KR102410052B1 - Apparatus and method for managing cloud-based microgrid distributed power supply - Google Patents

Apparatus and method for managing cloud-based microgrid distributed power supply Download PDF

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KR102410052B1
KR102410052B1 KR1020210089699A KR20210089699A KR102410052B1 KR 102410052 B1 KR102410052 B1 KR 102410052B1 KR 1020210089699 A KR1020210089699 A KR 1020210089699A KR 20210089699 A KR20210089699 A KR 20210089699A KR 102410052 B1 KR102410052 B1 KR 102410052B1
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vector
measurement
microgrid
learning
measurement vector
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KR1020210089699A
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이채교
최종웅
신동진
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Abstract

마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치는 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치는 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하면, 수신된 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터를 생성하고, 생성된 계측벡터를 심층학습모델이며 인코더 및 디코더를 포함하는 이상검출모델에 입력하는 데이터처리부와, 상기 이상검출모델이 상기 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터를 산출하면, 상기 계측벡터와 상기 모사계측벡터의 차이를 나타내는 손실이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 손실이 상기 임계치 이상이면, 상기 마이크로그리드에 이상이 있는 것으로 판단하는 이상검출부를 포함한다. When the device for managing the microgrid distributed power supply receives the measurement data from the microgrid, the device for managing the microgrid distributed power generates a measurement vector by mapping the received measurement data to a predetermined vector space, and the generated measurement A data processing unit for inputting a vector into a deep learning model and an anomaly detection model including an encoder and a decoder, and when the anomaly detection model simulates the measurement vector to calculate a simulated measurement vector, the difference between the measurement vector and the simulated measurement vector and an abnormality detection unit that determines whether a loss indicating a value exceeds a preset threshold, and determines that there is an abnormality in the microgrid when the loss is greater than or equal to the threshold.

Description

클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치 및 이를 위한 방법{Apparatus and method for managing cloud-based microgrid distributed power supply}Apparatus and method for managing cloud-based microgrid distributed power supply}

본 발명은 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 클라우드를 기반으로 하여 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치 및 이를 위한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a technology for managing a microgrid distributed power supply, and more particularly, to a cloud-based device for managing a microgrid distributed power supply and a method therefor.

현재의 전력 공급 구조는 중앙집중형 관리로 한전이 다수의 소비자를 상대로 공급하고 있다. 이러한 구조는 대체재 부족으로 인한 자유화/시장화가 곤란해지고 수요 및 공급탄력성이 낮다. 이를 해결하기 위해 최근 지역 곳곳에 기관 혹은 독립사업자를 통해 분산전원 형태의 신재생에너지 발전시설이 구축 되고 있다. 분산전원은 유지보수의 어려움 및 수익구조 모델의 부족으로 인해 운영의 어려움이 발생한다. 이는 특히, 소규모 독립사업자들에게서 발생한다. 따라서 분산전원을 통합하여 관리하고 거래할 수 있는 시스템이 요구된다. The current electricity supply structure is centralized management, and KEPCO is supplying it to a large number of consumers. This structure makes liberalization/marketization difficult due to the lack of substitutes, and the elasticity of demand and supply is low. In order to solve this problem, new and renewable energy power generation facilities in the form of distributed power sources are being built in various places in the region through institutions or independent operators. Distributed power generation has difficulties in operation due to difficulties in maintenance and lack of a profit structure model. This is particularly the case with small independent businesses. Therefore, a system that can integrate, manage, and trade distributed power is required.

한국공개특허 제2020-0065655호 (2020.06.09. 공개)Korean Patent Publication No. 2020-0065655 (published on June 9, 2020)

클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치 및 이를 위한 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus for managing a cloud-based microgrid distributed power supply and a method therefor.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치는 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하면, 수신된 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터를 생성하고, 생성된 계측벡터를 심층학습모델이며 인코더 및 디코더를 포함하는 이상검출모델에 입력하는 데이터처리부와, 상기 이상검출모델이 상기 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터를 산출하면, 상기 계측벡터와 상기 모사계측벡터의 차이를 나타내는 손실이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 손실이 상기 임계치 이상이면, 상기 마이크로그리드에 이상이 있는 것으로 판단하는 이상검출부를 포함한다. When receiving measurement data from the microgrid, the apparatus for managing distributed power supply in a microgrid according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above object maps the received measurement data to a predetermined vector space to obtain a measurement vector A data processing unit for generating a measurement vector, which is a deep learning model and inputting the generated measurement vector to an anomaly detection model including an encoder and a decoder, and when the anomaly detection model simulates the measurement vector to calculate a simulated measurement vector, the measurement vector and an abnormality detection unit that determines whether a loss representing a difference between and the simulated measurement vector exceeds a preset threshold, and determines that there is an abnormality in the microgrid when the loss is greater than or equal to the threshold.

상기 장치는 마이크로그리드의 정상 상태에서 계측된 계측 데이터로부터 학습용 계측벡터를 마련하고, 이상검출모델이 상기 학습용 계측벡터에 대한 연산을 수행하여 학습용 모사계측벡터를 산출하면, 상기 학습용 계측벡터 및 상기 학습용 모사계측벡터를 기초로 손실을 산출하고, 상기 손실이 최소가 되도록 상기 이상검출모델의 파라미터를 갱신하는 최적화를 수행함으로써, 이상검출모델을 학습시키는 모델생성부를 더 포함한다. The device prepares a measurement vector for learning from measurement data measured in a steady state of the microgrid, and when the abnormal detection model calculates a simulated measurement vector for learning by performing an operation on the measurement vector for learning, the measurement vector for learning and the learning The method further includes a model generator for learning the anomaly detection model by calculating a loss based on the simulated measurement vector and performing optimization to update the parameters of the anomaly detection model so that the loss is minimized.

상기 모델생성부는 수학식

Figure 112021119102843-pat00001
에 따라 손실을 산출하고, 상기
Figure 112021119102843-pat00002
은 손실을 나타내고,
Figure 112021119102843-pat00003
이고,
Figure 112021119102843-pat00004
이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00005
는 인코더의 가중치 행렬이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00006
는 인코더의 바이어스 벡터이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00007
는 인코더의 활성화 함수이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00008
는 디코더의 가중치 행렬이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00009
는 디코더의 바이어스 벡터이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00085
는 디코더의 활성화 함수인 것을 특징으로 한다. The model generating unit is
Figure 112021119102843-pat00001
Calculate the loss according to the above
Figure 112021119102843-pat00002
represents the loss,
Figure 112021119102843-pat00003
ego,
Figure 112021119102843-pat00004
and said
Figure 112021119102843-pat00005
is the weight matrix of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00006
is the bias vector of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00007
is the activation function of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00008
is the weight matrix of the decoder,
Figure 112021119102843-pat00009
is the bias vector of the decoder,
Figure 112021119102843-pat00085
is an activation function of the decoder.

