (6).
수학식 6에 따르면, 입력벡터 xn에 대해 베타분포의 파라미터인 μ 및 Φ가 출력되고, 이로부터 만들어지는 베타분포의 확률밀도가 xn에 대한 우도로 정의된다. According to Equation (6), μ and Φ, which are parameters of the beta distribution, are output to the input vector x n , and the probability density of the beta distribution generated from the beta distribution is defined as the likelihood for x n .
일 실시 예에서, 서버(200)는 발전소 각각에 따른 영점조정을 수행할 수 있다. 서버(200)는 전체 발전소의 발전량을 학습 데이터로 이용하여 베타 분포를 산출하므로, 각 발전소별 특징은 반영하지 못한다. 따라서, 각 발전소별로 새로 학습 데이터를 생성하여 다시 학습을 수행하면, 각 발전소별 특징이 반영된 확률분포를 산출할 수 있다. In one embodiment, the
발전소마다 위치, 기후 및 설비 등에 따라 서로 다른 파라미터 세팅이 존재할 수 있다. 따라서, 서버(200)는 각 발전소의 특성을 반영하여 각 발전소마다 서로 상이한 목적함수를 생성할 수 있다.There may be different parameter settings for each plant depending on location, climate and facilities. Therefore, the
예를 들어, 서버(200)는 발전소(100)의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 목적함수의 적어도 하나의 파라미터를 조정할 수 있다. 서버(200)는 파라미터가 갱신된 목적함수에 발전소(100)의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 발전소(100)의 적정 발전량의 확률분포를 산출할 수 있다. For example, the
단계 S250에서, 서버(200)는 발전소(100)의 현재 발전량을 획득한다.In step S250, the
서버(200)는 발전량 측정장치(110)가 측정한 발전소(100)의 발전량을 획득할 수 있다. 발전량 측정장치(110)는 발전소(100)에 별도로 설치된 것일 수도 있고, 발전소(100)가 자체적으로 보유한 것일 수도 있다. The
단계 S260에서, 서버(200)는 현재 발전량이 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 산출된 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 발전소(100)가 이상 상태에 있는 것으로 판단한다.In step S260, the
일 실시 예에서, 서버(200)는 발전소별 영점조정이 완료된 딥 베타 회귀 모델과 입력 데이터 xn 및 실측 발전소 가동률인 yobs 가 주어졌을 때, 발전소가 이상상태에 있을 확률인 pa(yobs; xn)은 다음 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.In one embodiment, given a deep beta regression model with zero point calibration for each plant and input data x n and y obs, which is the actual power plant operation rate, the
수학식 7에서, I(y; μ, Φ)는 베타분포의 누적확률분포(Cumulative Distribution Function)이다. In Equation (7), I (y; [mu], [Phi]) is the cumulative distribution function of the beta distribution.
서버(200)는 pa가 기 설정된 임계값보다 클 경우 발전소가 이상상태에 있는 것으로 판단할 수 있다. The
도 5는 일 실시 예에 따라 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상원인을 추정하는 방법을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a method for estimating an abnormal cause of a power plant using solar energy according to an embodiment.
