KR101875329B1 - Forecasting apparatus and method for power consumption - Google Patents

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KR101875329B1
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power
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power load
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learning data
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성단근
배국열
장한승
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한국과학기술원
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한국남동발전 주식회사
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    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
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    • Y04S10/54

Abstract

Provided is a power prediction apparatus implemented by a processor. The power prediction apparatus can comprise: a selection part selecting a first prediction model among K power load prediction models based on a power usage pattern for a selected electronic device; and a prediction part predicting a power consumption of a customer after a predetermined time by using the selected first prediction model.

Description

전력 사용량 예측 장치 및 방법{FORECASTING APPARATUS AND METHOD FOR POWER CONSUMPTION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power consumption estimating apparatus,

이하의 설명은 전력 사용량 예측 장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 마이크로그리드(microgrid)에 적용되는 전력 사용량 예측 장치 및 방법에 연관된다.The following discussion relates to an apparatus and method for predicting power usage, and more particularly to an apparatus and method for predicting power usage applied to a microgrid.

전력 공급자와 수용자 사이의 양방향 통신을 지원하는 스마트 미터(smart meter)와 무선 통신을 통해 원격에서 전기 사용량을 제어하는 스마트 플러그(smart plug) 등의 IoT(Internet of Things) 기반 센서들이 보급됨에 따라 개별적인 전력 수용가 및 전력 기기 각각의 전력 사용량에 관한 데이터 획득이 가능해지고 있다. 위와 같은 수집된 전력 데이터를 효과적으로 이용하여 소규모 전력 부하에 맞는 전력 사용량을 미리 예측하여 전력 시스템 전반의 안정도와 균형 유지를 높이는 방안에 대한 필요성이 증가하고 있는 실정이다.As the Internet of Things (IoT) -based sensors, such as smart meters that support bi-directional communication between power suppliers and listeners, and smart plugs that control electricity usage remotely via wireless communications, have become popular, It is becoming possible to acquire data on power consumption of each electric power consumer and electric power equipment. There is a growing need for measures to improve the overall stability and balance of the power system by predicting the amount of power used for small-scale power loads by effectively utilizing the collected power data.

오늘날 대부분의 전력 부하 예측 기술은 광역의 대규모 전력 부하를 대상으로 하여 개발되고 있다. 현재의 기술 수준으로 소규모의 전력 부하 예측은 대상 전력 부하의 소비 형태의 높은 변동성과 복잡도로 인해 낮은 정확도를 나타내고 있는 실정이다.Most of today's power-load prediction technologies are being developed for large-scale power loads in the wide area. At the current level of technology, small-scale power-load predictions show low accuracy due to high variability and complexity of the consumption form of the target power load.

대한민국 등록특허 제10-1588851호 (공고일자 2016년 1월 28일)는 건물 등의 부하별 수요 전력을 예측하는 과정에서 건물 등이 갖는 구조적 특징, 건물 내외 상황 정보, 부하별 에너지 소비 특성, 과거 부하별 소비 전력 정보 등을 반영하여 오차를 보정하는 기술에 관한 것이다.Korean Patent No. 10-1588851 (January 28, 2016) discloses the structural characteristics of a building, the information on the inside and outside of a building, the characteristics of energy consumption by loads, Power consumption information for each load, and the like. 또한, 대한민국 등록특허 제10-1678857호 (공고일자 2016년 11월 23일)는 특정 마이크로그리드의 부족 또는 여유 전력량을 산출하여, 해당 마이크로그리드의 발전 가능 용량과 주변 마이크로그리드의 부족 전력량을 비교하여 전력의 일부를 공유하는 기술에 관한 것이다.Korean Patent No. 10-1678857 (published on Nov. 23, 2016) calculates a shortage or a surplus power amount of a specific micro grid and compares the power generation capacity of the micro grid with the power shortage amount of the surrounding micro grid Lt; RTI ID = 0.0 > sharing power. ≪ / RTI >

일측에 따르면, 프로세서로 구현되는 전력 예측 장치가 제공된다. 상기 전력 예측 장치는 선택된 전자 기기에 관한 전력 사용 패턴에 기초하여 K 개의 전력 부하 예측 모델 - 단 K는 자연수임 - 중 제1 예측 모델을 선택하는 선택부 및 상기 선택된 제1 예측 모델을 이용하여 소정 시간 이후의 수용가의 전력 사용량을 예측하는 예측부를 포함할 수 있다.According to one aspect, a power prediction apparatus implemented by a processor is provided. Wherein the power prediction apparatus includes a selection unit that selects a first prediction model among K power load prediction models and K is a natural number based on a power usage pattern of the selected electronic device, And a prediction unit for predicting a power consumption of the customer after the time.

일실시예에 따르면, 상기 선택부는 상기 전자 기기에 관한 전력 사용량의 피크값이 존재하는 시간 구간에 따라 상기 제1 예측 모델을 선택할 수 있다.According to an embodiment, the selector may select the first prediction model according to a time interval in which a peak value of the power usage amount with respect to the electronic apparatus exists.

다른 일실시예에 따르면, 상기 선택부는 상기 전자 기기에 관한 소정 시간 동안의 평균 전력 사용량이 존재하는 전력 구간에 따라 상기 제1 예측 모델을 선택할 수 있다.According to another embodiment, the selector may select the first prediction model according to an electric power interval in which an average power consumption for a predetermined time period is present with respect to the electronic apparatus.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델은 상기 전자 기기의 전력 사용 패턴에 따라 K 개로 클러스터링된 학습 데이터를 이용하여 기계 학습되고, 상기 학습 데이터는 소정의 측정 주기에 따른 복수의 수용가의 전력 사용량을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 K는 시험 데이터를 통해 계산된 예측 정확도가 소정의 임계치 이상이 되도록 크기가 결정되고, 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델은 결정된 K 개에 대응하는 클러스터링된 학습 데이터를 이용하여 기계 학습될 수 있다.According to another embodiment, the K power load prediction models are machine-learned using K pieces of learning data clustered according to the power usage pattern of the electronic device, and the learning data is divided into a plurality of And may include power consumption of the customer. More specifically, the K is sized such that the predicted accuracy calculated through the test data is greater than or equal to a predetermined threshold value, and the K power load prediction models are computed using the clustered learning data corresponding to the determined K, .

다른 일측에 따르면, 전력 예측 방법이 제공된다. 상기 전력 예측 방법은 학습 데이터에 기초하여 전력 부하와 임계치 이상의 상관 계수(correlation coefficient)를 갖는 전자 기기를 식별하는 단계 및 상기 식별된 전자 기기에 기초하여 기설정된 측정 주기를 따르는 상기 학습 데이터를 K 개의 클러스터로 할당하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect, a power prediction method is provided. The power prediction method comprising the steps of: identifying an electronic device having a correlation coefficient equal to or greater than a threshold value, based on learning data; and determining the learning data according to a predetermined measurement period on the basis of the identified electronic device as K Cluster into a cluster.