상기 모델생성부는 학습이 완료된 후, 정상 상태의 계측 데이터인 정상 데이터를 비정상으로 판정하는 제1 오차와, 비정상 상태의 계측 데이터인 비정상 데이터를 정상으로 판단하는 제2 오차에 대한 비용함수를 설정하고, 비용함수가 최소가 되는 임계치를 설정하는 것을 특징으로 한다. After the learning is completed, the model generator sets a cost function for a first error for determining normal data, which is measurement data in a normal state, as abnormal, and a second error for determining abnormal data, which is measurement data in an abnormal state, as normal. , it is characterized in that a threshold value at which the cost function is minimized is set.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 방법은 데이터처리부가 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하는 단계와, 상기 데이터처리부가 수신된 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터를 생성하고, 생성된 계측벡터를 심층학습모델인 이상검출모델에 입력하는 단계와, 상기 이상검출모델이 상기 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터를 산출하는 단계와, 이상검출부가 상기 계측벡터와 상기 모사계측벡터의 차이를 나타내는 손실이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 이상검출부가 상기 손실이 상기 임계치 이상이면, 상기 마이크로그리드에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계를 포함한다. A method for managing a microgrid distributed power supply according to a preferred embodiment of the present invention for achieving the object as described above includes the steps of: a data processing unit receiving measurement data from the microgrid; Creating a measurement vector by mapping to a predetermined vector space, inputting the generated measurement vector to an anomaly detection model that is a deep learning model, and calculating a simulated measurement vector by simulating the measurement vector by the anomaly detection model; , determining whether the loss indicating the difference between the measurement vector and the simulated measurement vector by the anomaly detection unit exceeds a preset threshold, and if the loss is greater than or equal to the threshold value by the abnormality detection unit, there is an abnormality in the microgrid It includes the step of determining that

상기 방법은 상기 데이터처리부가 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하는 단계 전, 모델생성부가 마이크로그리드의 정상 상태에서 계측된 계측 데이터로부터 학습용 계측벡터를 마련하는 단계와, 이상검출모델이 상기 학습용 계측벡터에 대한 연산을 수행하여 학습용 모사계측벡터를 산출하는 단계와, 모델생성부가 상기 학습용 계측벡터 및 상기 학습용 모사계측벡터를 기초로 손실을 산출하는 단계와, 모델생성부가 상기 손실이 최소가 되도록 상기 이상검출모델의 파라미터를 갱신하는 최적화를 수행함으로써, 이상검출모델을 학습시키는 단계를 더 포함한다. The method includes the steps of: before the data processing unit receives the measurement data from the microgrid, the model generation unit prepares a measurement vector for learning from the measurement data measured in a steady state of the microgrid; Calculating a simulation measurement vector for learning by performing an operation for, the step of a model generation unit calculating a loss based on the measurement vector for learning and the simulation measurement vector for training, and the model generation unit detecting the abnormality so that the loss is minimized The method further includes training an anomaly detection model by performing optimization to update parameters of the model.

상기 손실을 산출하는 단계는 상기 모델생성부가 수학식

Figure 112021119102843-pat00011
에 따라 손실을 산출하고, 상기
Figure 112021119102843-pat00012
은 손실을 나타내고,
Figure 112021119102843-pat00013
이고,
Figure 112021119102843-pat00014
이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00015
는 인코더의 가중치 행렬이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00016
는 인코더의 바이어스 벡터이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00017
는 인코더의 활성화 함수이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00018
는 디코더의 가중치 행렬이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00019
는 디코더의 바이어스 벡터이고, 상기
Figure 112021119102843-pat00086
는 디코더의 활성화 함수인 것을 특징으로 한다. In the step of calculating the loss, the model generation unit is
Figure 112021119102843-pat00011
Calculate the loss according to the above
Figure 112021119102843-pat00012
represents the loss,
Figure 112021119102843-pat00013
ego,
Figure 112021119102843-pat00014
and said
Figure 112021119102843-pat00015
is the weight matrix of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00016
is the bias vector of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00017
is the activation function of the encoder,
Figure 112021119102843-pat00018
is the weight matrix of the decoder,
Figure 112021119102843-pat00019
is the bias vector of the decoder,
Figure 112021119102843-pat00086
is an activation function of the decoder.

상기 방법은 상기 이상검출모델을 학습시키는 단계 후, 정상 상태의 계측 데이터인 정상 데이터를 비정상으로 판정하는 제1종 오류와, 비정상 상태의 계측 데이터인 비정상 데이터를 정상으로 판단하는 제2종 오류에 대한 비용함수를 설정하고, 비용함수가 최소가 되는 임계치를 설정하는 단계를 더 포함한다. In the method, after the step of learning the abnormality detection model, a type 1 error for determining normal data, which is measurement data in a normal state, as abnormal, and a type 2 error for determining abnormal data, which is measurement data in an abnormal state, as normal. The method further includes setting a cost function for , and setting a threshold at which the cost function is minimized.

본 발명에 따르면, 클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 효율적으로 관리할 수 있다. According to the present invention, it is possible to efficiently manage the cloud-based microgrid distributed power supply.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자장치가 전력을 구매하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버가 복수의 마이크로그리드를 포함하는 분산 전원을 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 그리드관리부가 마이크로그리드를 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 선불거래부가 선불 전력 거래를 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그리드관리부(100)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드의 상태의 이상을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드의 상태의 이상을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다.
1 is a diagram for explaining the configuration of a system for managing a cloud-based microgrid distributed power supply according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a method for a user device to purchase power according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining a method for a management server to manage distributed power including a plurality of microgrids according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams for explaining a method of managing a microgrid by the grid management unit of the management server according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining a method of performing a prepaid power transaction by the prepaid transaction unit of the management server according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the detailed configuration of the grid management unit 100 according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining the configuration of an anomaly detection model (FDM) according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a method of generating an anomaly detection model (FDM) according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormality in a state of a microgrid using a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention.
12 is a diagram for explaining the configuration of an anomaly detection model (FDM) according to another embodiment of the present invention.
13 is a flowchart illustrating a method of generating an anomaly detection model (FDM) according to another embodiment of the present invention.
14 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormality in a state of a microgrid using a plurality of sensors according to another embodiment of the present invention.
15 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. Prior to the detailed description of the present invention, the terms or words used in the present specification and claims described below should not be construed as being limited to their ordinary or dictionary meanings, and the inventors should develop their own inventions in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be appropriately defined as a concept of a term for explanation. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, so various equivalents that can be substituted for them at the time of the present application It should be understood that there may be water and variations.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음을 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, it should be noted that in the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals as much as possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some components are exaggerated, omitted, or schematically illustrated in the accompanying drawings, and the size of each component does not fully reflect the actual size.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 시스템에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 클라우드 기반 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 사용자장치가 전력을 구매하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버가 복수의 마이크로그리드를 포함하는 분산 전원을 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 그리드관리부가 마이크로그리드를 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 선불거래부가 선불 전력 거래를 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. First, a system for managing a cloud-based microgrid distributed power supply according to an embodiment of the present invention will be described. 1 is a diagram for explaining the configuration of a system for managing a cloud-based microgrid distributed power supply according to an embodiment of the present invention. 2 is a diagram for explaining a method for a user device to purchase power according to an embodiment of the present invention. 3 is a view for explaining a method for a management server to manage distributed power including a plurality of microgrids according to an embodiment of the present invention. 4 and 5 are diagrams for explaining a method of managing a microgrid by the grid management unit of the management server according to an embodiment of the present invention. 6 and 7 are diagrams for explaining a method of performing a prepaid power transaction by the prepaid transaction unit of the management server according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 시스템은 관리서버(10), 마이크로그리드(20), 사업자장치(30), 스마트미터(40) 및 사용자장치(50)을 포함한다. Referring to FIG. 1 , a system for managing the microgrid distributed power supply includes a management server 10 , a microgrid 20 , a business operator device 30 , a smart meter 40 , and a user device 50 .

관리서버(10)는 클라우드(Cloud) 서버이며, 복수의 마이크로그리드(20)를 포함하는 분산 전원을 관리하기 위한 것이다. 복수의 마이크로그리드(20)는 서로 다른 사업자가 제공하며, 사업자장치(30)는 그 사업자가 사용하는 장치이다. 또한, 복수의 수용가 각각은 전력 사용량을 검침하는 스마트미터(40)를 구비하며, 사용자장치(50)는 각 수용가의 사용자가 사용하는 장치이다. The management server 10 is a cloud server, and is for managing distributed power including a plurality of microgrids 20 . A plurality of microgrids 20 are provided by different operators, and the operator device 30 is a device used by the operator. In addition, each of the plurality of consumers is provided with a smart meter 40 for reading the power consumption, and the user device 50 is a device used by the user of each consumer.

