KR102108693B1 - Self-Broker-Based Distributed Power Control System - Google Patents

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KR102108693B1
KR102108693B1 KR1020190176026A KR20190176026A KR102108693B1 KR 102108693 B1 KR102108693 B1 KR 102108693B1 KR 1020190176026 A KR1020190176026 A KR 1020190176026A KR 20190176026 A KR20190176026 A KR 20190176026A KR 102108693 B1 KR102108693 B1 KR 102108693B1
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공원욱
김덕룡
이준영
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주식회사 대건소프트
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Abstract

Disclosed is a self-broker based distributed power control system, which comprises broker servers respectively provided in a plurality of nodes including distributed power, and using a communication protocol with publish and subscribe functions and a user datagram protocol (UDP) for direct communication with other nodes. The nodes respectively output distributed information, and the broker servers respectively have node identification information and IP information and broadcast other node identification information for subscription and the IP information thereof. According to the present invention, even when a problem occurs in one node, the entire system can operate continuously. In addition, a system configuration flexible in addition or change of the distributed power is possible. In addition, each control node needs to consider only a control scenario according to the type of a power source/load source/power generation and load sources, thereby enabling relatively simple implementation.

Description

셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템{Self-Broker-Based Distributed Power Control System}Self-Broker-Based Distributed Power Control System

본 발명은 분산전원의 분산제어를 위한 셀프 브로커(Self-Broker) 기반의 탈 중앙화형 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a de-centralized control system based on a self-broker for distributed control of distributed power.

일반적으로 마이크로그리드(Micro-Grid)라 함은 저압 배전 네트워크에 설치되어 있는 다수의 분산전원을 활용하여 전체 네트워크의 경제적/기술적 가치를 극대화 시키기 위한 기술이자 전력 생산/소비 모델이다.In general, micro-grid is a technology and power generation / consumption model to maximize the economic / technical value of the entire network by utilizing multiple distributed power sources installed in a low-voltage distribution network.

상기 마이크로그리드는 다수의 분산전원과 에너지저장장치를 포함하는데, 상기 분산전원은 마이크로터빈, 연료전지, 디젤발전기 등을 포함하여 구성되며, 이러한 분산전원의 경우 응동 특성이 상대적으로 느린 반면, 에너지저장장치는 응동 특성이 상대적으로 빠르다.The microgrid includes a plurality of distributed power sources and energy storage devices. The distributed power source includes a micro turbine, a fuel cell, and a diesel generator. In the case of such a distributed power source, the response characteristics are relatively slow, whereas energy storage is performed. The device has relatively fast response characteristics.

한편, 상기와 같은 마이크로그리드는 일반적으로 상위 계통과 연계되어 운전되나, 상위 계통에서 고장 등이 발생할 경우, 계통과 분리되어 독립운전을 수행하여야 한다.On the other hand, the microgrid as described above is generally operated in connection with the upper system, but when a failure occurs in the upper system, it must be separated from the system to perform independent operation.

즉, 마이크로그리드는 상위 계통과 연계되어 수행되는 연계운전과, 상위 계통과 분리되어 수행되는 독립운전 두 가지 경우가 존재한다.In other words, there are two cases: a microgrid is a linked operation performed in conjunction with a higher level system, and an independent operation performed separately from a higher level system.

따라서, 마이크로그리드의 연계운전시에는 상위계통과의 연계점에 흐르는 수전전력 제어를 수행해야 하며, 독립운전시에는 주파수 및 전압을 제어해야 한다. 예를 들어 마이크로그리드가 상위 계통과 연계되어 운전될 경우 마이크로그리드의 주파수 제어는 상위계통에 의해 일정 주파수가 유지되지만, 독립운전시에는 마이크로그리드 내의 자체 제어를 통해 유지되어야 한다.Therefore, it is necessary to control the receiving power flowing to the connection point with the upper system when the microgrid is connected, and to control the frequency and voltage during the independent operation. For example, when the microgrid is operated in conjunction with a higher-level system, the frequency control of the microgrid is maintained at a certain frequency by the upper system, but must be maintained through self-control within the microgrid during independent operation.

특히, 독립운전시 마이크로그리드의 적절한 주파수 제어를 수행하기 위해서는 에너지저장장치의 역할이 중요한데, 그 이유로서 분산전원 중 일부는 직접적인 출력제어가 불가능한 전원이고(태양광, 풍력발전), 분산전원은 대체적으로 동작시간이 에너지저장장치보다 상대적으로 크기 때문이다(마이크로터빈, 연로전지발전, 디젤발전기 등).In particular, the role of the energy storage device is important in order to perform proper frequency control of the microgrid during independent operation. For this reason, some of the distributed power sources are power that cannot be directly controlled (solar power, wind power), and distributed power is an alternative. This is because the operation time is relatively larger than the energy storage device (micro turbine, fuel cell power generation, diesel power generation, etc.).