일실시예에 따르면, 상기 전력 예측 방법은 상기 K 개의 클러스터 각각에 대응하는 학습 데이터를 이용하여 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 K는 시험 데이터를 통해 계산된 각각의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도가 소정의 임계치 이상이 되도록 크기가 결정될 수 있다.According to an embodiment, the power prediction method may further include generating K power load prediction models using learning data corresponding to each of the K clusters, The magnitude can be determined such that the prediction accuracy of the power load prediction model becomes a predetermined threshold value or more.

다른 일실시예에 따르면, 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계는 수용가의 전력 부하 변동성에 따른 예측 주기를 이용하여 반복적으로 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 수용가는 상기 생성된 전력 부하 예측 모델이 적용되는 수용가를 나타낼 수 있다.According to another embodiment, the step of generating the K power load prediction models includes repeatedly generating the K power load prediction models using a prediction period according to the power load variability of the customer, May represent the customer to which the generated power load prediction model is applied.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계는 제1 예측 주기에 따라 생성된 K 개의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도를 계산하고, 상기 계산된 예측 정확도에 따라 변경된 제2 예측 주기를 이용하여 반복적으로 새로운 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to yet another embodiment, the step of generating the K power load prediction models may include calculating a prediction accuracy of K power load prediction models generated according to a first prediction period, And generating new K power load prediction models repeatedly using the two prediction periods.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전력 예측 방법은 상기 전력 부하 예측 모델이 적용되는 수용가의 전력 부하 변동성에 따라 측정 주기를 설정하는 단계 및 상기 기설정된 측정 주기에 따라 복수의 수용가의 전력 사용량에 관한 학습 데이터를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.According to another embodiment, the power prediction method may further include setting a measurement period in accordance with a power load variability of a customer to which the power load prediction model is applied, And collecting the learning data.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 측정 주기를 설정하는 단계는 제1 측정 주기에 따라 수집된 학습 데이터에 대응하는 K 개의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도를 계산하고, 상기 계산된 예측 정확도에 따라 제2 측정 주기를 새롭게 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another embodiment, the step of setting the measurement period includes calculating a prediction accuracy of K power load prediction models corresponding to learning data collected according to a first measurement period, 2 measurement period may be newly set.

또 다른 일실시예에 따르면, 상기 전자 기기를 식별하는 단계는 특정 수용가에 연관되는 학습 데이터에서 우선 순위가 높은 순서대로 소정 범위 내에 존재하는 복수의 전자 기기를 식별하는 단계를 포함할 수 있다.According to yet another embodiment, identifying the electronic device may include identifying a plurality of electronic devices that are within a predetermined range in order of priority from the learning data associated with a particular customer.

도 1은 전력 부하 예측 모델을 생성하는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 2a 및 도 2b는 전력 부하와 전자 기기가 갖는 상관 관계를 계산하는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 3은 전력 부하 예측 모델을 생성하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 전력 예측 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 일실시예에 따른 전력 예측 장치가 K 개의 전력 부하 예측 모델 중 제1 예측 모델을 선택하는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 6은 상기 전력 예측 장치가 전력 사용량을 예측하는 과정을 설명하는 예시도이다.
도 7은 다른 일실시예에 따른 전력 예측 장치가 예측 정확도에 기초하여 예측 주기 및 데이터 측정 주기를 조절하는 과정을 설명하는 흐름도이다.
1 is an exemplary diagram illustrating a process of generating a power load prediction model.
2A and 2B are diagrams for explaining a process of calculating a correlation between a power load and an electronic device.
3 is a flow chart illustrating a method for generating a power load prediction model.
4 is a block diagram showing a power prediction apparatus.
5 is a diagram illustrating a process of selecting a first prediction model among K power load prediction models according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram illustrating a process of predicting the amount of power used by the power prediction apparatus.
7 is a flowchart illustrating a process of adjusting a prediction period and a data measurement period based on prediction accuracy, according to another embodiment of the present invention.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of embodiments are set forth for illustration purposes only and may be embodied with various changes and modifications. Accordingly, the embodiments are not intended to be limited to the specific forms disclosed, and the scope of the disclosure includes changes, equivalents, or alternatives included in the technical idea.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first or second, etc. may be used to describe various elements, but such terms should be interpreted solely for the purpose of distinguishing one element from another. For example, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, although other elements may be present in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.

용어의 설명Explanation of Terms

이하의 설명에서 수용가(consumer)는 자신이 사용할 목적으로 전기를 구입하는 고객을 나타낼 수 있다. 이를테면, 수용가는 전력의 이용 형태에 따라 일반 수용가, 업무용 수용가 및 산업용 수용가 등으로 구분될 수 있다. 수용가의 예시로서 마이크로그리드가 존재할 수 있다.In the following description, a consumer may represent a customer purchasing electricity for his or her intended use. For example, the consumer can be classified into general consumer, business consumer, and industrial consumer depending on the usage type of electric power. An example of a consumer may be a microgrid.

마이크로그리드(microgrid)는 광역적 전력 시스템으로부터 분리된 독립 분산 전원을 나타낸다. 구체적으로, 마이크로그리드는 소규모 지역 내에서 전력을 자급 자족할 수 있도록 태양광, 풍력 등의 신재생 에너지원과 에너지 저장 장치가 복합된 차세대 전력 체계를 의미한다. 본 실시예에 따른 전력 예측 장치는 각각의 마이크로그리드의 전력 사용량을 예측하는데 이용될 수 있다.The microgrid represents an independent distributed power source separate from the global power system. Specifically, the micro grid refers to a next-generation power system that is a combination of renewable energy sources such as solar and wind power and energy storage devices so that electricity can be self-sufficient in a small area. The power prediction apparatus according to the present embodiment can be used to predict the power consumption of each microgrid.

기계 학습(machine learning)은 데이터의 생성 양, 주기, 형식 등이 다양한 빅데이터를 이용하여 미래를 예측하는 기술을 나타낸다. 오늘날, 비교사 학습(unsupervised learning)의 예로서 이용되는 K-평균(K-means) 알고리즘, 자기조직화지도(SOM: Self Organizing Map) 알고리즘 및 SVM(Support Vector Machine) 알고리즘 등과 같은 다양한 형태의 알고리즘이 이용될 수 있다.Machine learning represents a technology for predicting the future by using various types of data such as amount, cycle, and format of data. Today, various types of algorithms, such as K-means, Self Organizing Map (SOM) and Support Vector Machine (SVM) algorithms, which are used as examples of unsupervised learning, Can be used.

