KR101810071B1 - 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템 - Google Patents

복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템 Download PDF

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KR101810071B1 KR1020160116677A KR20160116677A KR101810071B1 KR 101810071 B1 KR101810071 B1 KR 101810071B1 KR 1020160116677 A KR1020160116677 A KR 1020160116677A KR 20160116677 A KR20160116677 A KR 20160116677A KR 101810071 B1 KR101810071 B1 KR 101810071B1
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power equipment
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박래혁
엄재현
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(주)한산 시피에스
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Abstract

전력 장비 자동제어 시스템을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 결정부; 상기 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 상기 사용 예상 패턴에 기초하여 상기 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성하는 함수 관리부; 상기 결정된 우선 순위에 따라 순차적으로 상기 복수의 전력 장비 각각을 상기 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링하는 스케쥴링부; 및 상기 스케쥴링에 기초하여 상기 복수의 전력 장비 각각을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템{Method for greedy scheduling for a plurality of power equipment and power equipment control system using the method}
본 발명은 스마트 그리드에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템에 관한 것이다.
최근 정보화/사업 사회의 고도화에 따른 전력 소비의 증가로 인하여 전력 예측 수요와 실제 수요의 불균형이 발생하여 이로 인한 전력 수급의 불안이 발생하였다.
이에 따라, 기존 전력망에 정보 기술(IT: Information Technology)을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하며 에너지 효율을 최적화하는 스마트 그리드(Smart Grid) 기술이 대두되고 있다.
이를 통하여, 에너지 정책의 패러다임은 공급 중심에서 벗어나 수요 관리형으로 전환되는 추세이며, 수요 관리(DSM: Demand Side Management), 수요 반응(DR:Demand Response) 등 소비자가 자발적으로 전력 소비 패턴을 변경하도록 하는 활동이 부각되고 있다.
한편, 종래에 수요 반응과 관련된 다양한 알고리즘들이 연구되었으나, 전력 요금 최소화나 피크 부하 최소화만 고려하여 전력 장비들이 엉뚱한 시간에 스케쥴링 되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 10-1584291(등록일자: 2016.01.05, 발명의 명칭: 전력 분배 방법 및 스마트 그리드 시스템)
본 발명의 목적은 전력 장비 사용에 있어서의 사용자의 불편을 최소화하면서도 전력 요금은 최소화할 수 있게 해주는 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 그리디 스케줄링 방법은 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 단계; 상기 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 상기 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성하는 단계; 및 상기 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 상기 복수의 전력 장비 각각을 상기 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 우선 순위를 결정하는 단계는 상기 복수의 전력 장비의 상기 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비가 보다 높은 우선 순위를 가지도록 수행될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 그리디 스케줄링 방법은 상기 우선 순위를 결정하는 단계를 수행하기 전에 소정 기간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링 하는 단계; 상기 모니터링 결과에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출하는 단계; 및 상기 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 상기 사용 예상 패턴을 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 우선 순위를 결정하는 단계는 상기 복수의 전력 장비별로 상기 시간별 사용 확률 값을 제곱한 값을 전체 시간 구간에 대하여 합산하는 단계; 및 상기 합산 값이 큰 순서대로 높은 우선 순위를 가지도록 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 그리디 함수를 생성하는 단계는 실시간 전력 요금, 상기 시간별 사용 확률 값, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량, 상기 사용 예상 패턴에 포함된 상기 시간별 사용 확률 값 및 스케일링 가중치에 기초하여 상기 그리디 함수를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 특정한 시간 구간을 시작 구간으로 하여 상기 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각을 스케쥴링하는 경우에, 상기 그리디 함수를 생성하는 단계는 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 상기 동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제1 요금 함수 및 비동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제2 요금 함수로 구성되는 전력 요금 함수를 산출하는 단계; 상기 제2 요금 함수를 임의의 상수인 변환 상수로 변경하여 수정 전력 요금 함수를 산출하는 단계; 상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 상기 시간별 사용 확률 값을 합산한 만족도 함수를 산출하는 단계; 및 상기 수정 전력 요금 함수와 상기 만족도 함수를 합산하여 상기 그리디 함수를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 그리디 함수는 수학식 5에 의하여 산출될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016088466621-pat00001
여기서, an은 상기 전력 장비를 나타내고, A는 상기 복수의 전력 장비의 전체 집합을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00002
는 시작 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00003
는 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00004
는 스케일링 가중치(
Figure 112016088466621-pat00005
)를 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00006
는 시간별 실시간 전력 요금을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00007
은 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00008
는 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00009
는 변환 상수를 나타냄.