관리서버(10)는 그리드관리부(100) 및 선불거래부(200)를 포함한다. 그리드관리부(100)는 복수의 마이크로그리드(20)와 복수의 마이크로그리드(20)에 대응하는 복수의 사업자장치(30)와 연결하여 전력 공급을 관리하기 위한 것이다. 일 실시예에 따르면, 그리드관리부(100)는 가상 머신으로 구현될 수 있다. 사업자가 관리서버(10)가 제공하는 마이크로그리드(20) 관리 및 전력 판매 서비스에 가입한 경우, 관리서버(10)는 가상 머신으로 해당하는 마이크로그리드(20)에 대응하는 그리드관리부(100)를 생성할 수 있다. 또한, 선불거래부(200)는 복수의 스마트미터(40)와, 복수의 스마트미터(40)에 대응하는 복수의 사용자장치(50)과 연결하여 전력 거래를 관리하기 위한 것이다. The management server 10 includes a grid management unit 100 and a prepaid transaction unit 200 . The grid management unit 100 is for managing power supply by connecting with a plurality of microgrids 20 and a plurality of operator devices 30 corresponding to the plurality of microgrids 20 . According to an embodiment, the grid management unit 100 may be implemented as a virtual machine. When a business operator subscribes to the microgrid 20 management and power sales service provided by the management server 10, the management server 10 operates the grid management unit 100 corresponding to the microgrid 20 as a virtual machine. can create In addition, the prepaid transaction unit 200 is for managing power transaction by connecting the plurality of smart meters 40 and the plurality of user devices 50 corresponding to the plurality of smart meters 40 .

도 2에 도시된 바와 같이, 사용자장치(50)는 사용자의 조작에 따라 관리서버(10)로부터 전력 포인트를 구입할 수 있다. As shown in FIG. 2 , the user device 50 may purchase power points from the management server 10 according to a user's manipulation.

한편, 복수의 분산전원은 예컨대, 제1 내지 제3 마이크로그리드(21, 22, 23)를 포함한다고 가정한다. 제1 내지 제3 마이크로그리드(21, 22, 23) 각각의 사업자는 예컨대, 제1 내지 제3 사업자장치(31, 32, 33)를 통해 제1 내지 제3 마이크로그리드(21, 22, 23) 각각을 운영할 수 있다. 제1 마이크로그리드(21)의 발전량이 가장 높고, 제3 마이크로그리드(23)의 발전량이 가장 낮고, 제2 마이크로그리드(22)의 발전량은 제1 마이크로그리드(21)의 발전량 보다 낮고, 제3 마이크로그리드(23)의 발전량 보다 높다고 가정한다. 이러한 경우, 상대적으로, 발전량이 가장 높은 제1 마이크로그리드(21)의 전력 가격이 가장 낮고, 발전량이 가장 낮은 제3 마이크로그리드(23)의 전력 가격이 가장 높고, 발전량이 중간인 제2 마이크로그리드(22)의 전력 가격이 중간으로 책정될 수 있다. 이와 같이, 복수의 마이크로그리드(21, 22, 23) 각각의 가격은 상이할 수 있고, 사용자장치(50)는 가격을 비교한 후, 구매한 전력 포인트를 통해 선택적으로 전력을 구매할 수 있다. On the other hand, it is assumed that the plurality of distributed power sources include, for example, the first to third microgrids 21 , 22 , and 23 . First to third microgrids (21, 22, 23) Each operator, for example, through the first to third operator devices (31, 32, 33) first to third microgrids (21, 22, 23) You can run each of them. The generation amount of the first microgrid 21 is the highest, the generation amount of the third microgrid 23 is the lowest, the generation amount of the second microgrid 22 is lower than the generation amount of the first microgrid 21, and the third It is assumed that the power generation amount of the microgrid 23 is higher. In this case, relatively, the power price of the first microgrid 21 with the highest amount of generation is the lowest, and the power price of the third microgrid 23 with the lowest amount of generation is the highest, and the second microgrid has the medium amount of generation. (22) can be priced in the middle. In this way, the price of each of the plurality of microgrids 21 , 22 , and 23 may be different, and the user device 50 may selectively purchase power through the purchased power point after comparing the prices.

도 3에 도시된 바와 같이, 관리서버(10)는 복수의 마이크로그리드(21, 22, 23) 및 복수의 마이크로그리드(21, 22, 23)에 대응하는 복수의 사업자장치(31, 32, 33)와 연결하여 복수의 마이크로그리드(21, 22, 23)를 포함하는 분산 전원을 관리할 수 있다. As shown in Figure 3, the management server 10 is a plurality of microgrids (21, 22, 23) and a plurality of operator devices (31, 32, 33) corresponding to the plurality of microgrids (21, 22, 23) ) to manage distributed power including a plurality of microgrids (21, 22, 23).

도 4를 참조하면, 마이크로그리드(20)는 신재생 에너지 발전기, 보조 발전기, 인버터, ESS(Energy Storage System) 등을 포함한다. 신재생에너지는 전력생산을 위한 태양광발전, 풍력발전, 지열발전 등이 될 수 있다. 발전기는 신재생 에너지 발전 부족을 대비하여 비상 가동하기 위한 것으로, 디젤엔진을 대표적으로 예시할 수 있다. ESS(Energy Storage System)는 생산된 전력을 저장하기 위한 것이다. 인버터는 생산된 전기를 직류/교류로 변환하기 위한 것이다. Referring to FIG. 4 , the microgrid 20 includes a renewable energy generator, an auxiliary generator, an inverter, an Energy Storage System (ESS), and the like. Renewable energy can be solar power generation, wind power generation, geothermal power generation, etc. for power generation. The generator is for emergency operation in preparation for the lack of new and renewable energy generation, and a diesel engine can be representatively exemplified. ESS (Energy Storage System) is for storing the generated electricity. The inverter is for converting the generated electricity into DC/AC.

또한, 마이크로그리드(20)는 에지(Edge) EMS(SCADA) 및 에지(Edge) EMS를 제어하기 위한 운용모듈을 포함한다. 에지 EMS는 마이크로그리드(20)에 설치된 설비의 데이터 수집 및 기능을 제어하고, 관리서버(10)와 통신하는 게이트웨이 기능을 가진다. 이때, 통신은 HTTP, Socket 등의 방식으로 이루어지고, 관리서버(10)는 에지 EMS를 제어하여 해당 마이크로그리드(20) 전체를 관리할 수 있다. In addition, the microgrid 20 includes an operation module for controlling the edge EMS (SCADA) and the edge EMS. The edge EMS controls data collection and functions of facilities installed in the microgrid 20 , and has a gateway function that communicates with the management server 10 . At this time, communication is made in a manner such as HTTP, Socket, and the like, and the management server 10 may control the edge EMS to manage the entire microgrid 20 .

관리서버(10)의 그리드관리부(100)는 마이크로그리드(20)의 에지 EMS를 통해 마이크로그리드(20)의 각 종 정보를 포함하는 정보 데이터를 관리하며, 사업자장치(30)에 마이크로그리드(20)의 정보 데이터를 제공할 수 있다. 그러면, 사업자장치(30)는 사업자 혹은 관리자가 마이크로그리드(20)의 정보 데이터를 열람할 수 있도록 제공한다. 예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이, 사업자장치(30)는 관리서버(10)의 그리드관리부(100)로부터 정보 데이터를 수신하고, 이를 표시할 수 있다. 이러한 정보 데이터는 예컨대, 설정 전력 포인트 단가, 잔여 전력 포인트, ESS에 남아 있는 전력량, 시간당 전력 부하량(전력의 수요량) 등을 포함한다. 또한, 그리드관리부(100)는 사업자장치(30)를 사용하는 관리자 혹은 사업자 등에 대한 권한 별 기능을 제공하기 위한 보안 및 인증 기능을 가질 수 있다. 특히, 그리드관리부(100)는 본 발명의 실시예에 따라 AI 기반 분석 기능을 가질 수 있다. 이는 태양광 발전량 예측 기능, 발전 예측 기반 ESS 충방전 스케쥴링 기능 및 이상 감지 기능을 포함한다. 이 중 이상 감지 기능은 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. The grid management unit 100 of the management server 10 manages information data including various types of information of the microgrid 20 through the edge EMS of the microgrid 20, and the microgrid 20 in the operator device 30 ) of information data can be provided. Then, the operator device 30 provides so that the operator or the manager can read the information data of the microgrid (20). For example, as shown in FIG. 5 , the operator device 30 may receive information data from the grid management unit 100 of the management server 10 and display it. Such information data includes, for example, a unit price of a set power point, a remaining power point, an amount of power remaining in the ESS, an amount of power load per hour (amount of demand for power), and the like. In addition, the grid management unit 100 may have a security and authentication function for providing functions for each authority to an administrator or a business operator using the operator device 30 . In particular, the grid management unit 100 may have an AI-based analysis function according to an embodiment of the present invention. It includes a solar power generation amount prediction function, a power generation prediction-based ESS charging/discharging scheduling function, and an abnormality detection function. Among these, the anomaly detection function will be described in more detail below.