도 1은 전력 부하 예측 모델을 생성하는 과정을 설명하는 예시도이다. 도 1을 참조하면, 일실시예에 따라 전력 예측 장치가 전력 부하 예측 모델을 생성하는 과정이 도시된다. 전력 예측 장치는 데이터 전처리 단계(110), 데이터 클러스터링 단계(120) 및 기계 학습 단계(130)를 수행하여 각각의 클러스터에 대응하는 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다.1 is an exemplary diagram illustrating a process of generating a power load prediction model. Referring to FIG. 1, a process by which a power prediction apparatus generates a power load prediction model according to an embodiment is illustrated. The power predictor may perform a data preprocessing step 110, a data clustering step 120 and a machine learning step 130 to generate a power load prediction model corresponding to each cluster.

본 실시예에 따른 전력 예측 장치는 각각의 수용가에 관한 부하의 변동성을 계산할 수 있다. 부하의 변동성은 전력 사용량의 평균 예측값에 대한 전력 사용량의 실제 변화량의 비율로 정의될 수 있다. 부하의 변동성이 계산되는 과정에 대한 구체적인 설명은 이하에서 추가될 도면과 함께 자세하게 기재될 것이다. 단계(110)에서 전력 예측 장치는 부하의 변동성에 따라 전력 부하 예측 모델을 생성하는 예측 주기 및 학습 데이터의 측정 주기를 설정할 수 있다. 또한, 단계(110)에서 전력 예측 장치는 전력 부하와 임계치 이상의 상관 관계를 갖는 전자 기기를 식별할 수 있다.The power prediction apparatus according to the present embodiment can calculate the variability of the load with respect to each customer. The variability of the load can be defined as the ratio of the actual variation of the power usage to the average predicted value of the power usage. A detailed description of the process in which the variability of the load is calculated will be described in detail below with reference to the drawings to be added. In step 110, the power prediction apparatus can set a prediction cycle for generating the power load prediction model and a measurement cycle of the learning data according to the variability of the load. Further, at step 110, the power prediction apparatus can identify an electronic device having a correlation with the power load that is equal to or greater than a threshold value.

단계(120)에서 전력 예측 장치는 식별된 전자 기기에 관한 전력 사용량 데이터에 기반하여 전체 학습 데이터 집합을 K 개의 클러스터로 각각 할당할 수 있다. 이에 따라, 전력 예측 장치는 단계(130)에서 할당된 K 개의 클러스터를 이용하여 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다. 이하에서는 각각의 단계(110, 120, 130)들 별로 전력 예측 장치에 의해 수행되는 구체적인 과정들이 보다 자세하게 설명될 것이다.In step 120, the power prediction apparatus may allocate the entire learning data set to K clusters based on the power usage data on the identified electronic devices. Accordingly, the power prediction apparatus can generate a power load prediction model using the K clusters allocated in step 130. [ Hereinafter, specific processes performed by the power prediction apparatus for each of the steps 110, 120, and 130 will be described in more detail.

데이터 전처리 과정Data preprocessing process

단계(110)에서 전력 예측 장치는 로우 데이터를 이용하여 전력 부하와 전자 기기가 갖는 상관 관계를 계산할 수 있다. 일실시예로서, 로우 데이터는 복수의 수용가에 관한 시간에 따른 전력 부하 데이터를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 로우 데이터는 복수의 마이크로그리드에 관한 시간에 따른 전력 부하 데이터를 포함할 수 있다. 뿐만 아니고, 로우 데이터는 각각의 전자 기기에 따른 전력 부하 데이터를 포함할 수 있다. 예시적으로, 로우 데이터는 제1 전자 기기에 의해 발생한 전력 소모량이 시간에 따라 어떻게 변하는지 및 제2 전자 기기에 의해 발생한 전력 소모량이 시간에 따라 어떻게 변하는지 등을 나타내는 데이터일 수 있다.In step 110, the power predictor may calculate the correlation between the power load and the electronic device using the raw data. In one embodiment, the raw data may represent power load data over time for a plurality of consumers. More specifically, the row data may include power load data over time for a plurality of micro-grids. In addition, the row data may include power load data for each electronic device. Illustratively, the low data may be data indicating how the amount of power consumption generated by the first electronic device varies with time, and how the amount of power consumption generated by the second electronic device varies with time.

다른 일실시예로서, 전력 예측 장치는 전력 부하 데이터를 제공하는 센서로부터 상기 로우 데이터를 획득할 수 있다. 예시적으로, 상기 센서는 스마트 미터 또는 스마트 플러그 중 어느 하나일 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 전력 예측 장치는 지정된 전력 관리 서버로부터 상기 로우 데이터를 획득할 수 있다.In another embodiment, the power prediction device may obtain the raw data from a sensor that provides power load data. Illustratively, the sensor may be either a smart meter or a smart plug. In yet another embodiment, the power prediction device may obtain the raw data from a designated power management server.

도 2a 및 도 2b는 전력 부하와 전자 기기가 갖는 상관 관계를 계산하는 과정을 설명하는 예시도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 시간에 따른 전력 사용량을 도시하는 두 개의 그래프가 도시된다. 두 개의 그래프의 X 축은 시간(분)을 나타내고, Y 축은 전력(kW)를 나타낸다. 도 2a를 참조하면, 특정 시간대에 연관되는 전체 전력 사용량(211) 및 제1 전자 기기에 의한 전력 사용량(212)이 도시된다. 보다 구체적으로, 특정 시간대(ex. 약 0분에서부터 약 350분까지 및 약 800분에서부터 약 1450분까지 등)에서는 전체 전력 사용량(211)과 제1 전자 기기에 의한 전력 사용량(212)이 유사한 형태를 나타낸다.2A and 2B are diagrams for explaining a process of calculating a correlation between a power load and an electronic device. Referring to Figures 2A and 2B, there are two graphs illustrating power usage over time. The X-axis of the two graphs represents time (minutes), and the Y-axis represents power (kW). Referring to FIG. 2A, the total power usage 211 and the amount of power usage 212 by the first electronic device are shown in a specific time zone. More specifically, when the total power consumption 211 and the power consumption 212 by the first electronic device are similar (for example, from about 0 minutes to about 350 minutes and from about 800 minutes to about 1450 minutes) .

마찬가지로, 도 2b를 참조하면, 특정 시간대에 연관되는 전체 전력 사용량(221) 및 제2 전자 기기에 의한 전력 사용량(222)이 함께 도시된다. 도 2b의 실시예에서도, 특정 시간대(ex. 약 5분에서부터 약 120분까지 등)에 관한 전체 전력 사용량(221)과 제2 전자 기기에 의한 전력 사용량(222)이 유사한 형태를 나타낸다.Similarly, referring to FIG. 2B, the total power usage 221 associated with a particular time zone and the power usage 222 by a second electronic device are shown together. In the embodiment of FIG. 2B, the total power consumption 221 for a specific time period (ex. About 5 minutes to about 120 minutes) and the power consumption 222 by the second electronic device are similar.