그러나, 이와 같이 에너지저장장치가 저장된 에너지를 이용하여 주파수를 제어할 경우 에너지저장장치의 저장용량 한계에 따른 지속적인 제어 불가능 문제가 발생할 수 있다.However, when the frequency is controlled by using the energy stored in the energy storage device as described above, there may be a problem in which the energy storage device cannot continuously control the storage capacity.

이와 관련하여 현재까지는 마이크로그리드에 적용되는 각 분산전원과 에너지저장장치의 개별적인 출력제어방법 및 운전 패턴에 대한 기술만 존재할 뿐, 마이크로그리드의 운영관점에서 다수의 분산전원과 에너지저장장치 간의 상호 협력제어 방법에 대한 기술은 제안되지 않았다.In this regard, until now, there are only technologies for individual power control methods and operation patterns of each distributed power source and energy storage device applied to the microgrid, and mutual cooperation control between multiple distributed power sources and energy storage devices from the operating point of view of the microgrid No method description has been proposed.

한편, 도 1과 같이 분산전원의 제어에 중앙 제어시스템이 흔히 쓰이나, ① NO single point of failure, 즉, 단일 제어 장치에 의한 분산전원 제어의 경우 도 2와 같이 제어 장치에 이상이 발생하면 전체 시스템이 운영 정지되는 점과, ② 위 문제의 해결을 위해 system redundancy 등의 failure handling 을 적용할 수 있으나, CT/PT 등의 전력선과 통신선 전체를 이중으로 구성하게 되어 기술적 복잡도가 높다는 점과, ③ 위와 같이 구성하더라도 각 분산전원의 이상 상태에 따른 시나리오를 모두 반영하여야 하기에 예외 상황의 고려 및 테스트가 용이하지 않다는 점과, ④ 분산전원의 추가 또는 변경에 따른 제어 장치 및 프로그램 수정에 위험이 있는 점 등의 단점이 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 1, a central control system is often used for control of distributed power, but ① NO single point of failure, that is, in the case of distributed power control by a single control device, when an error occurs in the control device as shown in FIG. 2, the entire system The point of operation is stopped, ② failure handling such as system redundancy can be applied to solve the above problems, but the technical complexity is high due to the double configuration of power lines and communication lines such as CT / PT, and ③ Even if they are configured together, it is not easy to consider and test exceptions because all scenarios according to the abnormal state of each distributed power supply must be reflected, and ④ there is a risk of modifying the control device and program due to the addition or change of distributed power supply. There are disadvantages such as.

등록특허공보 제10-1375812호(공고일자 2014년03월20일)Registered Patent Publication No. 10-1375812 (announcement date March 20, 2014) 등록특허공보 제10-1443027호(공고일자 2014년09월22일)Registered Patent Publication No. 10-1443027 (published on September 22, 2014)

본 발명은 전술한 바와 같은 중앙 제어 시스템에 의한 분산전원 제어의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노드를 개별적으로 제어함으로써 하나의 노드에 문제가 발생하더라도 전체 시스템은 연속적으로 동작할 수 있는 분산전원 제어 시스템을 제공하려는 것이다.The present invention was devised to solve the problem of distributed power control by the central control system as described above, and the problem to be solved by the present invention is to control the nodes individually, so that even if a problem occurs in one node, the entire system It is intended to provide a distributed power control system that can operate continuously.

또한 본 발명의 다른 과제는 분산전원의 추가 또는 변경에 유연하게 대처할 수 있는 분산전원 제어 시스템을 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to provide a distributed power control system that can flexibly cope with the addition or change of distributed power.

상기와 같은 본 발명의 과제들의 해결 수단으로서, 본 발명은 분산전원을 포함하는 복수개의 노드의 각각에 구비되고, 게시 및 구독 기능을 가진 통신 프로토콜과, 타 노드와의 직접 통신을 위한 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하는 브로커서버;를 포함하되, 노드들은 각각 분산정보를 출력하고, 브로커서버들은 각각 노드식별정보와 IP정보를 가지며, 구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast)하는 것을 특징으로 하는 셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템을 개시한다. As a solution for solving the problems of the present invention as described above, the present invention is provided on each of a plurality of nodes including distributed power, communication protocol with a posting and subscription function, and UDP (User for direct communication with other nodes) Datagram Protocol), but the nodes output distributed information, and the broker servers each have node identification information and IP information, and broadcast other node identification information and their IP information for subscription. Disclosed is a self-broker-based distributed power control system characterized by (broadcast).