도 6을 참조하면, 수용가 별로 전력 소비를 측정 및 관리하기 위해 스마트미터(40: 41, 42, 43)를 구비한다. 스마트미터(40: 41, 42, 43)는 수용가 별 사용자장치(50: 51, 52, 53)를 통해 관리서버(10)와 연결되거나, 직접 관리서버(10)와 연결될 수 있다. Referring to FIG. 6 , smart meters 40 : 41 , 42 , 43 are provided to measure and manage power consumption for each consumer. The smart meters 40 : 41 , 42 , 43 may be connected to the management server 10 through the user devices 50 : 51 , 52 , 53 for each customer or may be directly connected to the management server 10 .

스마트미터(40)는 수용가 측 전력 관리 분석을 위한 것이다. 스마트미터(40)는 수용가 전력 구매 잔량을 기초로 전원 투입 허용 및 차단을 자동으로 제어하고, 소비되는 전력을 계측하고, 관련 데이터를 수집 및 분석할 수 있다. 또한, 스마트미터(40)는 AI 기반 전력 부하량 예측 및 충전시기 알림 기능을 가지며, 전력 계측 기반 누전 및 도전 탐지하는 기능을 가진다. The smart meter 40 is for consumer-side power management analysis. The smart meter 40 may automatically control power-on permission and cut-off based on the customer's remaining power purchase amount, measure power consumption, and collect and analyze related data. In addition, the smart meter 40 has an AI-based power load prediction and charging time notification function, and has a power measurement-based electric leakage and conduction detection function.

관리서버(10)의 선불거래부(200)는 각 수용가 별 검침, 빌링 및 분석 기능을 제공한다. 또한, 이와 관련된 각 종 정보 데이터를 사업자장치(30) 혹은 사용자장치(50)에 제공한다. 사용자장치(50)에 정보 데이터를 제공하는 화면 예를 도 7에 도시하였다. 도시된 바와 같이, 이러한 정보 데이터는 예컨대, 전력 제공 마이크로그리드 및 전력 포인트 단가, 잔여 전력 포인트, 현재 거래 중인 마이크로그리드의 단가에 따른 남은 전력 사용량(계산값), 사용자 전력 소비 패턴 평균을 이용한 남은 잔여 일 수, 사용자 전력 소비 분석 데이터 등을 포함한다. The prepaid transaction unit 200 of the management server 10 provides meter reading, billing and analysis functions for each customer. In addition, various types of information related thereto are provided to the operator device 30 or the user device 50 . An example of a screen for providing information data to the user device 50 is illustrated in FIG. 7 . As shown, this information data includes, for example, the remaining power usage (calculated value) according to the unit price of the microgrid that is currently being traded, the remaining power point, the remaining power consumption using the average of the user power consumption pattern. number of days, user power consumption analysis data, and the like.

또한, 선불거래부(200)는 AI 기반 전력 부하량 예측 및 충전 시기 알리고, 전력 계측을 기반으로 누전 및 도전을 탐지하는 AI 분석 기능을 제공한다. In addition, the prepaid transaction unit 200 provides an AI analysis function for predicting an AI-based power load amount and notifying the charging time, and detecting electric leakage and conduction based on power measurement.

또한, 선불거래부(200)는 스마트미터(40)를 통한 원격 전력 검침, 데이터 수집 및 분석 등의 O&M(Operation &Maintenance) 기능을 제공한다. In addition, the prepaid transaction unit 200 provides an O&M (Operation & Maintenance) function such as remote power meter reading, data collection and analysis through the smart meter 40 .

특히, 선불거래부(200)는 사용자장치(40)와 연결하여 사용자장치(40)에 전력 포인트를 판매하고, 사용자장치(40)가 선택한 사업자의 마이크로그리드(20)의 전력을 판매한다. 또한, 선불거래부(200)는 사업자장치(30)와 연결하여 사용자장치(40)가 전력 포인트로 구매한 전력에 대한 정산을 수행한다. 이때, 선불거래부(200)는 카드사, 은행사, 통신사 등과 연계하여 선불거래 서비스를 제공할 수 있다. In particular, the prepaid transaction unit 200 is connected to the user device 40 to sell power points to the user device 40 , and sells power of the microgrid 20 of the operator selected by the user device 40 . In addition, the prepaid transaction unit 200 is connected to the operator device 30 to perform the settlement of the power purchased by the user device 40 as a power point. In this case, the prepaid transaction unit 200 may provide a prepaid transaction service in connection with a card company, a bank company, a telecommunication company, and the like.

사용자장치(40)는 관리서버(10)에 접속하여 선불거래부(200)를 통해 전력 포인트를 구매하고, 구매한 전력 포인트로 전력을 구매할 수 있다. 또한, 사용자장치(40)는 스마트미터(50)와 연동하여 스마트미터(50)가 검침한 각 종 데이터를 모니터링할 수 있다. The user device 40 may access the management server 10 , purchase power points through the prepaid transaction unit 200 , and purchase power using the purchased power points. In addition, the user device 40 may monitor various types of data read by the smart meter 50 in conjunction with the smart meter 50 .

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 그리드관리부(100)는 심층학습모델(Deep Learning Model)인 이상검출모델(FDM)을 통해 마이크로그리드(20)로부터 수집한 계측 데이터를 통해 마이크로그리드(20)의 이상 여부를 감지한다. 이에 대해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 그리드관리부(100)의 세부 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 그리드관리부(100)는 모델생성부(110), 데이터처리부(120) 및 이상검출부(130)를 포함한다. On the other hand, according to the embodiment of the present invention, the grid management unit 100 through the measurement data collected from the microgrid 20 through an anomaly detection model (FDM), which is a deep learning model, the microgrid 20 Detect whether there is an abnormality in This will be described in more detail. 8 is a view for explaining the detailed configuration of the grid management unit 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8 , the grid management unit 100 includes a model generation unit 110 , a data processing unit 120 , and an abnormality detection unit 130 .

모델생성부(110)는 본 발명의 실시예에 따른 심층학습모델(Deep Learning Model)인 이상검출모델(FDM)을 학습(deep learning)을 통해 생성시키기 위한 것이다. The model generator 110 is to generate an anomaly detection model (FDM) that is a deep learning model according to an embodiment of the present invention through deep learning.