바람직하게는, 상기 스케일링 가중치
Figure 112016088466621-pat00010
는 수학식 6 내지 수학식 8에 의하여 산출될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016088466621-pat00011
[수학식 7]
Figure 112016088466621-pat00012
[수학식8]
Figure 112016088466621-pat00013
바람직하게는, 상기 스케쥴링하는 단계는 제1 축은 복수의 시간 구간을 나타내고 제2 축은 소비 전력량을 나타내는 전력 스케쥴링 맵 상의 적어도 하나의 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비 각각의 소비 전력량을 나타내는 스케쥴 영역을 순차적으로 매핑하는 방식으로 상기 스케쥴링을 수행하고, 동일한 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비의 상기 스케쥴 영역을 중첩하여 매핑하는 경우에는 상기 복수의 전력 장비 각각의 상기 스케쥴 영역의 소비 전력량의 합계가 전력 임계치 미만이되는 정전 방지 조건을 만족하는 경우에만 상기 중첩 매핑을 수행할 수 있다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 결정부; 상기 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 상기 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성하는 함수 관리부; 및 상기 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 상기 복수의 전력 장비 각각을 상기 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링하는 스케쥴링부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 결정부는 상기 복수의 전력 장비의 상기 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비가 보다 높은 우선 순위를 가지도록 수행될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 소정 기간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출한 후, 상기 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 상기 사용 예상 패턴을 생성하는 사용 패턴 관리부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 결정부는 상기 복수의 전력 장비별로 상기 시간별 사용 확률 값을 제곱한 값을 전체 시간 구간에 대하여 합산한 후, 상기 합산 값이 큰 순서대로 높은 우선 순위를 가지도록 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 함수 관리부는 실시간 전력 요금, 상기 시간별 사용 확률 값, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량, 상기 사용 예상 패턴에 포함된 상기 시간별 사용 확률 값 및 스케일링 가중치에 기초하여 상기 그리디 함수를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 특정한 시간 구간을 시작 구간으로 하여 상기 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각을 스케쥴링하는 경우에, 상기 함수 관리부는 상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제1 요금 함수 및 비동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제2 요금 함수로 구성되는 전력 요금 함수를 산출하고, 상기 제2 요금 함수를 임의의 상수인 변환 상수로 변경하여 수정 전력 요금 함수를 산출하고, 상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 상기 시간별 사용 확률 값을 합산한 만족도 함수를 산출한 후, 상기 수정 전력 요금 함수와 상기 만족도 함수를 합산하여 상기 그리디 함수를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 그리디 함수는 수학식 5에 의하여 산출될 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016088466621-pat00014
여기서, an은 상기 전력 장비를 나타내고, A는 상기 복수의 전력 장비의 전체 집합을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00015
는 시작 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00016
는 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00017
는 스케일링 가중치(
Figure 112016088466621-pat00018
)를 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00019
는 시간별 실시간 전력 요금을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00020
은 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00021
는 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00022
는 변환 상수를 나타냄.
바람직하게는, 상기 스케일링 가중치
Figure 112016088466621-pat00023
는 수학식 6 내지 수학식 8에 의하여 산출될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016088466621-pat00024
[수학식 7]
Figure 112016088466621-pat00025
[수학식 8]
Figure 112016088466621-pat00026
바람직하게는, 상기 스케쥴링부는 제1 축은 복수의 시간 구간을 나타내고 제2 축은 소비 전력량을 나타내는 전력 스케쥴링 맵 상의 적어도 하나의 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비 각각의 소비 전력량을 나타내는 스케쥴 영역을 순차적으로 매핑하는 방식으로 상기 스케쥴링을 수행하고, 동일한 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비의 상기 스케쥴 영역을 중첩하여 매핑하는 경우에는 상기 복수의 전력 장비 각각의 상기 스케쥴 영역의 소비 전력량의 합계가 전력 임계치 미만이되는 정전 방지 조건을 만족하는 경우에만 상기 중첩 매핑을 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스케쥴링부는 특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 상기 전력 스케쥴링 맵상에 이미 매핑된 적어도 하나의 다른 전력 장비의 스케쥴 영역과 동일한 시간 구간에 중첩 매핑하게 되는 경우에 상기 정전 방지 조건을 만족하지 못하게 된다고 판단되면, 상기 특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 상기 전력 스케쥴링 맵 상에서 상기 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 가장 가까운 시간 구간에 매핑하거나, 상기 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 시간 구간 중에서 상기 특정한 전력 장비가 선호하는 시간 구간에 매핑할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 상기 스케쥴링에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각을 제어하는 제어부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 전력 장비에 대한 전력 요금과 사용 패턴을 모두 고려하여 전력 장비를 스케쥴링함으로써, 사용자의 불편도를 최소화하면서도 전력 요금을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 수정 전력 요금 함수를 기반으로 하는 그리디 함수를 이용하여 전력 장비를 스케쥴링함으로써, 함수 연산에 있어서의 연산량을 줄일 수 있게 되는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면 정전 방지 조건을 만족하는 경우에 한하여 복수의 전력 장비를 동일한 시간 구간에 스케쥴링함으로써, 복수의 전력 장비가 설치된 장소의 정전을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비의 사용 패턴을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리디 함수 생성 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스케쥴링 맵을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 스케쥴링 맵에 스케쥴 영역을 중첩 매핑하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
단계 110에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정한다.