여기서, 상기 브로커서버들은 각각, 수신된 타 노드식별정보가 자신의 노드식별정보와 일치하면, 상기 타 노드식별정보를 브로드캐스트하는 브로커서버가 구독할 수 있도록 자신의 노드에 속한 분산전원의 분산정보와 해당 브로커서버의 노드식별정보를 IP 테이블에 기록하여 게시하는, 데이터 송신 기능을 포함한다. Here, each of the broker servers, if the received other node identification information matches its own node identification information, distributed information of distributed power belonging to its own node so that the broker server broadcasting the other node identification information can subscribe. And a data transmission function that records and posts node identification information of the corresponding broker server in an IP table.

또한, 상기 브로커서버들은 각각, 구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast)하는 것에 의해, 해당 브로커서버의 IP 테이블에 기록되면 구독하는, 데이터 수신기능을 포함한다. In addition, each of the broker servers includes a data reception function, which subscribes when recorded in the IP table of the corresponding broker server by broadcasting other node identification information for subscription and its own IP information.

또한, 상기 브로커서버에서 브로드캐스트하는 타 노드의 노드식별정보는 미리 설정되거나, 외부입력에 의한 수정이 가능하다.In addition, the node identification information of another node broadcast by the broker server may be set in advance or modified by an external input.

또한, 상기 IP 테이블은 적어도 총 노드 수 -1로 구성되고, 브로커서버는 노드 간 약속된 주기로 통신한다.In addition, the IP table is composed of at least -1 total number of nodes, and the broker server communicates at a predetermined cycle between nodes.

본 발명에 의하면, 하나의 노드에 문제가 발생하더라도 전체 시스템은 연속적으로 동작하도록 구성할 수 있다. 또한, 분산전원의 추가 또는 변경에 유연한 시스템 구성이 가능하다. 또한, 각 제어 노드는 발전원/부하원/발전 및 부하원의 유형에 따른 제어 시나리오만을 고려하면 되기에 상대적으로 단순한 구현이 가능하다.According to the present invention, even if a problem occurs in one node, the entire system can be configured to operate continuously. In addition, it is possible to configure a flexible system for adding or changing distributed power. In addition, each control node needs to consider only the control scenario according to the type of the power source / load source / power generation and load source, and thus relatively simple implementation is possible.

본 발명에서 얻을 수 있는 장점 및 효과는 이상에서 언급한 장점 및 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 장점 및 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The advantages and effects that can be obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned advantages and effects, and the other advantages and effects that are not mentioned are from those described below to those skilled in the art to which the present invention pertains. It will be clearly understood.

도1 및 도2는 종래 기술에 따른 분산전원의 제어시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도3은 본 발명에 따른 분산전원 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면,
도4 및 도5는 5개의 분산전원을 분산제어하는 방법을 설명하기 위한 도면,
도6 및 도7은 본 발명에 따른 분산전원 제어 시스템의 사용예를 나타낸 도면,
도8은 본 발명을 이용한 마이크로 그리드 시스템의 구성예를 나타낸 도면,
도9 및 도10은 본 발명에 따른 분산전원 제어 시스템에서의 데이터 송신과 수신을 설명하기 위한 도면.1 and 2 schematically show a control system of a distributed power source according to the prior art,
3 is a view schematically showing a distributed power control system according to the present invention;
4 and 5 are diagrams for explaining a method for distributedly controlling five distributed power sources;
6 and 7 are views showing an example of use of a distributed power control system according to the present invention,
8 is a view showing a configuration example of a micro grid system using the present invention,
9 and 10 are views for explaining data transmission and reception in a distributed power control system according to the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.The present invention can be applied to various transformations and may have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms.

분산(Decentralized)/분산제어(distributed control)은 하나의 노드(Node) 장치에 문제가 발생하더라도 전체 시스템은 연속적으로 동작하도록 구성할 수 있고, 분산전원의 추가 또는 변경에 유연한 시스템 구성이 가능하며, 각 제어 노드는 발전원/부하원/발전 및 부하원의 유형에 따른 제어 시나리오만을 고려하면 되기에 상대적으로 단순한 구현이 가능하다. 이와 같은 장점을 갖는 분산(Decentralized)/분산제어(distributed control)는 현재 활발하게 검토되는 추세이다.Decentralized / distributed control can be configured to operate the entire system continuously even if a problem occurs in one node device, and it is possible to configure a flexible system to add or change distributed power. Each control node needs to consider only the control scenario according to the type of the power source / load source / power generation and load source, and thus a relatively simple implementation is possible. Decentralized / distributed control with these advantages is currently being actively considered.

