KR101896043B1 - 전력량계 데이터 추정 방법, 및 전력 데이터 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 과거 데이터에 의존하지 않고도 결손된 전력량계의 측정값을 추정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계 데이터 추정 방법은, 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계의 측정 데이터를 추정하는 방법으로, 상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 결손된 전력량계를 판정하는 단계; 상기 전원 공급단에 연결된 선로에서 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정하는 단계; 및 결손된 전력량계를 제외한 상기 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 상기 결손 노드의 위치에 기반하여, 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전력량계 데이터 추정 방법, 및 전력 데이터 관리 시스템{DATA EXTIMATION METHOD OF WATT-HOUR METER, AND POWER-DATA MANAGEMENT SYSTEM}
본 발명은 결손된 전력량계의 측정 데이터를 추정하는 방법 및 그를 이용하는 전력 데이터 관리 시스템에 관한 것이다.
AMI(Advanced Metering Infrastructure)는 유무선 통신을 이용하여 원격에서 전력 사용량을 실시간으로 검침하고, 양방향 정보 교환을 통해 에너지 사용량을 효율적으로 관리하는 시스템이다. AMI 시스템 구현을 위해 원격검침, 전력 공급자-수용가 간 양방향 통신, 시간대별 계량이 가능한 전자식 전력량계인 스마트 미터(smart meter)가 사용된다.
전력 수용가마다 구비되는 스마트 미터는 사용 전력을 측정하는 계량기와 AMI 시스템 통신을 위한 통신 모듈을 포함하며, 스마트 미터는 측정된 데이터를 서버로 송신한다. 그러나 계량기 및 통신 모듈의 부적절한 작동으로 인해 데이터가 누락되는 경우가 발생한다.
데이터가 누락되는 경우 과거 데이터에 기반하여 과거의 경향을 통해 데이터를 추정하는 회귀 분석 방법이 사용되고 있다. 그러나 이는 과거의 경향에서 벗어나는 값(예를 들면, 돌발적인 정전)을 추정할 수 없으며, 대량의 데이터를 계속 저장하여야 하는 문제점이 존재한다.
본 발명은 과거 데이터에 의존하지 않고도 결손된 전력량계의 측정값을 추정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계 데이터 추정 방법은, 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계의 측정 데이터를 추정하는 방법으로, 상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 결손된 전력량계를 판정하는 단계; 상기 전원 공급단에 연결된 선로에서 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정하는 단계; 및 결손된 전력량계를 제외한 상기 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 상기 결손 노드의 위치에 기반하여, 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계는, 상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 이웃 노드 데이터를 수집하는 단계; 및 상기 이웃 노드 데이터에 기반하여 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이웃 노드 데이터를 수집하는 단계는, 상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계는, 상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률, 그리고 미리 획득된 결손 노드와 이웃 노드 간의 선로 임피던스 값에 기반하여, 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 함수식을 산출하는 단계; 상기 함수식을 통해 상기 결손 노드의 전류 및 전압을 추정하는 단계; 및 추정된 상기 전류 및 전압에 기반하여 유효 전력을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계는: 상기 함수식이 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 비선형 방정식인 경우, 수치 해석(numerical analysis)을 통해 상기 결손 노드의 전류와 전압을 추정할 수 있다.
상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 결손된 전력량계를 판정하는 단계는, 상기 결손된 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정하는 단계를 더 포함하며, 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 데이터를 수집하는 단계는, 상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 상기 시간 구간 동안 측정된 데이터를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 데이터 관리 시스템은, 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 관리할 수 있다.
상기 전력 데이터 관리 시스템은, 상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 상기 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계를 판정하고, 상기 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정하는 결손 노드 판정부; 및 결손된 전력량계를 제외한 상기 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 상기 결손 노드의 위치에 기반하여, 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 결손 데이터 산출부를 포함할 수 있다.
상기 결손 데이터 산출부는, 상기 데이터 수집부로부터 상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 이웃 노드 데이터를 수신하고, 상기 이웃 노드 데이터에 기반하여 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출할 수 있다.
상기 이웃 노드 데이터는, 상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 포함할 수 있다.
상기 결손 데이터 산출부는, 상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률, 그리고 미리 획득된 결손 노드와 이웃 노드 간의 선로 임피던스 값에 기반하여, 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 함수식을 산출하고, 상기 함수식을 통해 상기 결손 노드의 전류 및 전압을 추정하고, 추정된 상기 전류 및 전압에 기반하여 유효 전력을 산출할 수 있다.