보다 구체적으로는, 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비의 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비가 보다 높은 우선 순위를 가지도록 우선 순위를 결정할 수 있다. 전력 장비의 사용 예상 패턴에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
이때, 복수의 전력 장비는 설비 장비, 전력 장비, 조명 장비 등 전력을 사용하는 모든 종류의 장비를 포함한다.
단계 120에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성한다.
이때, 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금은 복수의 전력 장비 각각을 특정한 시간 구간에 사용한다고 가정하는 경우에 해당 시간 구간에 대해 실시간으로 변경되는 전력 요금을 반영함으로써, 복수의 전력 장비 각각에 대해 발생할 것으로 예상되는 전력 요금을 합산한 값을 의미한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 그리디 함수를 생성할 때 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금과 전력 장비의 사용 예상 패턴을 모두 고려하기 때문에, 사용자의 전력 장비 사용상의 불편함을 최소화하면서도 전력 요금은 최소화하는 방향으로 전력 장비의 스케쥴링이 가능하게 되는 장점이 있다.
다른 실시예에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 실시간 전력 요금, 시간별 사용 확률 값, 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량, 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량, 사용 예상 패턴에 포함된 시간별 사용 확률 값, 스케일링 가중치 등에 기초하여 그리디 함수를 생성할 수 있다. 그리디 함수를 생성하는 구체적인 동작에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
단계 130에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 그 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 복수의 전력 장비 각각을 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링한다.
보다 구체적으로 설명하면, 전력 장비 자동제어 시스템은 우선 순위가 높은 순서대로 복수의 전력 장비를 나열한 후, 우선 순위가 가장 높은 전력 장비에 대해 스케쥴링을 마친 후, 우선 순위에 따라 차례 차례 다음 순서의 전력 장비에 대한 스케쥴링을 수행하는 방식으로 스케쥴링을 하게 된다. 또한, 전력 장비 자동제어 시스템은 각각의 전력 장비를 스케쥴링 할때, 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 해당 전력 장비의 사용 시간을 스케쥴링하는 방식으로 동작을 수행하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 우선 순위가 높은 전력 장비가 먼저 스케쥴링됨으로써 사용자의 불편함을 고려하게 되고, 전력 장비에 대한 스케쥴은 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간으로 할당함으로써 전력 장비의 예상 전력 요금을 낮출 수 있게 되는 장점이 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
단계 210에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 소정 기간 동안 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링한다.
예컨대, 전력 장비 자동제어 시스템은 일주일에 걸쳐 매일 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예는 이에 한정되지 않고, 일주일보다 짧은 기간 또는 일주일 이상의 장기간 동안 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링할 수 있다.
단계 220에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 그 모니터링 결과에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출한다.
예컨대, 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비 각각에 대한 일주일간의 모니터링 결과를 분석하여, 일주일동안 각각의 시간 구간별로 해당 전력 장비를 사용했던 사용 빈도를 산출한 후, 통계적으로 해당 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값을 산출 할 수 있다. 만일, 일주일 동안 오전 9시에서 오전 11시까지 해당 전력 장비를 가장 자주 사용했다면 오전 9시에서 오전 11시까지의 해당 전력 장비의 사용 빈도에 대한 확률 값이 가장 높을 것이다.
단계 230에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 사용 예상 패턴을 생성한다.
이때, 전체 시간 구간은 하루 24시간에 대해 1시간 단위로 구분될 수도 있고, 10분, 30분 등 보다 세분화된 단위로 구분될 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여 사용 예상 패턴에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비의 사용 예상 패턴을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 도 3(a)에 전력 장비 A의 사용 예상 패턴이 도시되어 있고, 도 3(b)에 전력 장비 B의 사용 예상 패턴이 도시되어 있는데, 각각의 사용 예상 패턴의 가로축은 시간 구간(t)을 나타내고, 세로축은 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값(pmf: Probability Mass Function)을 나타낸다. 예컨대, 전력 장비 A는 설비 장비일 수 있고, 전력 장비 B는 전력 장비일 수 있다.