발전소(100)가 이상 상태에 있는 것으로 판단되는 경우, 서버(200)는 발전소(100)의 현재 기상정보, 현재 일사량, 현재 발전량 및 발전소(100)의 과거 발전량 이력에 기초하여 이상이 발생한 원인을 추정할 수 있다. When it is determined that the
단계 S510에서, 서버(200)는 발전소(100)의 이상원인 데이터베이스를 이용하여 이진 분류 학습을 수행할 수 있다. 서버(200)는 하나 이상의 이상원인들의 목록 및 이상원인들을 포함하는 발전소(100)의 과거 이상사례 데이터베이스를 획득할 수 있다.In step S510, the
서버(200)는 이상사례 데이터베이스를 이용하여, 기상정보, 일사량 및 발전량에 따라 하나 이상의 이상원인들 각각에 해당하는지 여부를 판단하는 이진 분류 학습을 수행할 수 있다. 발전소(100)의 이상원인은 적설, 과열, 파손 또는 통신이상 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The
서버(200)는 이진 분류 학습 결과에 기초하여, 하나 이상의 이상원인들 각각에 대한 이상원인 탐지 이진 분류기를 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 서버(200)는 각 이상원인에 해당하는지 여부를 예/아니오로 판단하는 지지도 벡터 머신(support vector machine)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 서버(200)는 발전소(100)의 현재 기상정보, 현재 일사량 및 현재 발전량을 입력으로 받아, 발전소(100)의 태양광 패널 위에 눈이 쌓였을 가능성을 예/아니오로 출력하는 지지도 벡터 머신을 생성할 수 있다. The
단계 S520에서, 서버(200)는 각 이상원인에 대하여 전문가가 사전에 지정한 규칙의 집합을 이용하여, 각 기상정보에 따른 이상원인의 규칙을 설정할 수 있다. In step S520, the
단계 S530에서, 서버(200)는 발전소(100)가 이상상태에 있다는 것을 판단할 수 있다. 서버(200)는 발전소(100)가 이상상태에 있는 것으로 판단되는 경우, 발전소(100)의 현재 기상정보를 획득할 수 있다. In step S530, the
단계 S540에서, 서버(200)는 단계 S510의 이진분류 학습 결과 및 단계 S520에서 설정한 규칙에 기초하여 이상원인을 추정할 수 있다.In step S540, the
서버(200)는 현재 기상정보가 각 이상원인의 규칙에 해당하는지를 판단할 수 있다. 서버(200)는 현재 기상정보에 대응하는 규칙을 갖는 이상원인들의 목록을 출력할 수 있다. The
서버(200)는 현재 기상정보를 각 이상원인에 대응하는 지지도 벡터 머신에 대입할 수 있다. 서버(200)는 지지도 벡터 머신의 출력이 '예'인 이상원인들의 목록을 출력할 수 있다. The
도 6은 일 실시 예에 따라 현재 기상상황에 대한 설명문을 출력하는 방법을 도시한 흐름도이다. FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of outputting a comment about a current weather condition according to an embodiment.
단계 S610에서, 서버(200)는 과거의 기상정보 및 일사량의 데이터베이스를 획득할 수 있다. In step S610, the
단계 S620에서, 서버(200)는 단계 S610에서 획득한 데이터베이스를 클러스터링하여 과거 기상정보 및 일사량의 군집들을 생성할 수 있다. 일 실시 예에서, 서버(200)는 K-means 클러스터링 알고리즘을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In step S620, the
서버(200)는 각 군집에 대하여, 각 군집의 특징을 나타내는 기상상황 설명문의 데이터베이스를 구축할 수 있다. 기상상황 설명문은 사전에 사람에 의해 입력될 수 있다. 일 실시 예에서, 서버(200)는 각 군집의 특성을 파악하고, 각 군집의 특성을 나타내는 기상상황 설명문을 자동으로 생성할 수도 있다. The
단계 S630에서, 서버(200)는 현재 기상정보 및 일사량에 대응하는 군집을 판단할 수 있다. In step S630, the
단계 S640에서, 서버(200)는 현재 기상정보 및 일사량에 대응하는 군집의 특성을 나타내는 기상상황 설명문을 출력할 수 있다. In step S640, the
도 7은 일 실시 예에 따른 서버를 도시한 구성도이다. 7 is a configuration diagram showing a server according to an embodiment.