한편, 탈 중앙화/분산화된 제어 시스템 구성을 위해서는 산업용 제어기에 적합한 통신 방식이 필요하다. 다양한 산업용 프로토콜이 있으나 산업용 사물인터넷 대응을 위해 대부분의 제조사가 MQTT와 OPC-UA를 지원한다. 분산제어 참여 노드의 정보를 몰라도 되는 P2P 통신 방식보다는 게시/구독(Publish/Subscribe) 방식이 적합하다. OPC-UA 표준에 게시/구독 지원이 추가되었으나 광범위하게 지원되지는 않고 있다. 따라서 MQTT가 적합하나 브로커(Broker)가 필요하며, 분산 에너지 자원 간의 통신에서 브로커가 Single Point of Failure가 된다. 다중 브로커가 필수이며, 이에 적합한 Fail-safe한 방법이 필요하다.On the other hand, in order to configure a decentralized / decentralized control system, a communication method suitable for an industrial controller is required. There are various industrial protocols, but most manufacturers support MQTT and OPC-UA to respond to industrial IoT. The publish / subscribe method is more suitable than the P2P communication method that does not need to know the information of the distributed control participating node. Post / subscribe support has been added to the OPC-UA standard, but is not widely supported. Therefore, MQTT is suitable, but a broker is required, and the broker becomes a single point of failure in communication between distributed energy resources. Multiple brokers are essential, and a fail-safe method is necessary.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and the same or corresponding components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted. .

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 분산전원 제어 시스템은 분산전원을 포함하는 복수개의 노드(1,2,3,4,5)의 각각에 구비되고, 게시 및 구독 기능을 가진 통신 프로토콜과, 타 노드와의 직접 통신을 위한 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하는 브로커서버(1a,2a,3a,4a,5a)를 포함하되, 노드들은 각각 분산정보를 출력하고, 브로커서버들은 각각 노드식별정보와 IP정보를 가지며, 구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast) 한다.Referring to FIG. 3, a distributed power control system according to the present invention is provided in each of a plurality of nodes (1,2,3,4,5) including distributed power, and a communication protocol having a publish and subscribe function, Includes broker servers (1a, 2a, 3a, 4a, 5a) using UDP (User Datagram Protocol) for direct communication with other nodes, but the nodes output distributed information, and the broker servers each identify node information. And IP information, and broadcasts other node identification information for subscription and its own IP information.

이와 같이 본 발명은 중앙노드를 구비하지 않는다. 그리고 각 노드의 분산 통신을 위해 UDP 프로토콜과 PUBLISH/SUBSCRIBE(MQTT 등)프로토콜을 사용하여 분산 통신을 구현한다. 그리고 모든 노드는 브로커서버를 가지고 있고, 모든 노드는 노드 식별정보를 가지고 있으며, 네트워크에 참여한 n-x개의 노드 IP 정보를 가지고 있다.As such, the present invention does not have a central node. And for distributed communication of each node, distributed communication is implemented using UDP protocol and PUBLISH / SUBSCRIBE (MQTT, etc.) protocol. And every node has a broker server, every node has node identification information, and n-x node IP information participating in the network.

상기 브로커서버들은 각각, 수신된 타 노드식별정보가 자신의 노드식별정보와 일치하면, 상기 타 노드식별정보를 브로드캐스트하는 브로커서버가 구독할 수 있도록 자신의 노드에 속한 분산전원의 분산정보와 해당 브로커서버의 노드식별정보를 IP 테이블에 기록하여 게시하는, 데이터 송신 기능을 포함한다.Each of the broker servers corresponds to the distributed information of distributed power belonging to its own node so that the broker server broadcasting the other node identification information can subscribe, if the received other node identification information matches its own node identification information. It includes a data transmission function that records and posts node identification information of the broker server in an IP table.

그리고 상기 브로커서버들은 각각, 구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast)하는 것에 의해, 해당 브로커서버의 IP 테이블에 기록되면 구독하는, 데이터 수신기능을 포함한다.In addition, each of the broker servers includes a function of receiving data by subscribing when it is recorded in the IP table of the corresponding broker server by broadcasting other node identification information for subscription and its own IP information.