도 3(a)와 도 3(b)를 비교하면, 도 3(a)의 전력 장비 A는 특정 시간 구간들의 사용 빈도에 대한 확률 값이 높지만, 도 3(b)의 전력 장비 B는 모든 시간 구간들의 사용 빈도에 대한 확률 값이 거의 유사한 값을 가지는 것을 알 수 있다. 이때, 사용 빈도에 대한 확률 값이 높은 시간 구간은 전력 장비의 선호도가 높은 시간 구간으로 볼 수 잇다.
이를 통해, 사용자는 전력 장비 A의 사용에 있어서는 특정 시간 구간에 대한 선호도가 높지만, 전력 장비 B의 사용에 있어서는 특별히 선호하는 사용 시간 구간이 없다고 추정할 수 있으며, 이에 따라 특정 시간 구간에 대해서는 전력 장비 B에 비해 전력 장비 A에 대해 우선적으로 스케쥴링을 해줄 필요가 있음을 알 수 있다.
단계 240에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정한다.
보다 구체적으로는, 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비의 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비에게 보다 높은 우선 순위를 할당할 수 있다.
이때, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 1을 통해 사용 예상 패턴의 집중도를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016088466621-pat00027
이때, Xn은 사용 예산 패턴의 집중도를 나타내고, T는 전체 시간 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00028
는 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값을 나타낸다.
즉, 전력 장비 자동제어 시스템은 복수의 전력 장비별로 시간별 사용 확률 값(
Figure 112017099080143-pat00029
)을 제곱한 값을 전체 시간 구간(T)에 대하여 합산한 후, 그 합산 값이 큰 순서대로 높은 우선 순위를 가지도록 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 3에서는 수학식 1을 적용하면 도 3(a)의 전력 장비 A에 대한 사용 예산 패턴상의 사용 예상 시간의 집중도가 도 3(b)의 전력 장비 B에 대한 사용 예산 패턴상의 사용 예상 시간의 집중도보다 높게 나타날 것이므로, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 A에게 보다 높은 우선 순위를 할당할 것이다.
단계 250에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성한다.
이하에서는 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 그리디 함수 생성 방법을 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그리디 함수 생성 방법을 설명하기 위하여 도시한 흐름도이다.
이때, 전력 장비 자동제어 시스템은 특정한 시간 구간을 시작 구간으로 하여 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간 동안 복수의 전력 장비 각각을 스케쥴링한다고 가정한다. 이와 같이, 장비별 사용 구간을 이용하여 스케쥴링을 하는 이유는 전력 장비별로 수행하는 동작의 특성상 필요로하는 최소 사용 시간이 있으므로, 전력 장비별로 그 장비별 사용 구간에 해당하는 사용 시간만큼을 보장해주기 위한 것이다.
단계 410에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 특정한 시작 구간부터 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제1 요금 함수 및 비동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제2 요금 함수로 구성되는 전력 요금 함수를 산출한다.
예컨대, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 2와 같이 전력 요금 함수를 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016088466621-pat00030
이때,
Figure 112016088466621-pat00031
는 전력 요금 함수를 나타내고, an은 전력 장비를 나타내고, A는 복수의 전력 장비의 전체 집합을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00032
는 시작 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00033
는 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00034
는 시간별 실시간 전력 요금을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00035
은 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량을 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00036
은 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량을 나타내고, T는 전체 시간 구간을 나타낸다.
한편, 수학식 2에서
Figure 112016088466621-pat00037
에 포함된 모든 변수들은 고정된 값이기 때문에, 전력 장비가 어떤 시간 구간에 스케쥴링이 되더라도 변경되지 않는 값이다. 따라서, 이를 임의의 상수로 변환하더라도 무방하다.
예컨대, 전체 시간 구간인 T가 24개의 시간 구간으로 구성되고, 장비별 사용 구간
Figure 112017099080143-pat00038
가 2개의 시간 구간이라면,
Figure 112017099080143-pat00039
은 22로 결정되고,
Figure 112017099080143-pat00040
는 장비별로 고정된 값이므로, 전력 장비가 어떤 시간 구간에 스케쥴링이 되더라도 변경되지 않는 고정된 값인 것을 알 수 있다.
한편, 본 실시예에서의 동작시 소비 전력량
Figure 112016088466621-pat00041
과 비동작시 소비 전력량
Figure 112016088466621-pat00042
는 장비별로 상이할 수도 있으나, 계산의 편의를 위해 일정한 값으로 결정할 수도 있다.