도 2에서 설명한 태양 에너지를 이용하는 발전소의 이상 상태를 감지하는 방법은 도 7에 도시된 서버(200)를 제어하는 데 이용될 수 있으며, 도 7에 도시된 서버(200)는 도 2에 도시된 동작을 수행할 수 있다.The method for detecting the abnormal state of the power plant using the solar energy described in FIG. 2 can be used to control the
도 7를 참조하면, 서버(200)는 프로세서(202) 및 통신부(204)를 포함한다. 한편, 도 7에 도시된 서버(200)에는 실시예들과 관련된 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 도 7에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 서버(200)에 더 포함될 수 있음을 당해 기술분야의 통상의 기술자라면 이해할 수 있다.Referring to Fig. 7, the
통신부(204)는 기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하고, 발전소(100)의 현재 발전량을 획득한다.The
프로세서(202)는 현재 기상정보를 기상관측소와 발전소(100) 사이의 거리에 따라 내삽하여 발전소(100)의 현재 기상정보를 추정하고, 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 발전소(100)의 현재 일사량을 추정한다. The processor 202 estimates the current weather information of the
프로세서(202)는 추정된 발전소(100)의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하고, 현재 발전량이 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 발전소(100)가 이상 상태에 있는 것으로 판단한다.The processor 202 calculates a probability distribution of the optimum power generation amount according to the current weather information and the current solar radiation amount of the
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments of the present invention may be embodied directly in hardware, in software modules executed in hardware, or in a combination of both. The software module may be a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), an erasable programmable ROM (EPROM), an electrically erasable programmable ROM (EEPROM), a flash memory, a hard disk, a removable disk, a CD- May reside in any form of computer readable recording medium known in the art to which the invention pertains.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
10: 기상 관측소
20: 기상 관측소
30: 기상 위성
100: 발전소
110: 발전량 측정장치
200: 서버10: Weather station
20: Weather station
30: Weather satellite
100: Power station
110: Power generation measuring device
200: Server
Claims (10)
기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하는 단계;
상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽(interpolation)하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하는 단계;
상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각으로부터 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계;
상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하는 단계;
상기 발전소의 현재 발전량을 획득하는 단계;
상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하는 단계; 및
상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 단계; 를 포함하고,
상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계는,
기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 상기 발전소의 일사량을 출력으로 하는 인공신경망을 구성하는 단계;
과거 기상위성 영상과, 상기 과거 기상위성 영상 촬영 시점에 대응하는 태양의 고도각, 태양의 방위각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 이용하여 상기 인공신경망을 학습시키는 단계; 및
상기 학습된 인공신경망에 상기 현재 기상위성 영상, 상기 현재 태양의 고도각 및 상기 현재 태양의 방위각을 입력하여, 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
In a method for detecting abnormalities in a power plant using solar energy,
Obtaining current weather information and a current weather satellite image observed at a weather station;
Estimating current weather information of the power plant by interpolating the current weather information according to the distance between the weather station and the power station;
Estimating a current solar radiation amount of the power plant from the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth angle of the current sun;
Calculating a probability distribution of an appropriate power generation amount according to the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant estimated;
Obtaining a current generation amount of the power plant;
Calculating a probability that the current generation amount appears in the probability distribution; And
Determining that the power plant is in an abnormal state when the probability is lower than a predetermined reference value; Lt; / RTI >
Wherein estimating a current solar radiation amount of the power plant comprises:
Constructing an artificial neural network having an input of an aerial satellite image, an altitude angle and an azimuth angle of the sun, and an output of solar radiation of the power plant;
Learning the artificial neural network using the past weather satellite image, the altitude angle of the sun corresponding to the time of shooting the past weather satellite image, the azimuth angle of the sun and the actual solar radiation as learning data; And
Estimating a current solar radiation amount of the power plant by inputting the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth angle of the current sun to the learned artificial neural network; / RTI >
태양 에너지를 이용하는 하나 이상의 발전소들의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 함수를 획득하는 단계; 및
상기 함수에 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 상기 발전소의 적정 발전량의 확률분포를 산출하는 단계; 를 포함하는, 방법.
The method according to claim 1, wherein the step of calculating the probability distribution of the appropriate generation amount comprises:
Acquiring a function of inputting weather information and solar radiation as input and outputting a probability distribution of the predicted power generation amount using the actual power generation amount corresponding to the past weather information and the solar radiation of one or more power plants using solar energy as learning data; And
Inputting the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant to the function, and calculating a probability distribution of the optimum power generation amount of the power plant; / RTI >
상기 기상정보 및 일사량을 입력으로 하고, 예측 발전량의 확률분포를 출력으로 하는 인공신경망을 구성하는 단계;
상기 인공신경망에 상기 학습 데이터를 입력하여 학습을 수행하는 단계; 및
상기 학습의 결과로서 상기 함수를 최적화하는 적어도 하나의 파라미터를 획득하는 단계; 를 포함하는, 방법.