본 발명은 노드가 처음 기동되고 네트워크에 연결되며 자신의 노드 식별정보를 가진다. 자신의 노드에 Publish/Subscribe 기능을 가진(MQTT 등) 브로커서버를 기동 시킨다. 노드는 자신의 IP 정보와 필요한 노드 식별 데이터를 포함하여 주기적으로 네트워크에 브로드캐스트 한다. 자신의 브로커서버에서 구독(SUBSCRIBE) 하여 다른 노드의 데이터를 취득한다.In the present invention, a node is first started, connected to a network, and has its own node identification information. Start the broker server with Publish / Subscribe function (MQTT, etc.) on its own node. A node periodically broadcasts its network, including its own IP information and necessary node identification data. Subscribe (SUBSCRIBE) from own broker server to acquire data of other nodes.

또한 네트워크에서 수신된 IP 정보 및 노드 식별 데이터를 수신한다. 노드 식별 데이터를 확인하고 노드 식별 데이터가 자신의 노드 식별 데이터와 일치하면 IP TABLE에 기록한다. IP TABLE을 참조하여 자신의 데이터를 게시(PUBLISH) 한다.It also receives IP information and node identification data received from the network. Check the node identification data and record it in the IP TABLE if the node identification data matches your own node identification data. PUBLISH your own data by referring to the IP TABLE.

노드식별정보란 해당 노드가 게시(PUBLISH) 하는 데이터의 종류이다. 도3에서 노드#1은 노드식별정보가 부하원이다. 노드#3은 부하원의 데이터가 필요하여 자신의 IP정보와 부하원 노드식별정보를 같이 첨부하여 브로드캐스트 한다. 노드#1은 노드#3에서 브로드캐스트한 IP와 노드식별정보를 받아 자신의 노드식별정보와 비교하고 일치하다면 IP TABLE에 등록한다.The node identification information is a type of data posted by the corresponding node (PUBLISH). In FIG. 3, node identification information is a load source for node # 1. Node # 3 needs data from the load source and broadcasts it by attaching its own IP information and load source node identification information together. Node # 1 receives the IP and node identification information broadcast from node # 3, compares it with its own node identification information, and registers it in the IP TABLE if it matches.

노드식별정보는 노드에서 필요한 데이터만을 요청하고 보낼 수 있다. The node identification information can request and send only the data required by the node.

만약 노드식별정보가 없이 모든 노드에 데이터를 게시(PUBLISH) 한다면, 노드의 데이터 게시(PUBLISH) 주기가 1초 일 때 한 노드는 1분당 (N-1)*60개의 데이터를 전송한다. 모든 노드가 같은 동작을 하므로 네트워크 내부에 총 데이터 전송은 N*((N-1)*60)의 데이터 전송이 일어난다. 5개의 노드가 구성된 네트워크라면 5*((5-1)*60), 그러므로 5개의 노드가 구성된 네트워크의 1분당 데이터 전송 수는 1200 이 될 것이지만, 본 발명은 노드에서 필요한 데이터만을 요청하고 보내므로, 이보다 더 적은 데이터 전송 수를 갖는다.If data is posted (PUBLISH) to all nodes without node identification information, one node transmits (N-1) * 60 data per minute when the node's PUBLISH period is 1 second. Since all nodes perform the same operation, data transmission of N * ((N-1) * 60) occurs within the network. If the network consists of 5 nodes, 5 * ((5-1) * 60), so the number of data transmissions per minute of the network consisting of 5 nodes would be 1200, but the present invention requests and sends only the necessary data from the node. , Has fewer data transfers than this.

구체적으로 도4 및 도5를 참조하여 설명하면, 노드#1(10)은 부하원 및 브로커서버1(10a)이 구비되고, 노드#2(20)는 PV(태양광) 및 브로커서버2(20a)가 구비되며, 노드#3(30)은 WIND(풍력) 및 브로커서버3(30a)이 구비되고, 노드#4(40)는 DIESEL(디젤) 및 브로커서버4가 구비되며, 노드#5(50)는 ESS(에너지저장시스템) 및 브로커서버5(50a)가 구비된 것으로 나타나 있다.4 and 5, node # 1 (10) is provided with a load source and broker server 1 (10a), and node # 2 (20) is PV (solar light) and broker server 2 ( 20a) is provided, node # 3 (30) is provided with WIND (wind power) and broker server 3 (30a), node # 4 (40) is equipped with DIESEL (diesel) and broker server 4, node # 5 50 shows that ESS (energy storage system) and broker server 5 50a are provided.