단계 420에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 제2 요금 함수를 임의의 상수인 변환 상수로 변경하여 수정 전력 요금 함수를 산출한다.
이를 수학식을 통해 나타내면 수학식 3과 같이 표시될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016088466621-pat00043
여기서,
Figure 112016088466621-pat00044
는 수정 전력 요금 함수를 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00045
는
Figure 112016088466621-pat00046
를 임의의 상수로 변환하여 생성된 변환 상수를 나타낸다. 이와 같이, 수정 전력 요금 함수를 이용하게 되면 연산량을 다소 줄일 수 있게 되는 효과가 있다.
단계 430에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 시작 구간부터 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 시간별 사용 확률 값을 합산한 만족도 함수를 산출한다.
예컨대, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 4와 같이 만족도 함수를 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112016088466621-pat00047
이때,
Figure 112016088466621-pat00048
는 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값을 나타낸다.
단계 440에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 수정 전력 요금 함수와 만족도 함수를 합산하여 그리디 함수를 생성한다.
예컨대, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 5와 같이 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 산출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016088466621-pat00049
이때,
Figure 112016088466621-pat00050
는 그리디 함수를 나타내고,
Figure 112016088466621-pat00051
는 스케일링 가중치(
Figure 112016088466621-pat00052
)를 나타낸다.
한편, 수학식 5에서
Figure 112016088466621-pat00053
는
Figure 112016088466621-pat00054
의 스케일과
Figure 112016088466621-pat00055
의 스케일간의 차이가 매우 크기 때문에, 이와 같은 스케일 차이를 줄여주기 위해 수학식 5에 적용된 것으로, 수학식 6 내지 수학식 8과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016088466621-pat00056
[수학식7]
Figure 112016088466621-pat00057
[수학식 8]
Figure 112016088466621-pat00058
단계 260에서는, 전력 장비 자동제어 시스템이 그 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 복수의 전력 장비 각각을 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링한다.
이때, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 스케쥴링 맵 상의 적어도 하나의 시간 구간에 복수의 전력 장비 각각의 소비 전력량을 나타내는 스케쥴 영역을 순차적으로 매핑하는 방식으로 스케쥴링을 수행할 수 있는데, 이에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 스케쥴링 맵을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 가로축은 시간 구간(Time)을 나타내고, 세로축은 소비 전력량(Power Consumptioin)을 나타내는 전력 스케쥴링 맵이 도시되어 있다.
도 5에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 A에 대응되는 스케쥴 영역을 전력 스케쥴링 맵에 매핑함으로써 전력 장비 A의 스케쥴링을 하게 되는데, 전력 장비 A의 스케쥴 영역은 가로 방향으로는 전력 장비 A를 사용할 시작 구간부터 전력 장비 A의 장비별 사용 구간에 해당하는 시간 구간만큼 스케쥴링 맵을 점유하고 있고, 세로 방향으로는 전력 장비 A의 소비 전력량에 해당하는 크기만큼 스케쥴링 맵을 점유하고 있는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5 상단의 Blackout이라고 표시된 두꺼운 선은 시스템 정전을 방지하기 위한 전력 임계치를 나타내는데, 전력 장비 자동제어 시스템은 동일한 시간 구간에 복수의 전력 장비들의 스케쥴 영역을 매핑할때, 그 복수의 전력 장비들 각각의 스케쥴 영역의 소비 전력량의 합계가 그 전력 임계치 미만이 되는 정전 방지 조건을 만족하는 경우에만 중첩 매핑하게 된다. 이는, 복수의 전력 장비가 설치된 장소의 정전을 방지하기 위한 것이다.
한편, 특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 전력 스케쥴링 맵에 중첩 매핑하게 될 경우에 정전 방지 조건을 만족하지 못하게 된다면(해당 시간 구간에 매핑된 모든 스케쥴 영역의 소비 전력량 합계가 전력 임계치를 초과하게 된다면), 전력 장비 자동제어 시스템은 그 특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 제거하고 전력 스케쥴링 맵상에 다시 매핑하게 되는데 이에 대해서는 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 전력 스케쥴링 맵에 스케쥴 영역을 중첩 매핑하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 6(a)를 참조하여, 전력 장비 자동제어 시스템이 전력 스케쥴링 맵에 전력 장비들을 중첩 매핑하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
첫 번째 단계에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 A 내지 전력 장비 C의 사용 예상 패턴에 기초하여 전력 장비 A 내지 전력 장비 C의 우선 순위를 전력 장비 A, 전력 장비 B, 전력 장비 C의 순서로 할당한다.