위와 같이 특정 전자 기기는 수용가의 전체 전력 사용량과 임계치 이상의 상관 관계를 나타낼 수 있다. 본 실시예에 따른 전력 예측 장치는 아래의 수학식 1을 이용하여 전력 부하와 전자 기기가 갖는 상관 관계를 계산할 수 있다.As described above, a specific electronic device can exhibit a correlation with a total electric power consumption of the customer more than a threshold value. The power prediction apparatus according to the present embodiment can calculate the correlation between the power load and the electronic device using Equation 1 below.

Figure 112017055766685-pat00001
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상기 수학식 1에서 X는 특정 수용가의 전체 전력 사용량을 나타내고, Y는 상기 전체 전력 사용량 중 특정 전자 기기에 연관되는 전력 사용량을 나타낼 수 있다. 전력 부하와 전자 기기가 갖는 상관 관계를 나타내고, μX 및 μY는 X 및 Y 각각에 관한 평균값을 나타내고, σX 및 σY는 X 및 Y 각각에 관한 분산을 나타내고, E는 기대 함수를 나타낼 수 있다. 일실시예로서, 전력 예측 장치는 제1 수용가에 관한 전력 사용량을 로우 데이터로서 이용하여 상기 수학식 1에 따라 에어컨, 전기차, 전자레인지, 냉장고 및 식기세척기 각각에 대응하는 상관 관계를 계산해낼 수 있다. 앞서 기재한 전자 기기들은 이해를 돕기 위한 예시적 기재일 뿐, 다른 실시예의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.In Equation (1), X represents the total power consumption of a specific customer, and Y represents the power consumption associated with a specific electronic device among the total power consumption. Shows a correlation with the electric power load and the electronic apparatus, μ X and μ Y represents an average value of the X and Y, respectively, σ X and σ Y represents a distribution of the X and Y, respectively, E is to indicate the expected function . In one embodiment, the power prediction apparatus can calculate a correlation corresponding to each of an air conditioner, an electric car, a microwave oven, a refrigerator, and a dishwasher according to Equation (1) using the power consumption of the first consumer as low data . The above-described electronic apparatuses are only exemplary descriptions for the sake of understanding, and should not be construed as limiting or limiting the scope of other embodiments.

도 3은 전력 부하 예측 모델을 생성하는 방법을 전체적으로 설명하는 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 전력 부하 예측 모델을 생성하는 방법은 학습 데이터에 기초하여 전력 부하와 임계치 이상의 상관 계수를 갖는 전자 기기를 식별하는 단계(310), 상기 식별된 전자 기기에 기초하여 기설정된 측정 주기를 따르는 상기 학습 데이터를 K 개의 클러스터로 할당하는 단계(320) 및 상기 K 개의 클러스터 각각에 대응하는 학습 데이터를 이용하여 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계(330)를 포함할 수 있다.3 is a flow chart that generally illustrates a method for generating a power load prediction model. Referring to FIG. 3, a method for generating a power load prediction model includes identifying (310) an electronic device having a correlation coefficient equal to or greater than a threshold value, based on learning data, A step 320 of allocating the learning data to K clusters, and a step 330 of generating K power load prediction models using learning data corresponding to each of the K clusters.

단계(310)에서 전력 예측 장치는 학습 데이터에 기초하여 전력 부하와 임계치 이상의 상관 계수를 갖는 전자 기기를 식별할 수 있다. 예시적으로, 상기 학습 데이터는 사물 인터넷을 이용하여 전송되는 전력 사용량 데이터를 나타낼 수 있다. 전력 예측 장치는 수용가의 전체 전력 부하와 임계치 이상의 상관 계수를 갖는 전자 기기를 식별할 수 있다.In step 310, the power prediction apparatus may identify an electronic device having a correlation coefficient equal to or greater than a threshold value, based on the learning data. Illustratively, the learning data may represent power usage data transmitted using the Internet. The power prediction device can identify an electronic device having a correlation coefficient equal to or greater than a threshold value with the total power load of the customer.

일실시예로서, 전력 예측 장치는 제1 수용가의 전체 전력 부하와 0.5 이상의 상관 계수를 갖는 전자 기기를 식별할 수 있다. 다른 일실시예로서, 전력 예측 장치는 상관 계수가 높은 순서를 기준으로 하여 소정 순위 내에 존재하는 전자 기기를 식별할 수 있다. 이를테면, 전력 예측 장치는 제1 수용가의 전체 전력 부하와의 상관 계수를 계산하고, 상기 상관 계수가 큰 순서로 3 순위 내에 존재하는 세 개의 전자 기기를 식별할 수 있다. 전력 예측 장치가 상관 계수를 계산하는 구체적 과정에 대해서는 앞서 설명된 수학식 1에 관한 설명이 그대로 적용될 수 있어 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In one embodiment, the power prediction device can identify an electronic device having a correlation coefficient of 0.5 or greater with the total power load of the first consumer. In another embodiment, the power prediction apparatus can identify electronic devices existing within a predetermined order based on the order of correlation coefficients. For example, the power predictor may calculate a correlation coefficient with the total power load of the first customer and identify three electronic devices in three orders in order of the correlation coefficient. As for the specific process of calculating the correlation coefficient by the power prediction apparatus, the description of Equation (1) described above can be applied as it is, and a duplicate description will be omitted.

또한, 데이터 전처리 과정에서 전력 예측 장치는 수용가의 전력 부하 변동성에 따라 학습 데이터로 이용되는 데이터의 측정 주기 S를 설정할 수 있다. 상기 수용가는 전력 예측 장치에 의해 생성된 전력 부하 예측 모델이 적용되는 특정 수용가를 나타낼 수 있다. 보다 구체적으로, 전력 예측 장치는 아래의 수학식 2에 따라 수용가의 전력 부하 변동성 γL을 계산할 수 있다.Also, in the data preprocessing process, the power prediction apparatus can set the measurement cycle S of data used as learning data according to the power load fluctuation of the customer. The customer may indicate a particular customer to which the power load prediction model generated by the power prediction device is applied. More specifically, the power prediction apparatus can calculate the power load variability? L of the customer according to Equation (2) below.