도4의 네트워크 구성에서 각 노드가 필요한 정보는 도5의 테이블에 따른다.Information required by each node in the network configuration of FIG. 4 follows the table of FIG. 5.

노드#1(10)의 부하원은 노드#2 내지 노드#5의 정보를 요구하지 않는다. 그러나 부하원의 정보는 노드#4의 디젤과, 노드#5의 ESS에서는 필요할 것이므로, IP TABLE에 등록된 노드 수는 2개이며, 이는 노드#4와 노드#5가 된다.The load source of node # 1 (10) does not require information from nodes # 2 to # 5. However, since the information of the load source will be required in the diesel of node # 4 and the ESS of node # 5, the number of nodes registered in the IP TABLE is two, which becomes node # 4 and node # 5.

노드#2(20)의 PV는 노드#1 및 노드#3 내지 노드#5의 정보를 요구하지 않는다. 그러나 PV의 정보는 노드#4의 디젤과, 노드#5의 ESS에서는 필요할 것이므로, IP TABLE에 등록된 노드 수는 2개이며, 이는 노드#4와 노드#5가 된다.The PV of node # 2 (20) does not request information of node # 1 and node # 3 to node # 5. However, since the information of PV will be required in the diesel of node # 4 and the ESS of node # 5, the number of nodes registered in the IP TABLE is two, which becomes node # 4 and node # 5.

노드#3(30)의 WIND는 노드#1,#2 및 노드#4,#5의 정보를 요구하지 않는다. 그러나 WIND의 정보는 노드#4의 디젤과, 노드#5의 ESS에서는 필요할 것이므로, IP TABLE에 등록된 노드 수는 2개이며, 이는 노드#4와 노드#5가 된다.The WIND of node # 3 30 does not require information of nodes # 1, # 2 and nodes # 4, # 5. However, since the information of WIND will be required in the diesel of node # 4 and the ESS of node # 5, the number of nodes registered in the IP TABLE is two, which becomes node # 4 and node # 5.

노드#4(40)의 디젤은 노드#1 내지 #3의 정보는 요구하면서도, 노드#5의 정보는 요구하지 않는다. 따라서, 필요한 노드 정보는 노드#1 내지 #3이 되고, 노드#4의 디젤 정보는 노드#5의 ESS에서는 필요할 것이므로, IP TABLE에 등록된 노드 수는 1개이며, 이는 노드#5가 된다.Diesel of node # 4 40 requires information of nodes # 1 to # 3, but does not require information of node # 5. Therefore, the necessary node information becomes nodes # 1 to # 3, and the diesel information of node # 4 will be required in the ESS of node # 5, so the number of nodes registered in the IP TABLE is 1, which becomes node # 5.

노드#5(50)의 ESS는 노드#1 내지 #4의 정보가 모두 필요하지만, 자신의 정보는 노드#1 내지 #4에 제공할 필요하 없으므로, IP TABLE에 등록된 노드 수는 0 이다.The ESS of the node # 5 (50) needs all the information of the nodes # 1 to # 4, but since it does not need to provide its own information to the nodes # 1 to # 4, the number of nodes registered in the IP TABLE is 0.

한편, 노드의 IP TABLE에 등록된 수를 수식으로 A로 표현하며 노드의 번호를 n으로 표현한다면 수식은 An 이다. 각 노드에서 전송하는 1분 단위 데이터 전송량을 수식화하면 다음과 같다.On the other hand, if the number registered in the IP TABLE of the node is expressed by A as a formula and the number of the node is expressed by n, the formula is An. The data transfer amount of 1 minute unit transmitted from each node is formulated as follows.

Figure 112019134612708-pat00001
Figure 112019134612708-pat00001

즉, 도5의 테이블에 따른 네트워크의 1분당 총 데이터 전송량은 420 이다.That is, the total data transmission amount per minute of the network according to the table in FIG. 5 is 420.

이는 노드식별정보를 미 적용시의 데이터 전송량인 1200 대비 네트워크 부하량이 65% 감소된 수치이다.This is a figure that reduces the network load by 65% compared to 1200, the data transmission amount when no node identification information is applied.

이와 같이 본 발명은 노드에서 필요한 데이터만을 요청하고, 받을 수 있는 구조여서 네트워크 부하량을 감소시킬 수 있다.In this way, the present invention is a structure that can request and receive only necessary data from a node, thereby reducing the network load.