상기 결손 데이터 산출부는, 상기 함수식이 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 비선형 방정식인 경우, 수치 해석(numerical analysis)을 통해 상기 결손 노드의 전류와 전압을 추정할 수 있다.
상기 결손 노드 판정부는, 상기 데이터 수집부에서 수집되는 데이터를 분석하여 상기 결손된 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정하는 결손 시간 판정부를 더 포함할 수 있다.
상기 결손 데이터 산출부는, 상기 데이터 수집부로부터 상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 상기 결손된 시간 구간 동안 측정된 이웃 노드 데이터를 수신하고, 상기 이웃 노드 데이터에 기반하여 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출할 수 있다.
상기 전력량계 데이터 추정 방법은 컴퓨터가 수행하도록 하는 프로그램이 기록된 기록 매체에 저장될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 과거 데이터에 의존하지 않고도 결손된 전력량계의 측정값을 추정할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 데이터 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 3은 각각 전력량계가 결손되지 않은 경우와 결손된 경우의 예시적인 측정 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 4는 결손 노드의 데이터를 추정하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 전력 공급 네트워크 모델이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계 데이터 추정 방법의 예시적인 흐름도이다.
도 6은 도 5의 결손 데이터 산출 단계(S230)를 더 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면 부호가 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다", 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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. 본 명에서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결'되는 것의 의미는 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접 연결되거나, 또 다른 구성요소를 매개로 하여 간접적으로 연결되는 것을 포함하는 의미이다.
본 발명은 결손된 전력량계의 측정값을 주변 전력량계에서 수집된 측정값을 통해 추정하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 전력량계는 계량기와 유무선 통신 모듈을 구비하는 스마트 미터일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 결손치의 추정을 과거의 데이터를 사용하지 않고 수행할 수 있다. 따라서 본 발명은 전력량계가 결손되었을 때, 돌발적인 상황 등 과거의 경향을 벗어나는 값까지 추정할 수 있다.
이하, 첨부되는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 데이터 관리 시스템(100)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 상기 전력 데이터 관리 시스템(100)은 하나의 전원 공급단(2)에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계(1)에서 측정된 데이터를 관리하기 위해 제공된다.
상기 전원 공급단(2)은 주상 변압기일 수 있다. 주상 변압기는 교류 배전선의 고압을 저압으로 낮추기 위해 전주 위에 설치될 수 있으며, 하나의 주상 변압기는 여러 수용가에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들면, 주상 변압기는 1차 전압인 3,300V 또는 6,600V의 고전압을 실제 가정에 공급되는 2차 전압인 110V 또는 220V의 저전압으로 변환할 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 1에 도시된 전력량계(1)는 계량기와 유무선 통신 모듈을 구비하는 스마트 미터일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전력 데이터 관리 시스템(100)은 데이터 수집부(110), 결손 노드 판정부(120), 및 결손 데이터 산출부(130)를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(110)는 복수 개의 전력량계(1)로부터 데이터를 수집할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 데이터 전송량을 줄이기 위해 전력량계(1)는 특정 시간 구간 동안의 전체 소비 전력량 데이터만을 데이터 수집부(110)에 전송할 수 있다.
결손 노드 판정부(120)는 데이터 수집부(110)에서 수집되는 전력량 데이터를 분석하여, 전력량계(1)의 결손 여부를 판정하고 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정할 수 있다.
도 2 및 3은 각각 전력량계가 결손되지 않은 경우와 결손된 경우의 예시적인 측정 데이터를 나타내는 그래프이다.
도 2는 전력량계가 결손되지 않은 경우 하루 동안 측정되는 유효 전력(active power)을 나타내는 예시적인 그래프이다. 전력량계에서 측정되는 전압의 실효값과 전류의 실효값에 기반하여, 도 2에 도시된 바와 같이 유효 전력이 측정될 수 있다.
도 3은 전력량계가 결손된 경우 하루 동안 측정되는 유효 전력을 나타내는 예시적인 그래프이다.
예를 들면, 전력량계가 하루 중 8:00 에서 8:30, 그리고 21:00 에서 21:30의 시간 동안 결손되었다고 가정하였을 때, 도 3에 도시된 바와 같이 데이터 수집부(110)는 해당 시간 구간 동안 유효 전력 데이터를 수집할 수 없다. 따라서 결손 노드 판정부(120)는 데이터 수집부(110)에서 수집되는 데이터를 분석하여, 유효 전력 데이터를 송신하지 않는 전력량계가 결손된 것으로 판정할 수 있다.