Figure 112017055766685-pat00002
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상기 수학식 2에서, γL(i+1)는 제i+1 측정 주기에 대응하는 수용가의 전력 부하 변동성을 나타내고 PL(i+1)는 제i+1 측정 주기에 대응하는 수용가의 실제 전력 사용량이고, PL(i)는 제i 측정 주기에 대응하는 수용가의 실제 전력 사용량이고,

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은 예측 주기 T에 대응하는 전력 사용량의 평균 예측값을 나타낼 수 있다. 위와 같이, 전력 예측 장치는 기설정된 측정 주기 S에 따라 복수의 수용가의 전력 사용량에 관한 학습 데이터를 수집할 수 있다. 예시적으로, 전력 예측 장치는 제1 수용가의 전력 부하 변동성이 증가하는 경우, 측정 주기를 짧게 조절하여 보다 빈번하게 데이터를 수집하여 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.In Equation 2, γ L (i + 1) is the suyongga corresponding to show the power load variability of suyongga P L (i + 1) is the i + 1 measuring cycle corresponding to the i + 1 measuring cycle the actual P L (i) is the actual power usage of the customer corresponding to the i th measurement period,
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May represent an average predicted value of the power consumption corresponding to the prediction cycle T. As described above, the power prediction apparatus can collect learning data related to the power consumption of a plurality of customers in accordance with the predetermined measurement cycle S. Illustratively, the power prediction apparatus can improve the accuracy of prediction by collecting data more frequently by shortening the measurement period when the power load variability of the first consumer is increased.

이하에서는 전력 예측 장치가 데이터 클러스터링 과정(120) 및 기계 학습 과정(130)을 통하여 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 과정을 자세하게 설명한다.Hereinafter, a process of generating the K power load prediction models through the data clustering process 120 and the machine learning process 130 will be described in detail.

클러스터링 과정Clustering process

단계(320)에서 전력 예측 장치는 단계(310)에서 식별된 전자 기기에 기초하여 상기 학습 데이터를 K 개의 클러스터로 할당할 수 있다. 이하의 설명에서 할당한다는 용어는 데이터 클러스터링(clustering)을 수행한다는 의미에 상응하는 개념으로 이용될 수 있다. 상기 학습 데이터는 미리 설정된 측정 주기 S에 따라 수집된 복수의 수용가의 전력 사용량을 나타낼 수 있다. 일실시예로서, 전력 예측 장치는 식별된 전자 기기에 관한 전력 사용 패턴에 따라 상기 학습 데이터를 K 개의 클러스터로 할당할 수 있다. 또한, 전력 예측 장치는 최대의 신뢰도 또는 정확도를 보장하는 K 값을 결정하고, 상기 결정된 K 값에 따라 K 개의 클러스터로 학습 데이터를 클러스터링할 수 있다.In step 320, the power prediction apparatus may allocate the learning data to K clusters based on the electronics identified in step 310. [ In the following description, the term " allocated " can be used as a concept corresponding to the meaning of performing data clustering. The learning data may represent power consumption of a plurality of customers collected according to a predetermined measurement cycle S. In one embodiment, the power prediction apparatus may allocate the learning data to K clusters according to a power usage pattern for the identified electronic device. In addition, the power prediction apparatus may determine a K value that ensures maximum reliability or accuracy, and may cluster learning data into K clusters according to the determined K value.

기계 학습 과정Machine learning course

단계(330)에서 전력 예측 장치는 K 개의 클러스터 각각의 대응하는 학습 데이터를 이용하여 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 전력 예측 장치는 생성된 전력 부하 예측 모델과 시험 데이터를 이용하여 전력 부하 예측 모델 각각의 예측 정확도를 계산할 수 있다. 전력 예측 장치는 계산된 예측 정확도가 소정의 임계치 이상이 되도록 상기 K의 크기를 조절할 수 있다. K 개의 클러스터 각각에 대응하는 학습 데이터는 인공지능신경망(ANN: Artificial Neural Network) 또는 SVM(Support Vector Machine)과 같은 기계 학습 방식에 따라 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다. 인공지능신경망 및 SVM에 관한 구체적인 설명은 기술 분야의 전문가에게는 straight forward한 내용이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다. 또한, 인공지능신경망 및 SVM은 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 과정에서 선택될 수 있는 기계 학습 방법의 다양한 실시예 중 하나일 뿐, 다른 실시예의 범위를 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다.In step 330, the power prediction apparatus may generate K power load prediction models using corresponding learning data of each of the K clusters. Also, the power prediction apparatus can calculate the prediction accuracy of each of the power load prediction models using the generated power load prediction model and the test data. The power prediction apparatus may adjust the size of the K so that the calculated prediction accuracy is greater than or equal to a predetermined threshold value. The learning data corresponding to each of the K clusters can generate the K power load prediction models according to a machine learning method such as Artificial Neural Network (ANN: Artificial Neural Network) or SVM (Support Vector Machine). The detailed description of artificial intelligence neural network and SVM is straight forward to experts in the technical field, so detailed description will be omitted. In addition, the artificial intelligence network and SVM are only one of various embodiments of machine learning methods that can be selected in the process of generating K power load prediction models, but should not be construed as limiting or limiting the scope of other embodiments .

다른 일실시예로서, 전력 예측 장치는 수용가의 전력 부하 변동성 γL에 따라 결정된 예측 주기 S를 이용하여 반복적으로 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다. 상기 수용가는 생성된 전력 부하 예측 모델이 적용되는 수용가를 나타낼 수 있다. 이를테면, 제1 수용자의 전력 부하 변동성이 20%이고 예측 주기가 30분인 경우가 있을 수 있다. 이 경우에, 전력 예측 장치는 전달된 학습 데이터를 이용하여 30분을 주기로 하여 반복적으로 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다. 상기 제1 수용가의 전력 부하 변동성이 변화한 경우, 전력 예측 장치는 변화된 전력 부하 변동성에 기반하여 상기 예측 주기를 조절할 수 있다. 예시적으로, 전력 예측 장치는 특정 수용가의 전력 부하 변동성이 더 커진 경우에 보다 짧은 예측 주기를 설정하여 전력 부하 예측 모델을 생성할 수 있다.In another embodiment, the power prediction apparatus may repeatedly generate the K power load prediction models using the prediction cycle S determined according to the power load variance? L of the customer. The customer may represent the customer to which the generated power load prediction model is applied. For example, the first audience may have a power load variability of 20% and a prediction period of 30 minutes. In this case, the power prediction apparatus can generate K power load prediction models repeatedly at intervals of 30 minutes using the transmitted learning data. When the power load variability of the first consumer price changes, the power prediction apparatus can adjust the prediction period based on the changed power load variability. Illustratively, the power prediction device can generate a power load prediction model by setting a shorter prediction period when the power load variability of a particular customer is greater.

적용 과정(전력 사용량 예측 과정)Application Process (Power Consumption Forecast Process)

도 4는 전력 예측 장치를 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 프로세서로 구현되는 전력 예측 장치(400)가 도시된다. 전력 예측 장치(400)는 선택부(410)와 예측부(420)를 포함할 수 있다. 선택부(410)는 선택된 전자 기기에 관한 전력 사용 패턴에 기초하여 K 개의 전력 부하 예측 모델 중 제1 예측 모델을 선택할 수 있다. 상기 전력 부하 예측 모델의 개수를 정의하는 K는 자연수를 나타낼 수 있다.4 is a block diagram showing a power prediction apparatus. Referring to FIG. 4, a power prediction apparatus 400 implemented with a processor is shown. The power prediction apparatus 400 may include a selection unit 410 and a prediction unit 420. The selection unit 410 can select the first prediction model among the K power load prediction models based on the power usage pattern for the selected electronic device. K, which defines the number of power load prediction models, may represent a natural number.