4. The method of claim 3, wherein obtaining the function further comprises:
Constructing an artificial neural network having the input of the weather information and the solar radiation amount and outputting the probability distribution of the predicted generation amount as an output;
Performing learning by inputting the learning data to the artificial neural network; And
Obtaining at least one parameter that optimizes the function as a result of the learning; / RTI >
상기 발전소의 과거 기상정보 및 일사량에 따른 실측 발전량을 학습 데이터로 이용하여, 상기 함수의 적어도 하나의 파라미터를 조정하는 단계; 를 더 포함하고,
상기 확률분포를 산출하는 단계는,
상기 파라미터가 조정된 함수에 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량을 입력하여, 상기 발전소의 적정 발전량의 확률분포를 산출하는, 방법.
4. The method of claim 3, wherein obtaining the function further comprises:
Adjusting at least one parameter of the function using actual measured power generation amount corresponding to the past weather information and the solar radiation amount of the power plant as learning data; Further comprising:
Wherein the calculating the probability distribution comprises:
And inputting the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant into the function whose parameters are adjusted so as to calculate a probability distribution of the optimum power generation amount of the power plant.
상기 발전소의 현재 기상정보, 현재 일사량, 현재 발전량 및 상기 발전소의 과거 발전량 이력에 기초하여 상기 이상이 발생한 원인을 추정하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
The method of claim 1, wherein determining that the power plant is in an abnormal state comprises:
Estimating the cause of the abnormality based on the current weather information of the power plant, the current solar radiation amount, the current power generation amount, and the past power generation history of the power plant; ≪ / RTI >
하나 이상의 이상원인들의 목록 및 상기 이상원인들을 포함하는 상기 발전소의 과거 이상사례 데이터베이스를 획득하는 단계;
상기 이상사례 데이터베이스를 이용하여, 기상정보, 일사량 및 발전량에 따라 상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 해당하는지 여부를 판단하는 이진 분류 학습을 수행하는 단계;
상기 학습 결과에 기초하여 상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 대한 이상원인 탐지 이진 분류기를 생성하는 단계; 및
상기 하나 이상의 이상원인들 각각에 대한 이상원인 탐지 이진 분류기 및 상기 발전소의 현재 기상정보, 현재 일사량 및 현재 발전량을 이용하여 상기 이상이 발생한 원인을 추정하는 단계; 를 포함하는, 방법.
7. The method of claim 6, wherein estimating the cause of the abnormality includes:
Obtaining a past abnormal case database of the plant including a list of one or more abnormal causes and the abnormal causes;
Performing binary classification learning by using the abnormal case database to judge whether each of the one or more abnormal causes corresponds to weather information, solar radiation amount, and power generation amount;
Generating an anomaly detection binary classifier for each of the one or more anomalous causes based on the learning result; And
Estimating the cause of the abnormality using the current weather information, the current solar radiation amount, and the current generation amount of the power plant; / RTI >
과거 기상정보 및 일사량의 데이터베이스를 획득하는 단계;
상기 데이터베이스를 클러스터링하여 상기 과거 기상정보 및 일사량의 군집들을 생성하는 단계; 및
상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량이 상기 군집들 중 어디에 속하는지를 판별하고, 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량이 속하는 군집에 대응하는 기상상황 설명문을 출력하는 단계; 를 더 포함하는, 방법.