두 번째 단계에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 5의 전력 요금 함수를 최소화하는 시간 구간에 전력 장비 A의 스케쥴 영역을 매핑한다. 이때, 전력 요금 함수에서 고려하는 전력 장비는 전력 장비 A뿐이다.
세 번째 단계에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 5의 전력 요금 함수를 최소화하는 시간 구간에 전력 장비 B의 스케쥴 영역을 매핑한다. 이때, 전력 요금 함수에서는 전력 장비 A와 전력 장비 B를 모두 고려하게 된다.
네 번째 단계에서, 전력 장비 자동제어 시스템은 수학식 5의 전력 요금 함수를 최소화하는 시간 구간에 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 매핑한다. 이때, 전력 요금 함수에서는 전력 장비 A, 전력 장비 B, 전력 장비 C를 모두 고려하게 된다.
하지만, 도 6(a)에 도시된 것과 같이, 전력 장비 C의 스케쥴 영역이 전력 장비 A, 전력 장비 B 각각의 스케쥴 영역과 중첩하여 매핑되게 되는데, 이 경우에는 전력 장비 A 내지 전력 장비 C 각각의 스케쥴 영역의 소비 전력량을 합산한 값이 전력 임계치를 초과하게 되어 정전 방지 조건을 만족하지 못하게 된다.
따라서, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 C의 스케쥴을 조정하여 전력 스케쥴링 맵에 매핑해야 하는데, 이에 대해서는 도 6(b)를 참조하여 설명한다.
도 6(b)를 참조하면, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 C의 스케쥴을 조정하기 위하여, 전력 장비 A 및 전력 장비 B와 모두 중첩되는 시간 구간에 해당하는 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 제거하고, 전력 장비 A의 스케쥴 영역과만 중첩되는 시간 구간에 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 매핑한다. 이를 통해, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 A 내지 전력 장비 C가 설치된 장소의 정전을 방지할 수 있게 된다.
한편, 도 6(a)에서는 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 전력 스케쥴링 맵에 직접 매핑해본 후에 정전 방지 조건을 만족하지 못하는 경우에, 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 다시 매핑하는 것으로 설명하였지만, 다른 실시예에서는 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 전력 스케쥴링 맵에 매핑하게 될 경우에 정전 방지 조건을 만족하지 못할 것으로 예상된다면, 전력 스케쥴링 맵에 직접 매핑하지 않고도 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 다른 시간 구간에 매핑할 수 있다.
한편, 전력 장비 자동제어 시스템은 전력 장비 C의 스케쥴을 조정할때, 전력 장비 C의 스케쥴 영역을 전력 스케쥴링 맵 상에서 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 가장 가까운 시간 구간에 매핑하거나, 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 시간 구간 중에서 전력 장비 C가 선호하는 시간 구간에 매핑할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 결정부(710), 함수 관리부(720) 및 스케쥴링부(730)를 포함한다.
결정부(710)는 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정한다.
함수 관리부(720)는 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 사용 예상 패턴에 기초하여 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성한다.
스케쥴링부(730)는 그 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 복수의 전력 장비 각각을 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링한다.
바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 소정 기간 동안 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링 하고, 모니터링 결과에 기초하여 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출한 후, 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 사용 예상 패턴을 생성하는 사용 패턴 관리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 장비 자동제어 시스템은 결정부(710), 함수 관리부(720), 스케쥴링부(730) 및 제어부(740)를 포함한다.
결정부(810)는 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정한다.
함수 관리부(820)는 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 사용 예상 패턴에 기초하여 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성한다.
스케쥴링부(830)는 그 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 복수의 전력 장비 각각을 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링한다.