일 실시예에 따르면, 모델생성부(110)는 정상 상태의 신재생 에너지 발전기 및 ESS로부터 계측된 계측 데이터를 학습 데이터로 이용하여 신재생 에너지 발전기의 이상 여부를 판별하기 위한 이상검출모델(FDM)을 생성하고, 정상 상태의 ESS로부터 계측된 계측 데이터를 학습 데이터로 이용하여 ESS의 이상 여부를 판별하기 위한 이상검출모델(FDM)을 생성할 수 있다. 정상 상태의 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터는 예컨대, 신재생 에너지 발전기가 태양광 발전기인 경우, 패널별 발전량, 패널별 온도, 인버터 온도, 태양광 발전기의 출력단의 전압, 전류 및 온도 등을 예시할 수 있다. 정상 상태의 ESS로부터 측정된 계측 데이터는 예컨대, ESS의 배터리의 셀, 모듈, 팩, 렉 별 전압, 전류, 온도, 습도 등을 예시할 수 있다. According to an embodiment, the model generation unit 110 uses the measurement data measured from the renewable energy generator and the ESS in a steady state as learning data to determine whether there is an abnormality in the renewable energy generator (FDM) , and using the measurement data measured from the ESS in a steady state as learning data, an anomaly detection model (FDM) for determining whether the ESS is abnormal can be created. Measurement data measured from a renewable energy generator in a steady state is, for example, when the renewable energy generator is a photovoltaic generator, the amount of power generated by each panel, temperature by panel, inverter temperature, voltage, current and temperature of the output terminal of the solar generator, etc. can be exemplified. Measurement data measured from the ESS in a steady state may exemplify, for example, voltage, current, temperature, humidity, etc. of each cell, module, pack, and rack of the battery of the ESS.

다른 실시예에 따르면, 모델생성부(110)는 정상 상태의 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터 및 정상 상태의 ESS로부터 측정된 계측 데이터를 양자 모두를 학습 데이터로 이용하여 신재생 에너지 발전기 및 ESS 중 적어도 하나의 이상 여부를 판별하기 위한 이상검출모델(FDM)을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같은 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. According to another embodiment, the model generation unit 110 uses both the measurement data measured from the renewable energy generator in the steady state and the measurement data measured from the ESS in the steady state as learning data, the renewable energy generator and the ESS. An anomaly detection model (FDM) for determining whether at least one of the above is abnormal may be generated. A method of generating the anomaly detection model (FDM) as described above will be described in more detail below.

데이터처리부(120)는 마이크로그리드(20)로부터 계측 데이터를 수신할 수 있다. 데이터처리부(120)는 계측 데이터를 수신하면, 계측 데이터를 소정의 벡터 공간에 사상하여 소정 차원의 텐서(tensor)인 계측벡터를 생성한다. 텐서의 차원은 계측 데이터의 종류에 따라 결정될 수 있다. The data processing unit 120 may receive measurement data from the microgrid 20 . When the data processing unit 120 receives the measurement data, it maps the measurement data to a predetermined vector space to generate a measurement vector that is a tensor of a predetermined dimension. The dimension of the tensor may be determined according to the type of measurement data.

이상검출부(130)는 학습이 완료된 이상검출모델(FDM)이 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터(pseudo-measured vector)를 산출하면, 계측벡터와 모사계측벡터의 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다. 이러한 판단 결과, 계측벡터와 모사계측벡터의 차이가 임계치 이상이면, 마이크로그리드(20)의 상태, 즉, 신재생 에너지 발전기 및 ESS 중 적어도 하나의 상태에 이상이 있는 것으로 판단한다. 이상검출부(130)는 마이크로그리드(20)의 상태에 이상이 있는 것으로 탐지되면, 마이크로그리드(20)를 점검하도록 해당하는 사업자장치(30)에 점검 메시지를 전송할 수 있다. 예컨대, 이러한 점검 메시지는 푸쉬 알림을 통해 이루어질 수 있다. The abnormality detection unit 130 determines whether the difference between the measurement vector and the simulated measurement vector exceeds a preset threshold when the learned abnormality detection model (FDM) simulates the measurement vector and calculates a pseudo-measured vector. to judge As a result of this determination, if the difference between the measurement vector and the simulated measurement vector is greater than or equal to the threshold value, it is determined that there is an abnormality in the state of the microgrid 20 , that is, at least one of the renewable energy generator and the ESS. When it is detected that there is an abnormality in the state of the microgrid 20 , the abnormality detection unit 130 may transmit an inspection message to the corresponding operator device 30 to inspect the microgrid 20 . For example, such a check message may be made through a push notification.

이때, 이상검출부(130)는 마이크로그리드(20)의 상태 이상이 긴급한 것인 경우, 마이크로그리드(20)를 직접 제어할 수 있다. In this case, the abnormality detection unit 130 may directly control the microgrid 20 when the state abnormality of the microgrid 20 is urgent.

전술한 모델생성부(110), 데이터처리부(120), 이상검출부(130) 및 통지부(400)를 포함하는 제어부(13)의 동작에 대해서는 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. The operation of the control unit 13 including the model generating unit 110 , the data processing unit 120 , the abnormality detecting unit 130 , and the notification unit 400 will be described in more detail below.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 이상검출모델(FDM)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 이상검출모델(FDM)은 인코더(encoder: EN), 잠재계층(Latent Layer: LL) 및 디코더(decoder: DE)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 학습 시, 디코더(DE)의 출력단에 연결되어 인코더(EN)와 동일한 구조를 가지는 학습용 인코더(rEN)가 추가로 사용된다. Next, a configuration of an anomaly detection model (FDM) for managing a microgrid distributed power supply using a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention will be described. 9 is a diagram for explaining the configuration of an anomaly detection model (FDM) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9 , the anomaly detection model (FDM) includes an encoder (EN), a latent layer (LL), and a decoder (DE). According to an embodiment of the present invention, during learning, an encoder for learning rEN connected to the output terminal of the decoder DE and having the same structure as the encoder EN is additionally used.

인코더(EN)는 컨벌루션(Convolution) 연산 및 활성화함수(activation function)에 의한 연산을 포함하는 복수의 컨벌루션층(Convolution Layer: CL)을 포함한다. 또한, 인코더(EN)는 선택적으로, 복수의 컨벌루션층(CL) 각각에 연결되는 풀링층(Pooling Layer: PL)을 더 포함할 수 있다. 이러한 풀링층(PL)은 다운 샘플링(down-sampling)을 위한 것이다. The encoder EN includes a plurality of convolution layers (CL) including a convolution operation and an operation by an activation function. Also, the encoder EN may optionally further include a pooling layer (PL) connected to each of the plurality of convolutional layers CL. This pooling layer PL is for down-sampling.

디코더(DE)는 디컨벌루션(Deconvolution) 연산 및 활성화함수에 의한 연산을 포함하는 복수의 디컨벌루션층(Deconvolution Layer: DL)을 포함한다. 또한, 디코더(DE)는 선택적으로, 복수의 디컨벌루션층(DL) 각각에 연결되는 언풀링층(Unpooling layer: UL)을 더 포함할 수 있다. 이러한 언풀링층(UL)은 업샘플링(up-sampling)을 하기 위한 것이다. The decoder DE includes a plurality of deconvolution layers (DLs) including a deconvolution operation and an operation by an activation function. Also, the decoder DE may optionally further include an unpooling layer (UL) connected to each of the plurality of deconvolution layers DL. The unpooling layer UL is for up-sampling.

전술한 복수의 컨벌루션층(CL) 혹은 복수의 디컨벌루션층(DL)에서 사용되는 활성화함수는 시그모이드(Sigmoid), 하이퍼볼릭탄젠트(tanh: Hyperbolic tangent), ELU(Exponential Linear Unit), ReLU(Rectified Linear Unit), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax 등을 예시할 수 있다. The activation functions used in the plurality of convolutional layers (CL) or the plurality of deconvolution layers (DL) described above are Sigmoid, Hyperbolic tangent (tanh), Exponential Linear Unit (ELU), and ReLU ( Rectified Linear Unit), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax, etc. can be exemplified.