도 5는 일실시예에 따른 전력 예측 장치가 K 개의 전력 부하 예측 모델 중 제1 예측 모델을 선택하는 과정을 설명하는 예시도이다. 도 5를 참조하면, 선택부(410)는 특정 전자 기기에 관한 전력 사용 패턴(511)을 입력 받을 수 있다. 또한, 선택부(410)는 입력된 전력 사용 패턴(511)에 기초하여 제1 수용가에 대한 전력 부하 예측을 수행하는 전력 부하 예측 모델을 선택할 수 있다. 선택부(410)는 K 개의 전력 부하 예측 모델 중 전력 사용 패턴(511)과 가장 높은 유사도의 패턴을 갖는 어느 하나의 예측 모델을 선택할 수 있다.5 is a diagram illustrating a process of selecting a first prediction model among K power load prediction models according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the selection unit 410 may receive a power usage pattern 511 related to a specific electronic device. In addition, the selection unit 410 can select a power load prediction model that performs power load prediction for the first customer price based on the input power usage pattern 511. [ The selecting unit 410 can select any one prediction model having the pattern of the highest similarity with the power usage pattern 511 among the K power load prediction models.

일실시예로서, 선택부(410)는 상기 전자 기기에 관한 전력 사용량의 피크값이 존재하는 시간 구간에 따라 예측 모델을 선택할 수 있다. 이를테면, 제1 수용가는 낮 시간대에 에어컨에 의한 전력 사용량이 가장 높은 전력 사용 패턴을 가질 수 있다. 이 경우에, 선택부(410)는 낮 시간대에 에어컨에 의한 전력 사용량이 가장 높은 학습 데이터에 기반하여 생성된 제1 예측 모델을 선택할 수 있다.As an example, the selection unit 410 may select a prediction model according to a time interval in which a peak value of the power usage amount with respect to the electronic device exists. For example, the first consumer may have the highest power usage pattern by the air conditioner during the daytime. In this case, the selection unit 410 can select the first prediction model generated based on the learning data having the highest power consumption by the air conditioner during the daytime.

다른 일실시예로서, 선택부(410)는 상기 전자 기기에 관한 소정 시간 동안의 평균 전력 사용량이 존재하는 전력 구간에 따라 예측 모델을 선택할 수 있다. 이를테면, 제2 수용가는 심야 시간대에 전기차 충전에 의한 전력 사용량이 4kW로 나타내는 전력 사용 패턴을 가질 수 있다. 이 경우에, 선택부(410)는 심야 시간대에서 전기차의 충전에 의한 전력 사용량이 4kW에 가장 가까운 학습 데이터에 기반하여 생성된 제2 예측 모델을 선택할 수 있다.In another embodiment, the selection unit 410 may select a prediction model according to an electric power interval in which an average power consumption for a predetermined time period of the electronic equipment exists. For example, the second consumer may have a power usage pattern, which is indicated by a 4 kW power consumption by charging an electric car in the night time zone. In this case, the selector 410 can select the second prediction model generated based on the learning data nearest to 4 kW in the amount of power consumption by charging the electric vehicle in the night time zone.

예측부(420)는 상기 선택된 예측 모델을 이용하여 소정 시간 이후의 수용가의 전력 사용량을 예측할 수 있다. 보다 구체적으로, 예측부(420)는 상기 선택된 예측 모델에 선택된 전자 기기에 관한 전력 사용량을 파라미터로 입력하여 수용가의 전력 사용량을 출력할 수 있다. 예측부(420)가 선택된 예측 모델에 복수의 파라미터를 입력하여 수용가에 관한 전력 사용 예측량을 출력하는 과정에 대한 자세한 설명은 이하의 도 6과 함께 설명될 수 있다.The predicting unit 420 can estimate the power consumption of the customer after a predetermined time using the selected prediction model. More specifically, the predicting unit 420 may output the power consumption of the customer by inputting the power usage amount of the electronic device selected in the selected prediction model as a parameter. A detailed description of the process of the predictor 420 inputting a plurality of parameters to the selected prediction model and outputting the predicted power usage amount for the customer can be explained with reference to FIG. 6 below.

도 6은 상기 전력 예측 장치가 전력 사용량을 예측하는 과정을 설명하는 예시도이다. 예시적으로, K 개의 전력 부하 예측 모델 중 선택부(410)에 의해 제1 전력 부하 예측 모델이 선택된 경우가 존재할 수 있다. 이 경우에, 예측부(420)는 선택된 제1 전력 부하 예측 모델에 시간에 관한 제1 파라미터(611), 전력 사용량에 관한 제2 파라미터(612), 선택된 전자 기기에 관한 제3 파라미터(613) 및 기후 데이터에 관한 제4 파라미터(614) 중 적어도 하나를 입력할 수 있다. 일실시예로서, 시간에 관한 제1 파라미터(611)는 하루(24시간) 중 전력 사용량에 연관되는 시간 인덱스(hour index), 일주일(7일) 중 전력 사용량에 연관되는 요일 인덱스(day index) 및 일년(12개월) 중 전력 사용량에 연관되는 월 인덱스(month index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.6 is an exemplary diagram illustrating a process of predicting the amount of power used by the power prediction apparatus. Illustratively, there may be a case where the first power load prediction model is selected by the selector 410 among the K power load prediction models. In this case, the predicting unit 420 adds the first parameter 611 related to time, the second parameter 612 related to the power consumption, the third parameter 613 related to the selected electronic device to the selected first power load prediction model, And a fourth parameter 614 relating to climate data. In one embodiment, the first parameter 611 on time includes a time index associated with power usage during the day (24 hours), a day index associated with power usage during the week (7 days) And a month index associated with power usage during a year (12 months).

다른 일실시예로서, 전력 사용량에 관한 제2 파라미터(612)는 소정 기간 내의 시간 별 전력 사용량 데이터를 포함할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 선택된 전자 기기에 관한 제3 파라미터(613)는 에어컨, 전기차, 전자레인지 등과 같은 개별적인 전자 기기에 의한 전력 사용량 데이터를 포함할 수 있다. 또 다른 일실시예로서, 기후 데이터에 관한 제4 파라미터(614)는 소정 기간 내의 겉보기 온도(apparent temperature)를 포함할 수 있다. 대기온도, 풍속, 이슬점 및 습도를 이용하여 겉보기 온도를 계산하는 과정은 기술 분야의 통상의 기술자에게는 straight forward한 내용이므로 자세한 설명은 생략 하기로 한다.In another embodiment, the second parameter 612 regarding the power consumption may include time-specific power consumption data within a predetermined period. As another example, the third parameter 613 related to the selected electronic device may include power consumption data by an individual electronic device such as an air conditioner, an electric car, a microwave oven, and the like. In yet another embodiment, the fourth parameter 614 for climate data may include an apparent temperature within a predetermined period of time. The process of calculating the apparent temperature using the atmospheric temperature, the wind speed, the dew point, and the humidity is straight forward to those skilled in the art, so a detailed description thereof will be omitted.