또한, 일 실시 예에 따라 결손 노드 판정부(120)는 결손된 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정하는 결손 시간 판정부를 더 포함할 수 있다. 상기 결손 시간 판정부는 데이터 수집부(110)에서 수집되는 데이터를 분석하여, 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 결손 시간 판정부는 데이터 수집부(110)에서 유효 전력 데이터가 수집되지 않는 시간을 전력량계가 결손된 시간으로 판정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 결손 데이터 산출부(130)는 데이터 수집부(110) 및 결손 노드 판정부(120)로부터 데이터를 수신할 수 있다.
결손 데이터 산출부(130)는 결손된 전력량계를 제외한 나머지 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 결손 노드의 위치에 기반하여 결손된 전력량계가 결손되지 않았을 경우 정상적으로 측정하였을 데이터를 추정할 수 있다.
데이터 추정을 위해, 결손 데이터 산출부(130)는 데이터 수집부(110)로부터 결손된 전력량계를 제외한 나머지 전력량계에서 측정된 데이터를 수신한다. 일 실시 예에 있어서, 결손 데이터 산출부(130)는 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 이웃 노드 데이터를 수신할 수 있다. 결손 데이터 산출부(130)는 결손 노드 판정부(120)로부터 결손 노드의 위치를 수신하고, 이에 기반하여 필요한 정보인 이웃 노드 데이터를 수신할 수 있다. 이웃 노드 데이터는 결손되지 않은 전력량계에서 측정된 전압의 실효값 및 전류의 실효값일 수 있다.
결손 데이터 산출부(130)는 수신한 이웃 노드 데이터와, 미리 획득돤 결손 노드와 이웃 노드 간의 선로 임피던스 값 및 역률에 기반하여 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 상기 결손 데이터 산출부(130)는 상기 이웃 노드 데이터, 상기 선로 임피던스, 및 역률에 기반하여 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 함수식을 산출할 수 있다.
상기 함수식은 비선형 방정식일 수 있으며, 결손 노드의 전류 및 전압은 상기 비선형 방정식의 변수로 표현될 수 있다. 결손 데이터 산출부(130)는 상기 함수식의 해를 산출하여 결손 노드의 전압 및 전류를 추정할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 역률은 통상적으로 0.97 내지 1의 범위 내일 수 있으나 이제 제한되지 않는다.
이하, 도 4를 참조하여 결손 노드의 데이터를 추정하는 방법을 구체적으로 설명한다. 도 4는 결손 노드의 데이터를 추정하는 방법을 설명하기 위한 예시적인 전력 공급 네트워크 모델이다. 도 4에서, J-node(Junction node)는 전원 공급단에 연결된 선로에 존재하는 노드들이며, T-node(Terminal node)는 J-node에 연결되어 전력 소비자에게 전력을 공급하도록 제공되는 것으로 전력량계가 연결되어 있는 노드들이다.
도 4를 참조하여, 결손 노드가 전력 공급단으로부터 가장 멀리 떨어진 노드인 경우, 전력 공급단으로부터 가장 가까운 노드인 경우, 및 가장 멀리 떨어진 노드와 가장 가까운 노드 사이의 노드인 경우로 나누어 결손 노드의 전압 및 전류를 구하는 방정식을 산출하는 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 전력 공급단으로부터 가장 멀리 떨어진 J-node(2n+1)에 연결된 T-node인 Node(2n)이 결손 노드인 경우, Node(2n)의 전압 및 전류를 산출하는 함수식을 구하는 과정을 설명한다.
이웃 T-node들로부터 전압, 전류의 실효값을 획득하고, 각 선로의 임피던스(Z) 값을 미리 획득하였다고 가정하였을 때, J-node(2n+1)의 전압에 대해 아래 두 식이 성립된다.
Figure 112017063995767-pat00001
Figure 112017063995767-pat00002
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2n)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00003
또한, J-node(2n-1)의 전압에 대해서도 아래 두 식이 성립된다.
Figure 112017063995767-pat00004
Figure 112017063995767-pat00005
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2n)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
상기 두 비선형 방정식(f1,f2)의 수치 해석(numerical analysis)을 통해 두 방정식을 모두 만족시키는 V(2n), I(2n)을 구하여 결손 노드의 전압 및 전류를 구할 수 있다.
다음으로, 결손 노드가 가장 멀리 떨어진 노드와 가장 가까운 노드 사이의 노드인 경우(2<i<n-1) 함수식을 산출하는 과정을 설명한다. 결손 노드를 Node(2i)로 가정한다.