전술한 바와 같이, 이상검출모델(FDM)은 복수의 계층을 포함하며, 복수의 계층은 복수의 연산을 포함한다. 또한, 복수의 계층 간은 가중치(w: weight)로 연결된다. 어느 하나의 계층의 연산 결과는 가중치가 적용되어 다음 계층 노드의 입력이 된다. 즉, 이상검출모델(FDM)의 어느 한 계층은 이전 계층으로부터 가중치를 적용한 값을 입력 받고, 이에 대한 연산을 수행하고, 그 연산 결과를 다음 계층의 입력으로 전달한다. As described above, the anomaly detection model (FDM) includes a plurality of layers, and the plurality of layers includes a plurality of operations. In addition, a plurality of layers are connected by a weight (w: weight). The calculation result of one layer is weighted and becomes the input of the node of the next layer. That is, one layer of the anomaly detection model (FDM) receives a weighted value from the previous layer, performs an operation on it, and transfers the operation result to the input of the next layer.

인코더(EN)는 계측벡터(m)가 입력되는 경우, 입력된 계측벡터(또는 학습용 계측벡터m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 잠재벡터(또는 학습용 잠재벡터, Latent Vector: z)를 산출하며, 잠재계층(LL)은 이러한 잠재벡터로 생성된다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 학습 시, 학습용 인코더(rEN)는 학습용 모사계측벡터(m')를 입력받을 수 있다. 이와 같이, 학습용 모사계측벡터(m')가 입력되는 경우, 학습용 인코더(rEN)는 입력된 모사계측벡터(m')에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 모사잠재벡터(z')를 산출하여 출력할 수 있다. When the measurement vector (m) is input, the encoder (EN) performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the input measurement vector (or the measurement vector m for learning), and a latent vector (or latent vector for learning, Latent Vector: z) is calculated, and a latent layer (LL) is created with this latent vector. In addition, according to an embodiment of the present invention, during learning, the learning encoder (rEN) may receive a simulation measurement vector (m') for learning. In this way, when the simulated measurement vector (m') for learning is input, the learning encoder (rEN) performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the input simulated measurement vector (m') to perform a simulation potential for learning. The vector z' can be calculated and output.

디코더(DE)는 인코더(EN)로부터 출력된 잠재벡터(또는 학습용 잠재벡터: z)가 입력되면, 잠재벡터(또는 학습용 잠재벡터: z)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 계측벡터(또는 학습용 계측벡터: m)를 모사하는 모사계측벡터(또는 학습용 모사계측벡터: m')를 생성한다. When the latent vector (or latent vector for learning: z) output from the encoder (EN) is input, the decoder DE performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the latent vector (or latent vector for learning: z). A simulation measurement vector (or a simulation measurement vector for learning: m') that simulates a measurement vector (or a measurement vector for learning: m) is generated by performing it.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method for generating an anomaly detection model (FDM) according to an embodiment of the present invention will be described. 10 is a flowchart illustrating a method of generating an anomaly detection model (FDM) according to an embodiment of the present invention.

도 9 및 도 10을 참조하면, 모델생성부(110)는 S110 단계에서 이상검출모델(FDM)을 초기화한다. 이러한 초기화는 이상검출모델(FDM)의 파라미터, 즉, 가중치(w)를 초기화하는 것을 의미한다. 초기화가 완료되면, 모델생성부(110)는 S120 단계에서 초기화된 이상검출모델(FDM)에 학습을 위해 사용되는 학습용 계측벡터(m)를 마련한다. 학습용 계측벡터(m)는 마이크로그리드(20)로부터 수집된 것이며, 정상 상태의 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터 및 정상 상태의 ESS로부터 측정된 계측 데이터 중 적어도 하나를 소정의 벡터공간에 사상하여 생성된 것이다. 9 and 10 , the model generator 110 initializes the abnormality detection model FDM in step S110. This initialization means initializing the parameters of the anomaly detection model (FDM), that is, the weight w. When the initialization is completed, the model generation unit 110 prepares the measurement vector m for learning used for learning in the anomaly detection model FDM initialized in step S120 . The measurement vector (m) for learning is collected from the microgrid 20, and at least one of the measurement data measured from the renewable energy generator in the steady state and the measurement data measured from the ESS in the steady state is mapped to a predetermined vector space. it will be created

다음으로, 모델생성부(110)는 S130 단계에서 학습용 계측벡터(m)를 이상검출모델(FDM)에 입력한다. 이에 따라, 이상검출모델(FDM)은 S140 단계에서 학습용 계측벡터(m)에 대해 인코더(EN), 디코더(DE) 및 학습용 인코더(EN)에 의한 연산을 수행하여 학습용 잠재벡터(z), 학습용 모사계측벡터(m') 및 학습용 모사잠재벡터(z')를 순차로 산출한다. 이러한 연산 과정에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. Next, the model generating unit 110 inputs the learning measurement vector m to the abnormality detection model FDM in step S130 . Accordingly, the anomaly detection model (FDM) performs calculations by the encoder (EN), the decoder (DE), and the learning encoder (EN) on the learning measurement vector (m) in step S140 to obtain the learning latent vector (z), for learning The simulation measurement vector (m') and the simulation latent vector for learning (z') are sequentially calculated. Hereinafter, the calculation process will be described in more detail.

먼저, 인코더(EN)는 학습용 계측벡터(m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 계측벡터(m)의 특징이 잠재된 학습용 잠재벡터(Latent Vector: z)를 산출한다. 잠재계층(LL)은 이러한 학습용 잠재벡터(z)로 이루어진다. 이어서, 디코더(DE)는 학습용 잠재벡터(z)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 계측벡터(m)를 모사하는 학습용 모사계측벡터(m')를 산출한다. 그리고 학습용 인코더(rEN)는 학습용 모사계측벡터(m')에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 잠재벡터(z)를 모사하는 학습용 모사잠재벡터(z')를 산출한다. First, the encoder (EN) performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied on the measurement vector for learning (m) to obtain a latent vector (z) for learning in which the characteristics of the measurement vector for learning (m) are latent. Calculate. The latent layer (LL) consists of such a learning latent vector (z). Next, the decoder DE calculates a simulation measurement vector m' for learning that simulates the measurement vector m for learning by performing a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the learning latent vector z. And the learning encoder (rEN) performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the simulation measurement vector for learning (m') to simulate the learning latent vector (z). do.

다음으로, 모델생성부(110)는 S150 단계에서 학습용 모사잠재벡터(z')와 학습용 잠재벡터(z)와의 차이를 나타내는 모사잠재손실(pseudo latent loss: PLL)을 산출하고, 학습용 모사계측벡터(m')와 학습용 계측벡터(m)와의 차이를 나타내는 모사손실(pseudo loss: PL)을 산출한 후, 모사잠재손실(PLL) 및 모사손실(PL)을 포함하는 전체 손실을 산출한다. Next, the model generator 110 calculates a pseudo latent loss (PLL) representing the difference between the simulation latent vector for learning (z') and the latent vector for learning (z) in step S150, and a simulated measurement vector for learning After calculating the pseudo loss (PL) representing the difference between (m') and the measurement vector for training (m), the total loss including the simulation potential loss (PLL) and the simulation loss (PL) is calculated.

이때, 모델생성부(110)는 다음의 수학식 1에 따라 모사잠재손실(PLL)을 산출할 수 있다. At this time, the model generation unit 110 may calculate the simulation potential loss (PLL) according to the following equation (1).

Figure 112021078896702-pat00021
Figure 112021078896702-pat00021

여기서, PLL은 모사잠재손실이고, z는 학습용 잠재벡터이고, z'는 학습용 모사잠재벡터를 의미한다. n은 학습용 계측벡터(m) 배치(batch)의 수이다. Here, PLL is a simulation potential loss, z is a learning latent vector, and z' is a simulation latent vector for learning. n is the number of batches of measurement vectors (m) for training.

또한, 모델생성부(110)는 다음의 수학식 2에 따라 모사손실(PL)을 산출할 수 있다. In addition, the model generator 110 may calculate the simulation loss (PL) according to the following Equation (2).