제어부(840)는 그 스케쥴링에 기초하여, 복수의 전력 장비 각각을 제어(전원 ON/OFF 등을 포함)한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(840)는 복수의 전력 장비와의 유무선 통신을 통해 제어 이력 및 관리 이력 등을 송수신할 수 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 전력 장비 자동제어 시스템을 위한 그리디 스케줄링 방법에 있어서,
    소정 기간 동안 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링 하는 단계;
    상기 모니터링 결과에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출하는 단계;
    상기 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 사용 예상 패턴을 생성하는 단계;
    상기 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 단계;
    상기 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 상기 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성하는 단계; 및
    상기 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 상기 복수의 전력 장비 각각을 상기 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리디 스케줄링 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 우선 순위를 결정하는 단계는
    상기 복수의 전력 장비의 상기 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비가 보다 높은 우선 순위를 가지도록 수행되는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 우선 순위를 결정하는 단계는
    상기 복수의 전력 장비별로 상기 시간별 사용 확률 값을 제곱한 값을 전체 시간 구간에 대하여 합산하는 단계; 및
    상기 합산 값이 큰 순서대로 높은 우선 순위를 가지도록 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리디 스케줄링 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 그리디 함수를 생성하는 단계는
    실시간 전력 요금, 상기 시간별 사용 확률 값, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량, 상기 사용 예상 패턴에 포함된 상기 시간별 사용 확률 값 및 스케일링 가중치에 기초하여 상기 그리디 함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    특정한 시간 구간을 시작 구간으로 하여 상기 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각을 스케쥴링하는 경우에,
    상기 그리디 함수를 생성하는 단계는
    상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제1 요금 함수 및 비동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제2 요금 함수로 구성되는 전력 요금 함수를 산출하는 단계;
    상기 제2 요금 함수를 임의의 상수인 변환 상수로 변경하여 수정 전력 요금 함수를 산출하는 단계;
    상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 상기 시간별 사용 확률 값을 합산한 만족도 함수를 산출하는 단계; 및
    상기 수정 전력 요금 함수와 상기 만족도 함수를 합산하여 상기 그리디 함수를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 그리디 함수는 수학식 5에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
    [수학식 5]
    Figure 112017099080143-pat00059

    여기서, an은 상기 전력 장비를 나타내고, A는 상기 복수의 전력 장비의 전체 집합을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00060
    는 시작 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00061
    는 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00062
    는 스케일링 가중치(
    Figure 112017099080143-pat00063
    )를 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00064
    는 시간별 실시간 전력 요금을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00065
    은 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00066
    는 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00067
    는 변환 상수를 나타내는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스케일링 가중치
    Figure 112016088466621-pat00068
    는 수학식 6 내지 수학식 8에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
    [수학식 6]
    Figure 112016088466621-pat00069

    [수학식 7]
    Figure 112016088466621-pat00070

    [수학식8]
    Figure 112016088466621-pat00071
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 스케쥴링하는 단계는
    제1 축은 복수의 시간 구간을 나타내고 제2 축은 소비 전력량을 나타내는 전력 스케쥴링 맵 상의 적어도 하나의 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비 각각의 소비 전력량을 나타내는 스케쥴 영역을 순차적으로 매핑하는 방식으로 상기 스케쥴링을 수행하고,
    동일한 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비의 상기 스케쥴 영역을 중첩하여 매핑하는 경우에는 상기 복수의 전력 장비 각각의 상기 스케쥴 영역의 소비 전력량의 합계가 전력 임계치 미만이 되는 정전 방지 조건을 만족하는 경우에만 상기 중첩 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 그리디 스케쥴링 방법.
  10. 소정 기간 동안 복수의 전력 장비 각각의 사용 패턴을 모니터링 하고, 상기 모니터링 결과에 기초하여 상기 복수의 전력 장비 각각에 대하여 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 산출한 후, 상기 시간 구간별 사용 확률 값을 전체 시간 구간에 대하여 표시한 상기 사용 예상 패턴을 생성하는 사용 패턴 관리부;
    상기 복수의 전력 장비 각각의 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 결정부;
    상기 복수의 전력 장비에 대한 예상 전력 요금 및 상기 사용 예상 패턴에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비의 스케쥴링에 이용되는 그리디 함수를 생성하는 함수 관리부; 및
    상기 결정된 우선 순위에 따라, 순차적으로 상기 복수의 전력 장비 각각을 상기 그리디 함수의 결과 값을 최소화하는 시간 구간에 스케쥴링하는 스케쥴링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 결정부는