예측부(420)는 선택된 전력 부하 예측 모델에 미리 지정된 파라미터들을 입력하여 특정 수용가에 관한 전력 사용 예측량(620)을 출력할 수 있다. 보다 구체적으로, 예측부(420)는 소정 시간 이후의 특정 마이크로그리드의 전력 사용 예측량(620)을 계산할 수 있다. 본 실시예에 따른 전력 예측 장치(400)는 스마트 미터 및 스마트 플러그 등과 같은 센서로부터 수집되는 빅데이터를 효과적으로 이용하여 보다 정확도 높은 전력 사용량 예측값을 제공할 수 있다. 또한, 전력 예측 장치(400)는 전기차 등과 같이 전력 부하와 높은 상관 관계를 갖는 전자 기기들을 우선적으로 파라미터로 이용할 수 있어 전력망에 미칠 영향을 사전에 파악하는 효과를 기대할 수 있다. 본 실시예에 따른 전력 예측 장치(400)는 심한 변동성을 나타내는 전력 부하에 대해 효과적으로 예측 정확도를 향상시키는 효과를 제공할 수 있다.The predicting unit 420 may input parameters previously specified in the selected power load prediction model to output the power usage prediction amount 620 related to a specific customer. More specifically, the predicting unit 420 may calculate the power usage prediction amount 620 of a specific microgrid after a predetermined time. The power prediction apparatus 400 according to the present embodiment can effectively use the big data collected from sensors such as a smart meter and a smart plug to provide a more accurate power consumption prediction value. Also, since the electric power predicting device 400 can preferentially use the electronic devices having a high correlation with the electric power load such as an electric car, it can expect the effect of grasping the influence on the electric power network in advance. The power prediction apparatus 400 according to the present embodiment can provide the effect of effectively improving the prediction accuracy with respect to the power load showing severe variability.

도 7은 다른 일실시예에 따른 전력 예측 장치가 예측 정확도에 기초하여 예측 주기 및 데이터 측정 주기를 조절하는 과정을 설명하는 흐름도이다. 단계(710)에서 전력 예측 장치는 미리 지정된 초기값에 따라 전력 부하 예측 모델을 생성하는 예측 주기 T 및 학습 데이터에 관한 측정 주기 S를 설정할 수 있다. 또한, 단계(720)에서 전력 예측 장치는 생성된 K 개의 전력 부하 예측 모델을 이용하여 예측 정확도를 계산할 수 있다. 구체적으로, 전력 예측 장치는 실제 전력 사용량과 예측값의 차이를 예측 오차로서 계산하고, 상기 계산된 예측 오차와 목표 정확도 ξtarget의 차이를 비교하여 예측 정확도를 계산할 수 있다. 보다 구체적으로, 전력 예측 장치는 목표 정확도 ξtarget를 계산하는 과정에서 RMSE(Root Mean Square Error), MRE(Mean Relative Error) 및 R2(R squared value) 값들을 이용할 수 있다. RMSE, MRE 및 R2에 관한 구체적 계산 과정은 기술 분야의 전문가에게는 straight forward한 내용이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a process of adjusting a prediction period and a data measurement period based on prediction accuracy, according to another embodiment of the present invention. In step 710, the power prediction apparatus may set a prediction cycle T for generating a power load prediction model according to a predetermined initial value and a measurement cycle S for learning data. Also, in step 720, the power prediction apparatus may calculate the prediction accuracy using the generated K power load prediction models. Specifically, the power prediction apparatus calculates the difference between the actual power consumption and the predicted value as a prediction error, and calculates the prediction accuracy by comparing the calculated prediction error with the difference of the target accuracy? Target . More specifically, the power prediction apparatus can use RMSE (Root Mean Square Error), MRE (Mean Relative Error) and R 2 (R squared value) values in calculating the target accuracy ξ target . The detailed calculation process of RMSE, MRE and R 2 is straightforward to the experts in the technical field, so a detailed description will be omitted.

일실시예로서, 예측 오차가 목표 정확도 ξtarget보다 작은 경우에 전력 예측 장치는 예측 주기 T 및 데이터 측정 주기 S의 조절 과정을 수행하지 않고, 관련 제어 과정을 종료할 수 있다.In one embodiment, when the prediction error is smaller than the target accuracy? Target , the power prediction apparatus may terminate the related control process without performing the adjustment process of the prediction cycle T and the data measurement cycle S.

다른 일실시예로서, 예측 오차가 목표 정확도 ξtarget보다 크거나 같은 경우에 전력 예측 장치는 예측 주기 T 및 데이터 측정 주기 S를 조절하는 단계(730)를 수행할 수 있다. 예시적으로, 전력 예측 장치는 예측 오차가 목표 정확도 ξtarget보다 작아질 경우가 되도록 예측 주기 T 및 데이터 측정 주기 S 각각의 소정 크기만큼 감소시킬 수 있다. 본 실시예에 따른 전력 예측 장치는 목표 예측 오차를 만족할 수 있도록 예측 주기를 조정하여 유연한 예측 기술을 제공할 수 있다. 또한, 목표 예측 오차를 만족할 수 있도록 수집되는 학습 데이터들의 측정 간격을 조절하여 목표 정확도를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.In another embodiment, if the prediction error is greater than or equal to the target accuracy? Target , the power prediction apparatus may perform step 730 of adjusting the prediction period T and the data measurement period S. Illustratively, the power prediction apparatus may be reduced by a predetermined amount of each of the prediction period T and the data measurement period S such that the prediction error becomes smaller than the target accuracy? Target . The power prediction apparatus according to the present embodiment can provide a flexible prediction technique by adjusting the prediction cycle so as to satisfy the target prediction error. In addition, an effect of providing the target accuracy by adjusting the measurement interval of the collected learning data to satisfy the target prediction error can be expected.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented in hardware components, software components, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, such as an array, a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. Program instructions to be recorded on a computer-readable medium may be those specially designed and constructed for an embodiment or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various technical modifications and variations may be applied to those skilled in the art. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

Claims (12)