Figure 112021078896702-pat00022
Figure 112021078896702-pat00022

수학식 2에서 PL은 모사손실이고, m은 학습용 계측벡터이고, m'는 학습용 모사계측벡터를 나타낸다. n은 학습용 계측벡터(m) 배치(batch)의 수이다. In Equation 2, PL is a simulation loss, m is a measurement vector for learning, and m' denotes a simulation measurement vector for learning. n is the number of batches of measurement vectors (m) for training.

그런 다음, 모델생성부(110)는 S160 단계에서 모사손실(PL) 및 모사잠재손실(Et)을 포함하는 전체 손실이 최소화되도록 역전파(Back-propagation) 알고리즘을 통해 이상검출모델(FDM)의 가중치(w)를 갱신하는 최적화를 수행한다. Then, the model generation unit 110 is an anomaly detection model (FDM) through a back-propagation algorithm to minimize the total loss including the simulation loss (PL) and the simulation potential loss (Et) in step S160. Optimization to update the weight w is performed.

전술한 S120 단계 내지 S160 단계는 서로 다른 복수의 학습용 계측벡터(m) 혹은 서로 다른 복수의 학습용 계측벡터(m) 배치(batch)를 이용하여 반복하여 이상검출모델(FDM)의 가중치(w)를 갱신한다. 그리고 이러한 반복은 모사손실(PL) 및 모사잠재손실(Et) 각각의 손실 및 전체 손실이 기 설정된 목표치 이하가 될 때까지 이루어진다. The above-described steps S120 to S160 are repeated using a plurality of different training measurement vectors (m) or a plurality of different training measurement vectors (m) batches to determine the weight w of the anomaly detection model (FDM). update And these repetitions are made until each loss and total loss of the simulation loss (PL) and the simulation potential loss (Et) are less than or equal to a preset target value.

따라서 모델생성부(110)는 S170 단계에서 모사손실(PL) 및 모사잠재손실(Et) 각각의 손실 및 전체 손실이 모두 기 설정된 목표치 이하인지 여부를 판별하고, 모사손실(PL) 및 모사잠재손실(Et) 각각의 손실 및 전체 손실이 모두 기 설정된 목표치 이하이면, 학습을 완료한다. Therefore, the model generator 110 determines whether each loss and total loss of the simulation loss (PL) and the simulation potential loss (Et) in step S170 are all less than or equal to a preset target value, and the simulation loss (PL) and the simulation potential loss (Et) If each loss and the total loss are all less than or equal to a preset target value, learning is completed.

학습이 완료되면, 모델생성부(110)는 S180 단계에서 계측벡터(m)와 모사계측벡터(m')와의 차이, 즉, 모사손실(PL)의 임계치(Lth)를 설정한다. 구체적으로 설명하면, 모델생성부(110)는 학습이 완료된 이상검출모델(FDM)에 복수의 오차학습용 계측벡터(m), 즉, 정상 상태에서 계측된 계측 데이터로부터 생성된 계측벡터를 다시 입력하여 복수의 오차학습용 모사계측벡터(m')를 생성한 후, 다음의 수학식 3에 따라 임계치(Lth)를 산출한다. When the learning is completed, the model generating unit 110 sets a difference between the measurement vector m and the simulated measurement vector m' in step S180, that is, the threshold Lth of the simulation loss PL. Specifically, the model generation unit 110 re-enters a plurality of error learning measurement vectors (m), that is, measurement vectors generated from measurement data measured in a normal state, to the anomaly detection model (FDM) that has been trained. After generating a plurality of simulation measurement vectors (m') for error learning, a threshold value (Lth) is calculated according to the following Equation (3).

Figure 112021078896702-pat00023
Figure 112021078896702-pat00023

수학식 3에서, Lth는 임계치를 나타낸다. 또한, μ은 복수의 오차학습용 모사계측벡터(m')와 복수의 오차학습용 계측벡터(m)와의 차이를 나타내는 모사손실(PL)의 평균을 나타낸다. σ는 복수의 오차학습용 모사계측벡터(m')와 복수의 오차학습용 계측벡터(m)와의 차이를 나타내는 모사손실(PL)의 표준편차이다. λ는 모사손실(PL)의 표준편차에 대한 가중치이며, 미리 설정되는 값이다. In Equation 3, Lth represents a threshold. In addition, μ represents the average of the simulation loss (PL) representing the difference between the plurality of error learning simulation measurement vectors (m') and the plurality of error learning measurement vectors (m). σ is the standard deviation of the simulation loss (PL) representing the difference between the plurality of measurement vectors for error learning (m') and the plurality of measurement vectors for error learning (m). λ is a weight for the standard deviation of the simulation loss (PL), and is a preset value.

전술한 도 10과 같은 절차에 따라 이상검출모델(FDM)에 대한 학습이 완료되고, 임계치가 설정되면, 이상검출모델(FDM)을 이용하여 마이크로그리드(20)의 상태 이상, 즉, 신재생 에너지 발전기 및 ESS 중 적어도 하나의 상태 이상을 검출할 수 있다. 이러한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드의 상태의 이상을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. When the learning of the anomaly detection model (FDM) is completed according to the procedure as in FIG. 10 and a threshold is set, the abnormality of the state of the microgrid 20 using the abnormality detection model (FDM), that is, renewable energy It is possible to detect an abnormality in at least one of the generator and the ESS. These methods will be described. 11 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormality in a state of a microgrid using a plurality of sensors according to an embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 데이터처리부(120)는 S210 단계에서 마이크로그리드(20)로부터 계측 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 계측 데이터는 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터 및 ESS로부터 측정된 계측 데이터를 포함한다. Referring to FIG. 11 , the data processing unit 120 may receive measurement data from the microgrid 20 in step S210 . Such measurement data includes measurement data measured from the renewable energy generator and measurement data measured from the ESS.

그러면, 데이터처리부(120)는 S220 단계에서 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터(m)를 생성한다. 그런 다음, 데이터처리부(120)는 S230 단계에서 계측벡터(m)를 학습이 완료된 이상검출모델(FDM)에 입력한다. 이러한 이상검출모델(FDM)은 전술한 도 10에서 설명된 바에 따라 학습이 완료된 것이다. Then, the data processing unit 120 maps the measurement data to a predetermined vector space in step S220 to generate the measurement vector m. Then, the data processing unit 120 inputs the measurement vector (m) to the abnormality detection model (FDM) that has been trained in step S230. The anomaly detection model (FDM) has been trained as described above with reference to FIG. 10 .

계측벡터(m)가 입력되면, 이상검출모델(FDM)은 S240 단계에서 계측벡터(m)를 모사하여 모사계측벡터(pseudo-sensor vector)를 산출한다. 이러한 S240 단계에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. When the measurement vector (m) is input, the anomaly detection model (FDM) simulates the measurement vector (m) in step S240 to calculate a pseudo-sensor vector. The step S240 will be described in more detail as follows.

먼저, 이상검출모델(FDM)의 인코더(EN)는 계측벡터(m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 잠재벡터(z)를 산출한다. 이어서, 이상검출모델(FDM)의 디코더(DE)는 잠재벡터(z)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 계측벡터(m)를 모사하는 모사계측벡터(m')를 산출한다. First, the encoder EN of the anomaly detection model FDM calculates a latent vector z by performing a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the measurement vector m. Next, the decoder DE of the anomaly detection model FDM performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the latent vector z to simulate the measurement vector m by performing a simulated measurement vector (m') to calculate

이상검출부(130)는 S250 단계에서 모사계측벡터(m')와 계측벡터(m)의 차이를 나타내는 모사손실(PL)이 앞서(S180) 학습 시 산출된 임계치(Lth)를 초과하는지 여부를 판단한다. The abnormality detection unit 130 determines whether the simulation loss (PL) representing the difference between the simulated measurement vector (m') and the measurement vector (m) in step S250 exceeds the threshold value (Lth) calculated during learning (S180) do.