The method according to claim 1,
Obtaining a database of past weather information and solar radiation;
Clustering the database to generate clusters of past weather information and solar radiation; And
Determining whether the current weather information and the current solar radiation amount of the power plant belong to one of the communities and outputting a weather condition statement corresponding to the current weather information and the current solar radiation amount of the community; ≪ / RTI >
기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하고, 상기 발전소의 현재 발전량을 획득하는 통신부; 및
상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하고, 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 상기 발전소의 일사량을 출력으로 하는 인공신경망을 구성하고, 과거 기상위성 영상과, 상기 과거 기상위성 영상 촬영 시점에 대응하는 태양의 고도각, 태양의 방위각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 이용하여 상기 인공신경망을 학습시키고, 상기 학습된 인공신경망에 상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각을 입력하여, 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하고, 상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하고, 상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 프로세서; 를 포함하는, 서버.
1. A server for detecting abnormalities in a power plant using solar energy,
A communication unit for acquiring the current weather information and the current weather satellite image observed at the weather station and acquiring the current generation amount of the power station; And
Estimating the current weather information of the power plant by interpolating the current weather information according to the distance between the weather station and the power plant, inputting the weather satellite image, the altitude angle and azimuth angle of the sun, And the artificial neural network is learned by using the past weather satellite image, the altitude angle of the sun corresponding to the time of shooting the past weather satellite image, the azimuth angle of the sun and the actual solar radiation as learning data, Estimating a current solar radiation amount of the power plant by inputting the current weather satellite image, the altitude angle of the current sun and the azimuth angle of the current sun to the artificial neural network, and calculating a probability of a proper generation amount according to the current weather information and the present solar radiation amount of the estimated power plant Calculates a probability that the current generation amount appears in the probability distribution, If the probability is below a predetermined threshold value, the processor that the power plant is determined to be in the abnormal state; .
상기 발전소의 현재 발전량을 측정하는 발전량 측정장치; 및
기상관측소에서 관측된 현재 기상정보 및 현재 기상위성 영상을 획득하고, 상기 현재 기상정보를 상기 기상관측소와 상기 발전소 사이의 거리에 따라 내삽하여 상기 발전소의 현재 기상정보를 추정하고, 기상위성 영상, 태양의 고도각 및 방위각을 입력으로 하고, 상기 발전소의 일사량을 출력으로 하는 인공신경망을 구성하고, 과거 기상위성 영상과, 상기 과거 기상위성 영상 촬영 시점에 대응하는 태양의 고도각, 태양의 방위각 및 실측 일사량을 학습 데이터로 이용하여 상기 인공신경망을 학습시키고, 상기 학습된 인공신경망에 상기 현재 기상위성 영상, 현재 태양의 고도각 및 현재 태양의 방위각을 입력하여, 상기 발전소의 현재 일사량을 추정하고, 상기 추정된 상기 발전소의 현재 기상정보 및 현재 일사량에 따른 적정 발전량의 확률분포를 산출하고, 상기 발전량 측정장치가 측정한 상기 발전소의 현재 발전량을 획득하고, 상기 현재 발전량이 상기 확률분포에서 나타날 확률을 산출하고, 상기 확률이 소정의 기준치보다 낮을 경우, 상기 발전소가 이상 상태에 있는 것으로 판단하는 서버; 를 포함하는, 시스템.1. A system for detecting abnormalities in a power plant utilizing solar energy,
A power generation amount measuring device for measuring a current power generation amount of the power plant; And
A current weather information acquisition unit for acquiring current weather information and a current weather satellite image observed at a weather station and estimating current weather information of the power station by interpolating the current weather information according to a distance between the weather station and the power station, An altitude angle and an azimuth angle of the sun, and an output of solar radiation of the power plant as an output, wherein the altitude angle and the azimuth angle of the sun and the actual azimuth angle of the sun Estimating a current solar radiation amount of the power plant by inputting the current weather satellite image, an altitude angle of the current sun and an azimuth angle of the current sun to the learned artificial neural network using the solar radiation amount as learning data, Obtain the probability distribution of the appropriate generation amount according to the current weather information of the power plant and the present solar radiation amount estimated The current power generation amount of the power plant measured by the power generation amount measuring device is obtained and the probability that the current power generation amount appears in the probability distribution is calculated and when the probability is lower than a predetermined reference value, A server to judge; .
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