1분간 60초의 데이터를 게시(PUBLISH) 한다고 가정하면, 본 발명에 따른 시스템의 네트워크 복잡도는 수학식2와 같다.Assuming that 60 seconds of data is posted (PUBLISH) for 1 minute, the network complexity of the system according to the present invention is as shown in Equation (2).

Figure 112019134612708-pat00002
Figure 112019134612708-pat00002

노드식별정보를 미적용 하는 경우는 An = (n-1), 노드식별정보를 적용하는 경우는 An = X, 1 < X <= (n-1) 조건을 가지고 있다.When node identification information is not applied, An = (n-1), and when node identification information is applied, An = X, 1 <X <= (n-1).

위 조건은 X <= (n-1)를 만족하며 노드식별정보를 적용하였을 때 네트워크 복잡도는 항상 미 적용 보다 같거나 작다.The above condition satisfies X <= (n-1), and when node identification information is applied, the network complexity is always the same or less than the unapplied.

본 발명의 시스템이 적용되면서 도6과 같은 네트워크 구성에 있어서, 한 노드(노드#3(31))가 fail 해도 다른 노드의 제어에는 이상이 없다. 노드 fail에 대한 시나리오는 자신만 고려하면 되기 때문에 제어 구성이 간단하다.As the system of the present invention is applied, in the network configuration as shown in FIG. 6, even if one node (node # 3 (31)) fails, control of the other node is not abnormal. The scenario for node fail is simple, so the control configuration is simple.

도7을 참조하면, 기존 네트워크에 신규 노드가 추가되어도 기존 노드에 대한 업데이트가 적어진다. 신규 노드는 네트워크에 자동으로 참가하여 다른 노드의 데이터를 취득할 수 있다.Referring to FIG. 7, even if a new node is added to an existing network, updates to the existing node are reduced. New nodes can automatically join the network and acquire data from other nodes.

도8은 본 발명을 이용한 마이크로 그리드 시스템의 구성예를 나타낸 도면으로써, 노드#1(12)은 부하데이터를 계측하고 각 노드에게 게시한다. 노드#2(22)는 PV 발전량을 계측하고 각 노드에게 게시한다. 노드#3(32)은 부하 데이터와 PV 데이터를 취득하여 디젤 발전기를 제어한다. 노드#4는 부하 데이터, PV 데이터, 디젤 발전기 데이터를 취득하여 ESS를 제어한다.8 is a view showing a configuration example of a micro grid system using the present invention, node # 1 (12) measures the load data and posts it to each node. Node # 2 (22) measures the amount of PV generation and posts it to each node. Node # 3 (32) acquires load data and PV data to control the diesel generator. Node # 4 acquires load data, PV data, and diesel generator data to control the ESS.

도9 및 도10은 본 발명에 따른 분산전원 제어 시스템의 핵심 기능으로써, 데이터 수신의 경우는 브로커서버를 기동하고(S10), 자신의 IP 정보와 타 노드식별정보를 브로드캐스트하고(S20), 이로 인해 타 노드식별정보에 해당하는 브로커서버에 메시지가 있는지 확인하고(S30), 확인되지 않으면 자신의 IP 정보와 타 노드식별정보를 브로드캐스트하고, 확인되면 해당 브로커서버에서 메시지를 구독한다(S40).9 and 10 are key functions of the distributed power control system according to the present invention, in the case of data reception, start the broker server (S10), broadcast their own IP information and other node identification information (S20), For this reason, check whether there is a message in the broker server corresponding to the other node identification information (S30), if not, broadcast its own IP information and other node identification information, and if confirmed, subscribe the message from the broker server (S40) ).

데이터 송신의 경우는 UDP 소켓을 오픈(S1)하고, 수신된 타 노드식별정보가 자신의 노드식별정보와 일치하는지를 확인하고(S4), 일치하면 IP TABLE에 메시지를 등록하고, IP TABLE에 등록된 노드에게 데이터를 게시한다(S3).In the case of data transmission, open the UDP socket (S1), check whether the received other node identification information matches its own node identification information (S4), and if it matches, register a message in the IP TABLE and register it in the IP TABLE. Post data to the node (S3).