    상기 복수의 전력 장비의 상기 사용 예상 패턴상에서 사용 예상 시간 구간이 특정 시간 구간에 보다 집중되어 있는 전력 장비가 보다 높은 우선 순위를 가지도록 수행되는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  12. 삭제
  13. 제10 항에 있어서,
    상기 결정부는
    상기 복수의 전력 장비별로 상기 시간별 사용 확률 값을 제곱한 값을 전체 시간 구간에 대하여 합산한 후, 상기 합산 값이 큰 순서대로 높은 우선 순위를 가지도록 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 우선 순위를 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 함수 관리부는
    실시간 전력 요금, 상기 시간별 사용 확률 값, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량, 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하지 않는 경우의 시간당 소비 전력량인 비동작시 소비 전력량, 상기 사용 예상 패턴에 포함된 상기 시간별 사용 확률 값 및 스케일링 가중치에 기초하여 상기 그리디 함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  15. 제10 항에 있어서,
    특정한 시간 구간을 시작 구간으로 하여 상기 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간 동안 상기 복수의 전력 장비 각각을 스케쥴링하는 경우에,
    상기 함수 관리부는
    상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제1 요금 함수 및 비동작시 소비 전력량에 대응되는 예상 전력 요금을 합산한 제2 요금 함수로 구성되는 전력 요금 함수를 산출하고, 상기 제2 요금 함수를 임의의 상수인 변환 상수로 변경하여 수정 전력 요금 함수를 산출하고, 상기 시작 구간부터 상기 장비별 사용 구간 동안 스케쥴링되는 모든 전력 장비에 대하여 상기 시간별 사용 확률 값을 합산한 만족도 함수를 산출한 후, 상기 수정 전력 요금 함수와 상기 만족도 함수를 합산하여 상기 그리디 함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  16. 제10 항에 있어서,
    상기 그리디 함수는 수학식 5에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
    [수학식 5]
    Figure 112017099080143-pat00072

    여기서, an은 상기 전력 장비를 나타내고, A는 상기 복수의 전력 장비의 전체 집합을 나타내고, t는 시간 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00073
    는 시작 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00074
    는 복수의 전력 장비별로 미리 결정된 사용 시간 구간인 장비별 사용 구간을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00075
    는 스케일링 가중치(
    Figure 112017099080143-pat00076
    )를 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00077
    는 시간별 실시간 전력 요금을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00078
    은 상기 복수의 전력 장비 각각이 동작하는 경우의 시간당 소비 전력량인 동작시 소비 전력량을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00079
    는 상기 복수의 전력 장비 각각에 대한 시간 구간별 사용 빈도에 대한 확률 값인 시간별 사용 확률 값을 나타내고,
    Figure 112017099080143-pat00080
    는 변환 상수를 나타내는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 스케일링 가중치
    Figure 112017099080143-pat00081
    는 수학식 6 내지 수학식 8에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
    [수학식 6]
    Figure 112017099080143-pat00082

    [수학식 7]
    Figure 112017099080143-pat00083

    [수학식 8]
    Figure 112017099080143-pat00084
  18. 제10 항에 있어서,
    상기 스케쥴링부는
    제1 축은 복수의 시간 구간을 나타내고 제2 축은 소비 전력량을 나타내는 전력 스케쥴링 맵 상의 적어도 하나의 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비 각각의 소비 전력량을 나타내는 스케쥴 영역을 순차적으로 매핑하는 방식으로 상기 스케쥴링을 수행하고,
    동일한 시간 구간에 상기 복수의 전력 장비의 상기 스케쥴 영역을 중첩하여 매핑하는 경우에는 상기 복수의 전력 장비 각각의 상기 스케쥴 영역의 소비 전력량의 합계가 전력 임계치 미만이되는 정전 방지 조건을 만족하는 경우에만 상기 중첩 매핑을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 스케쥴링부는
    특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 상기 전력 스케쥴링 맵상에 이미 매핑된 적어도 하나의 다른 전력 장비의 스케쥴 영역과 동일한 시간 구간에 중첩 매핑하게 되는 경우에 상기 정전 방지 조건을 만족하지 못하게 된다고 판단되면,
    상기 특정한 전력 장비의 스케쥴 영역을 상기 전력 스케쥴링 맵 상에서 상기 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 가장 가까운 시간 구간에 매핑하거나, 상기 정전 방지 조건을 만족시킬 수 있는 시간 구간 중에서 상기 특정한 전력 장비가 선호하는 시간 구간에 매핑하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
  20. 제10 항에 있어서,
    상기 스케쥴링에 기초하여, 상기 복수의 전력 장비 각각을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 장비 자동제어 시스템.
KR1020160116677A 2016-09-09 2016-09-09 복수의 전력 장비를 위한 그리디 스케줄링 방법 및 이를 이용한 전력 장비 자동제어 시스템 KR101810071B1 (ko)

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Citations (2)

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JP2011254586A (ja) 2010-05-31 2011-12-15 Eneres Corp 電力需要管理装置および電力需要管理システム
KR101601384B1 (ko) * 2010-10-07 2016-03-08 베에스하 하우스게랫테 게엠베하 연계된 데이터 망을 갖는 전기 에너지 공급망을 위한 제어기를 갖는 가전 제품 및 상기 에너지 공급망에서 가전 제품의 제어기를 동작시키기 위한 방법

Patent Citations (2)

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Title
김태완 외 2명,"수요 반응에서 가정용 전력기계의 최적화된 스케쥴링 기법", 한국통신학회논문지 35(9), 2010.9, 1407-1415 (9 pages)

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