이웃 T-node들로부터 전압, 전류의 실효값을 획득하고, 각 선로의 임피던스(Z) 값을 미리 획득하였다고 가정하였을 때, J-node(2i+1)의 전압에 대해 아래 두 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00007
Figure 112017063995767-pat00008
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2i)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00009
또한, J-node(2i+1)의 피상 전력에 대해 아래 두 식이 성립한다. I*는 I의 공액값을 의미한다.
Figure 112017063995767-pat00010
Figure 112017063995767-pat00011
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2i)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00012
또한, J-node(2i+1)의 전류에 대해 아래 두 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00013
Figure 112017063995767-pat00014
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2i)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00015
또한, J-node(2i-1)에 대해서도 아래 두 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00016
Figure 112017063995767-pat00017
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2i)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00018
상기 4개의 비선형 방정식(f1,f2,f3,f4)의 수치 해석(numerical analysis)을 통해 두 방정식을 모두 만족시키는 V(2i), I(2i)를 구하여 결손 노드의 전압 및 전류를 구할 수 있다.
다음으로, 결손 노드가 전력 공급단으로부터 가장 가까운 노드인 경우 전압 및 전류를 변수로 하는 함수식을 산출하는 과정을 설명한다. 이 경우 결손 노드는 도 4에서 Node(2)이다.
이웃 T-node들로부터 전압, 전류의 실효값을 획득하고, 각 선로의 임피던스(Z) 값을 미리 획득하였다고 가정하였을 때, J-node(3)의 전압에 대해 아래 두 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00019
Figure 112017063995767-pat00020
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00021
또한, J-node(3)의 전류에 대해서도 아래 두 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00022
Figure 112017063995767-pat00023
따라서, 위 두 식에 기반하여 Node(2)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00024
또한, J-node(1)의 전압에 대해서 아래 식이 성립한다.
Figure 112017063995767-pat00025
이 때, 상기 V(1)을 아래와 같이 다시 표현할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00026
도 4를 참조할 때, J-node(1)은 전원 공급단에 해당하므로, 주어진 전원 공급단의 전압 V(1)을 미리 획득할 수 있다. 따라서, Node(2)의 전압 및 전류를 변수로 하는 아래 함수식을 산출할 수 있다.
Figure 112017063995767-pat00027
상기 3개의 비선형 방정식(f7,f8,f9)의 수치 해석(numerical analysis)을 통해 두 방정식을 모두 만족시키는 V(2), I(2)를 구하여 결손 노드의 전압 및 전류를 구할 수 있다.
상술한 바와 같이 도 4를 참조하여 결손 데이터 산출부(130)가 함수식을 산출하는 과정을 설명하였으나, 이는 예시적인 것이며 함수식들은 이웃 노드 데이터들에 기반하여 다른 형태들로도 산출될 수 있다. 상술한 바와 같이, 결손 데이터 산출부(130)는 산출된 함수식들을 수치 해석하여 해를 얻음으로써, 결손 노드의 전류와 전압을 구할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 결손 데이터 산출부(130)는 결손 시간 판정부로부터 결손 시간 정보를 수신하여, 해당 시간 동안의 결손 데이터를 추정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력량계 데이터 추정 방법(200)의 예시적인 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 상기 전력량계 데이터 추정 방법(200)은 결손된 전력량계를 판정하는 단계(S210), 결손 노드의 위치를 판정하는 단계(S220), 및 결손 데이터를 산출하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
상기 전력량계 데이터 추정 방법(200)은, 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계의 측정 데이터를 추정할 수 있다.
상기 결손된 전력량계를 판정하는 단계(S210)에 있어서, 결손된 전력량계의 판정은 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터에 기반하여 이루어진다. 일 실시 예에 있어서, 서버가 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 주기적으로 수신하고, 특정 전력량계로부터 데이터 수신이 이루어지지 않는 경우 해당 전력량계가 결손된 것으로 판정할 수 있다.
상기 결손 노드의 위치를 판정하는 단계(S220)에 있어서, 결손 노드는 전원 공급단에 연결된 선로에서 결손된 전력량계가 연결된 노드를 의미한다. 결손 노드의 위치가 파악된 후, 서버는 결손 노드와 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에 데이터를 요청하여, 이웃 노드 데이터를 수신할 수 있다.
상기 결손 데이터를 산출하는 단계(S230)에 있어서, 결손된 전력량계의 측정 데이터인 결손 데이터 산출은 결손된 전력량계를 제외한 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부일 수 있다. 일 실시 예에 따라, 결손 데이터 산출은 이웃 노드 데이터에 기반하여 수행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 결손 데이터 산출은 이웃 노드 데이터 및 선로 임피던스 값에 기반하여 산출된 함수식의 수치 해석을 통해 수행될 수 있다.