한편, 상기 브로커서버에서 브로드캐스트하는 타 노드의 노드식별정보는 미리 설정되거나, 외부입력에 의한 수정이 가능하다. 또한 상기 IP 테이블은 적어도 총 노드 수 -1로 구성되고, 브로커서버는 노드 간 약속된 주기로 통신하되, 시간, 계절, 날씨 등 환경적인 요인에 따라 약속된 주기의 우선순위를 변경하는 것도 가능하다. 예컨대, 날씨가 흐릴때, 또는 맑을 때 네트워크 내의 노드 간에 어느 분산전원을 집중적으로 모니터링하고 그에 따라 각각의 노드를 어떻게 제어할지를 결정하는 것에 의해 운전효율이 향상될 수 있다. 또한 낮 시간 때, 또는 밤 시간 때 그리고 추운 계절일 때, 또는 따뜻한 계절일 때 네트워크 내의 노드 간에 어느 분산전원을 집중적으로 모니터링하고 그에 따라 각각의 노드를 어떻게 제어할지를 결정하는 것에 의해 운전효율이 향상될 수 있다.Meanwhile, the node identification information of another node broadcast from the broker server may be set in advance or modified by an external input. In addition, the IP table is composed of at least the total number of nodes -1, and the broker server communicates at a promised cycle between nodes, but it is also possible to change the priority of the promised cycle according to environmental factors such as time, season, and weather. For example, operation efficiency may be improved by intensively monitoring which distributed power source is between nodes in the network when the weather is cloudy or when it is sunny, and determining how to control each node accordingly. In addition, the operation efficiency can be improved by intensively monitoring which distributed power between nodes in the network during the daytime, nighttime, cold season, or warm season, and determining how to control each node accordingly. Can be.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions will be made by those skilled in the art to which the present invention pertains. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined not only by the following claims, but also by the claims and equivalents.

1: 노드#1
1a: 브로커서버1
2: 노드#2
2a: 브로커서버2
3: 노드#3
3a: 브로커서버3
5: 노드#n
5a: 브로커서버n1: Node # 1
1a: Broker server 1
2: Node # 2
2a: broker server 2
3: Node # 3
3a: Broker server 3
5: node # n
5a: broker server n

Claims (5)

분산전원을 포함하는 복수개의 노드의 각각에 구비되고,
게시 및 구독 기능을 가진 통신 프로토콜과, 타 노드와의 직접 통신을 위한 UDP(User Datagram Protocol)를 사용하는 브로커서버;를 포함하되,
노드들은 각각 분산정보를 출력하고,
브로커서버들은 각각 노드식별정보와 IP정보를 가지며, 구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast)하고,
상기 브로커서버들은 각각,
수신된 타 노드식별정보가 자신의 노드식별정보와 일치하면,
상기 타 노드식별정보를 브로드캐스트하는 브로커서버가 구독할 수 있도록 자신의 노드에 속한 분산전원의 분산정보와 해당 브로커서버의 노드식별정보를 IP 테이블에 기록하여 게시하는,
데이터 송신 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템.It is provided in each of a plurality of nodes including a distributed power source,
Includes a communication protocol with posting and subscription functions, and a broker server using UDP (User Datagram Protocol) for direct communication with other nodes.
Each node outputs distributed information,
The broker servers each have node identification information and IP information, and broadcast other node identification information and their IP information for subscription,
Each of the broker servers,
If the received other node identification information matches its own node identification information,
In order to be able to subscribe to the broker server that broadcasts the other node identification information, the distributed information of distributed power belonging to its node and the node identification information of the corresponding broker server are recorded in an IP table and posted.
A self-broker-based distributed power control system comprising a data transmission function. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 브로커서버들은 각각,
구독을 위한 타 노드식별정보와 자신의 IP 정보를 브로드캐스트(broadcast)하는 것에 의해, 해당 브로커서버의 IP 테이블에 기록되면 구독하는,
데이터 수신기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템.According to claim 1,
Each of the broker servers,
By broadcasting other node identification information for subscription and own IP information, if it is recorded in the IP table of the broker server, subscribe
Self-broker-based distributed power control system comprising a data receiving function. 제1항에 있어서,
상기 브로커서버에서 브로드캐스트하는 타 노드의 노드식별정보는 미리 설정되거나, 외부입력에 의한 수정이 가능한 것을 특징으로 하는 셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템.According to claim 1,
Self-broker-based distributed power control system, characterized in that the node identification information of another node broadcast from the broker server can be set in advance or modified by external input. 제1항에 있어서,
상기 IP 테이블은 적어도 총 노드 수 -1로 구성되고,
브로커서버는 노드 간 약속된 주기로 통신하는 것을 특징으로 하는 셀프 브로커 기반형 분산전원 제어 시스템.According to claim 1,
The IP table is composed of at least -1 total nodes,
The broker server is a self-broker-based distributed power control system characterized in that it communicates at a promised cycle between nodes.
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