프로세서로 구현되는:
선택된 전자 기기에 관한 전력 사용 패턴에 기초하여 K 개의 전력 부하 예측 모델 - 단 K는 자연수임 - 중 제1 예측 모델을 선택하는 선택부; 및
상기 선택된 제1 예측 모델을 이용하여 소정 시간 이후의 수용가의 전력 사용량을 예측하는 예측부
를 포함하고,
상기 프로세서는 각각의 수용가에 관한 부하의 변동성을 계산하고, 상기 수용가의 부하의 변동성에 따라 결정된 예측 주기를 이용하여 반복적으로 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하고,
상기 부하의 변동성은 상기 전력 사용량의 평균 예측값에 대한 상기 전력 사용량의 실제 변화량의 비율로 정의되는 전력 예측 장치.
Implemented by the processor:
A selection unit for selecting a first predictive model among K power load prediction models and K is a natural number based on a power usage pattern of the selected electronic device; And
A prediction unit for predicting a power consumption of a customer after a predetermined time using the selected first prediction model,
Lt; / RTI >
The processor repeatedly generates the K power load prediction models using the predicted cycle determined according to the variability of the load of the customer,
Wherein the variability of the load is defined as a ratio of an actual variation of the power usage to an average predicted value of the power usage.
제1항에 있어서,
상기 선택부는 상기 전자 기기에 관한 전력 사용량의 피크값이 존재하는 시간 구간에 따라 상기 제1 예측 모델을 선택하는 전력 예측 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the selection unit selects the first prediction model according to a time interval in which a peak value of the power usage amount related to the electronic device exists.
제1항에 있어서,
상기 선택부는 상기 전자 기기에 관한 소정 시간 동안의 평균 전력 사용량이 존재하는 전력 구간에 따라 상기 제1 예측 모델을 선택하는 전력 예측 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the selection unit selects the first predictive model according to an electric power interval in which an average power consumption for a predetermined time period is present in the electronic apparatus.
제1항에 있어서,
상기 K 개의 전력 부하 예측 모델은 상기 전자 기기의 전력 사용 패턴에 따라 K 개로 클러스터링된 학습 데이터를 이용하여 기계 학습되고, 상기 학습 데이터는 소정의 측정 주기에 따른 복수의 수용가의 전력 사용량을 포함하는 전력 예측 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the K power load prediction models are machine-learned using learning data clustered in K according to a power usage pattern of the electronic device, and the learning data includes power consumption including power consumption of a plurality of customers in a predetermined measurement cycle Prediction device.
제4항에 있어서,
상기 K는 시험 데이터를 통해 계산된 예측 정확도가 소정의 임계치 이상이 되도록 크기가 결정되고, 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델은 결정된 K 개에 대응하는 클러스터링된 학습 데이터를 이용하여 기계 학습되는 전력 예측 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein K is determined such that the predicted accuracy calculated through the test data is greater than or equal to a predetermined threshold, and the K power load prediction models are computed using a clustered learning data corresponding to the determined K, .
학습 데이터에 기초하여 전력 부하와 임계치 이상의 상관 계수(correlation coefficient)를 갖는 전자 기기를 식별하는 단계;
상기 식별된 전자 기기에 기초하여 기설정된 측정 주기를 따르는 상기 학습 데이터를 K 개의 클러스터로 할당하는 단계; 및
상기 K 개의 클러스터 각각에 대응하는 학습 데이터를 이용하여 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계는,
각각의 수용가에 관한 부하의 변동성을 계산하는 단계; 및
상기 수용가의 부하의 변동성에 따라 결정된 예측 주기를 이용하여 반복적으로 상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 부하의 변동성은 전력 사용량의 평균 예측값에 대한 상기 전력 사용량의 실제 변화량의 비율로 정의되는 전력 예측 방법.
Identifying an electronic device having a correlation coefficient equal to or greater than a threshold power load based on the learning data;
Allocating the learning data according to a predetermined measurement cycle to K clusters based on the identified electronic device; And
Generating K power load prediction models using learning data corresponding to each of the K clusters
Lt; / RTI >
Wherein generating the K power load prediction models comprises:
Calculating the variability of the load with respect to each customer; And
Generating the K power load prediction models repeatedly using a prediction cycle determined according to the variability of load of the customer;
Lt; / RTI >
Wherein the variability of the load is defined as a ratio of an actual variation of the power usage to an average predicted value of the power usage.
제6항에 있어서,
상기 K는 시험 데이터를 통해 계산된 각각의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도가 소정의 임계치 이상이 되도록 크기가 결정되는 전력 예측 방법.
The method according to claim 6,
Wherein K is determined such that the prediction accuracy of each of the power load prediction models calculated through the test data is greater than or equal to a predetermined threshold value.
제6항에 있어서,
상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계는,
상기 수용가의 부하 변동성이 증가하는 경우에 측정 주기를 감소시키는 단계
를 더 포함하는 전력 예측 방법.
The method according to claim 6,
Wherein generating the K power load prediction models comprises:
Reducing the measurement period in case the load variability of the customer is increased
≪ / RTI >
제6항에 있어서,
상기 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계는,
제1 예측 주기에 따라 생성된 K 개의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도를 계산하고, 상기 계산된 예측 정확도에 따라 변경된 제2 예측 주기를 이용하여 반복적으로 새로운 K 개의 전력 부하 예측 모델을 생성하는 단계
를 포함하는 전력 예측 방법.
The method according to claim 6,
Wherein generating the K power load prediction models comprises:
Calculating predicted accuracy of the K power load prediction models generated according to the first prediction cycle and generating new K power load prediction models repeatedly using the second prediction cycle changed according to the calculated prediction accuracy
≪ / RTI >
제6항에 있어서,
상기 K 개의 전력 부하 예측 모델이 적용되는 수용가의 전력 부하 변동성에 따라 측정 주기를 설정하는 단계; 및
상기 기설정된 측정 주기에 따라 복수의 수용가의 전력 사용량에 관한 학습 데이터를 수집하는 단계
를 포함하는 전력 예측 방법.
The method according to claim 6,
Setting a measurement period according to a power load variability of a customer to which the K power load prediction models are applied; And
Collecting learning data related to power consumption of a plurality of customers according to the predetermined measurement period
≪ / RTI >
제10항에 있어서,
상기 측정 주기를 설정하는 단계는,
제1 측정 주기에 따라 수집된 학습 데이터에 대응하는 K 개의 전력 부하 예측 모델의 예측 정확도를 계산하고, 상기 계산된 예측 정확도에 따라 제2 측정 주기를 새롭게 설정하는 단계
를 더 포함하는 전력 예측 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the setting of the measurement period comprises:
Calculating a prediction accuracy of K power load prediction models corresponding to the learning data collected according to the first measurement period and newly setting a second measurement period according to the calculated prediction accuracy
≪ / RTI >
제7항에 있어서,
상기 전자 기기를 식별하는 단계는,
특정 수용가에 연관되는 학습 데이터에서 우선 순위가 높은 순서대로 소정 범위 내에 존재하는 복수의 전자 기기를 식별하는 단계
를 포함하는 전력 예측 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein identifying the electronic device comprises:
Identifying a plurality of electronic devices existing within a predetermined range in order of priority from learning data associated with a specific customer;
≪ / RTI >
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