도 7은 도 6의 결손 데이터 산출 단계(S230)를 더 구체적으로 설명하기 위한 예시적인 흐름도이다.
도 7을 참조하면, S230은 이웃 노드 데이터를 수집하는 단계(S231), 이웃 노드 데이터, 선로 임피던스, 및 역률에 기반하여 함수식을 산출하는 단계(S232), 상기 함수식의 수치 해석을 통해 결손 노드의 전압과 전류를 추정하는 단계(S233), 및 추정된 전압 및 전류와 주어진 역률에 기반하여 결손 노드에서의 유효 전력을 산출하는 단계(S234)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력량계 데이터 추정 방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.
100 : 전력 데이터 관리 시스템
110 : 데이터 수집부
120 : 결손 노드 판정부
130 : 결손 데이터 산출부
200 : 전력량계 데이터 추정 방법
J-node : Junction node
T-node : Terminal node

Claims (14)

  1. 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계의 측정 데이터를 추정하는 방법으로,
    상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 결손된 전력량계를 판정하는 단계;
    상기 전원 공급단에 연결된 선로에서 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정하는 단계; 및
    결손된 전력량계를 제외한 상기 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 상기 결손 노드의 위치에 기반하여, 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계를 포함하고,
    상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계는,
    상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 측정하는 단계;
    상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률, 그리고 미리 획득된 결손 노드와 이웃 노드 간의 선로 임피던스 값에 기반하여, 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 함수식을 산출하는 단계;
    상기 함수식을 통해 상기 결손 노드의 전류 및 전압을 추정하는 단계; 및
    추정된 상기 전류 및 전압에 기반하여 유효 전력을 산출하는 단계를 포함하는 전력량계 데이터 추정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 단계는:
    상기 함수식이 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 비선형 방정식인 경우, 수치 해석(numerical analysis)을 통해 상기 결손 노드의 전류와 전압을 추정하는 전력량계 데이터 추정 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 결손된 전력량계를 판정하는 단계는,
    상기 결손된 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 측정하는 단계는,
    상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 상기 시간 구간 동안 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 측정하는 단계를 포함하는 전력량계 데이터 추정 방법.
  7. 하나의 전원 공급단에 연결된 선로 상에 존재하는 복수 개의 노드에 각각 연결된 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 관리하는 전력 데이터 관리 시스템으로,
    상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 복수 개의 전력량계에서 측정되는 데이터를 분석하여, 상기 복수 개의 전력량계 중 결손된 전력량계를 판정하고, 상기 결손된 전력량계가 연결된 결손 노드의 위치를 판정하는 결손 노드 판정부; 및
    결손된 전력량계를 제외한 상기 복수 개의 전력량계에서 측정된 데이터 중 적어도 일부, 및 상기 결손 노드의 위치에 기반하여, 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 결손 데이터 산출부를 포함하고,
    상기 결손 데이터 산출부는,
    상기 데이터 수집부로부터 상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 수신하고,
    상기 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률, 그리고 미리 획득된 결손 노드와 이웃 노드 간의 선로 임피던스 값에 기반하여, 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 함수식을 산출하고,
    상기 함수식을 통해 상기 결손 노드의 전류 및 전압을 추정하고, 추정된 상기 전류 및 전압에 기반하여 유효전력을 산출하는 전력 데이터 관리 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 결손 데이터 산출부는,
    상기 함수식이 상기 결손 노드의 전류와 전압을 변수로 하는 비선형 방정식인 경우, 수치 해석(numerical analysis)을 통해 상기 결손 노드의 전류와 전압을 추정하는 전력 데이터 관리 시스템.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 결손 노드 판정부는,
    상기 데이터 수집부에서 수집되는 데이터를 분석하여 상기 결손된 전력량계가 결손된 시간 구간을 판정하는 결손 시간 판정부를 더 포함하는 전력 데이터 관리 시스템.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 결손 데이터 산출부는,
    상기 데이터 수집부로부터 상기 선로 상의 복수 개의 노드 중 상기 결손 노드와 가장 인접한 노드인 이웃 노드에 연결된 전력량계에서 상기 결손된 시간 구간 동안 측정된 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률을 수신하고, 상기 전압의 실효값, 전류의 실효값, 및 역률에 기반하여 상기 결손된 전력량계의 측정 데이터를 산출하는 전력 데이터 관리 시스템.
  14. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
    제1 항, 제5 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 전력량계 데이터 추정 방법을 컴퓨터가 수행하도록 하는 프로그램이 기록된 기록 매체.
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