S250 단계의 판단 결과, 모사손실(PL)이 임계치(Lth) 이상이면, 이상검출부(130)는 S260 단계에서 해당 마이크로그리드(20)에 이상이 발생한 것으로 판단하고, 마이크로그리드(20)를 점검하도록 해당하는 사업자장치(30)에 점검 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 S260 단계에서 이상검출부(130)는 모사손실(PL)이 임계치(Lth) 이상이면서 임계치(Lth)와의 차이가 소정 수치 이상이면, 마이크로그리드(20)의 상태 이상이 긴급한 것으로 판단하여 마이크로그리드(20)를 직접 제어할 수 있다. 예컨대, 이상검출부(130)는 마이크로그리드(20)의 신재생 에너지 발전기 및 ESS를 정지시킬 수 있다. As a result of the determination in step S250, if the simulation loss PL is greater than or equal to the threshold Lth, the abnormality detection unit 130 determines that an abnormality has occurred in the corresponding microgrid 20 in step S260, and checks the microgrid 20 The inspection message may be transmitted to the corresponding operator device 30 . In this step S260, the abnormality detection unit 130 determines that the state abnormality of the microgrid 20 is urgent and determines that the simulation loss PL is greater than or equal to the threshold Lth and the difference from the threshold Lth is greater than or equal to a predetermined value. 20) can be directly controlled. For example, the abnormality detection unit 130 may stop the renewable energy generator and the ESS of the microgrid 20 .

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 이상검출모델(FDM)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 도 12를 참조하면, 이상검출모델(FDM)은 인코더(encoder: EN), 은닉계층(Hidden Layer: HL) 및 디코더(decoder: DE)를 포함한다. Next, a configuration of an anomaly detection model (FDM) for managing a microgrid distributed power supply using a plurality of sensors according to another embodiment of the present invention will be described. 12 is a diagram for explaining the configuration of an anomaly detection model (FDM) according to another embodiment of the present invention. 12 , the anomaly detection model (FDM) includes an encoder (EN), a hidden layer (HL), and a decoder (DE).

인코더(EN) 및 디코더(DE)는 복수의 노드를 포함하는 적어도 하나의 계층을 포함한다. 여기서, 인코더(EN) 및 디코더(DE)에 포함된 계층 및 은닉계층(HL)은 완전연결계층(Fully-connected layer)이다. 이러한 완전연결계층(Fully-connected layer)에 포함된 복수의 노드 각각은 활성화함수(activation function)에 의한 연산을 수행한다. 활성화함수는 시그모이드(Sigmoid), 하이퍼볼릭탄젠트(tanh: Hyperbolic tangent), ELU(Exponential Linear Unit), ReLU(Rectified Linear Unit), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax 등을 예시할 수 있다. The encoder EN and the decoder DE include at least one layer including a plurality of nodes. Here, the layers and hidden layers HL included in the encoder EN and the decoder DE are fully connected layers. Each of the plurality of nodes included in the fully-connected layer performs an operation by an activation function. The activation function may be exemplified by Sigmoid, Hyperbolic tangent (tanh), Exponential Linear Unit (ELU), Rectified Linear Unit (ReLU), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax, and the like.

전술한 바와 같이, 이상검출모델(FDM)은 복수의 계층을 포함하며, 복수의 계층은 복수의 연산, 즉, 활성화함수에 의한 연산을 포함한다. 또한, 복수의 계층 간은 가중치(w: weight)로 연결된다. 어느 하나의 계층의 연산 결과는 가중치가 적용되어 다음 계층 노드의 입력이 된다. 즉, 이상검출모델(FDM)의 어느 한 계층은 이전 계층으로부터 가중치를 적용한 값을 입력 받고, 이에 대한 연산, 즉, 활성화함수에 의한 연산을 수행하고, 그 연산 결과를 다음 계층의 입력으로 전달한다. As described above, the anomaly detection model (FDM) includes a plurality of layers, and the plurality of layers includes a plurality of operations, that is, an operation by an activation function. In addition, a plurality of layers are connected by a weight (w: weight). The calculation result of one layer is weighted and becomes the input of the node of the next layer. That is, any one layer of the anomaly detection model (FDM) receives a weighted value from the previous layer, performs an operation on it, that is, an operation by an activation function, and delivers the operation result to the input of the next layer. .

인코더(EN)는 계측벡터(m)가 입력되는 경우, 입력된 계측벡터(또는 학습용 계측벡터: m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 은닉벡터(또는 학습용 은닉벡터, Hidden Vector: H)를 산출하며, 은닉계층(HL)은 이러한 은닉벡터로 생성된다. When a measurement vector (m) is input, the encoder (EN) performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the input measurement vector (or a measurement vector for learning: m) to perform a plurality of operations to apply a hidden vector (or a hidden vector for learning). , Hidden Vector: H) is calculated, and a hidden layer (HL) is created with this hidden vector.

디코더(DE)는 인코더(EN)로부터 출력된 은닉벡터(또는 학습용 잠재벡터: H)가 입력되면, 은닉벡터(또는 학습용 은닉벡터: H)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 계측벡터(또는 학습용 계측벡터: m)를 모사하는 모사계측벡터(또는 학습용 모사계측벡터: m')를 생성한다. When the hidden vector (or latent vector for learning: H) output from the encoder (EN) is input, the decoder DE performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the hidden vector (or hidden vector for learning: H). A simulation measurement vector (or a simulation measurement vector for learning: m') that simulates a measurement vector (or a measurement vector for learning: m) is generated by performing it.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)을 생성하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. Next, a method for generating an anomaly detection model (FDM) according to another embodiment of the present invention will be described. 13 is a flowchart illustrating a method of generating an anomaly detection model (FDM) according to another embodiment of the present invention.

도 12 및 도 13을 참조하면, 모델생성부(110)는 S310 단계에서 이상검출모델(FDM)을 초기화한다. 이러한 초기화는 도 12의 제2 실시예에 따른 이상검출모델(FDM)의 파라미터, 즉, 가중치(w)를 초기화하는 것을 의미한다. 초기화가 완료되면, 모델생성부(110)는 S320 단계에서 초기화된 이상검출모델(FDM)에 학습을 위해 사용되는 학습용 계측벡터(m)를 마련한다. 학습용 계측벡터(m)는 마이크로그리드(20)로부터 수집된 것이며, 정상 상태의 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터 및 정상 상태의 ESS로부터 측정된 계측 데이터 중 적어도 하나를 소정의 벡터공간에 사상하여 생성된 것이다. 12 and 13 , the model generator 110 initializes the abnormality detection model FDM in step S310 . This initialization means to initialize a parameter, that is, the weight w, of the anomaly detection model FDM according to the second embodiment of FIG. 12 . When the initialization is completed, the model generating unit 110 prepares a learning measurement vector m used for learning in the FDM initialized in step S320 . The measurement vector (m) for learning is collected from the microgrid 20, and at least one of the measurement data measured from the renewable energy generator in the steady state and the measurement data measured from the ESS in the steady state is mapped to a predetermined vector space. it will be created

다음으로, 모델생성부(110)가 S330 단계에서 학습용 계측벡터(m)를 이상검출모델(FDM)에 입력함으로써, 이상검출모델(FDM)은 S340 단계에서 학습용 계측벡터(m)에 대해 인코더(EN), 은닉계층(HL) 및 디코더(DE)에 의한 연산을 수행하여 학습용 모사계측벡터(m')를 산출한다. 이러한 연산에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 먼저, 인코더(EN)는 학습용 계측벡터(m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 계측벡터(m)의 특징을 나타내는 학습용 은닉벡터(Hidden Vector: H)를 산출한다. 은닉계층(HL)은 이러한 학습용 은닉벡터(H, 예컨대, h1, h2, h3)로 이루어진다. 이어서, 디코더(DE)는 학습용 은닉벡터(H)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 학습용 계측벡터(m)를 모사하는 학습용 모사계측벡터(m')를 산출한다. Next, the model generation unit 110 inputs the measurement vector (m) for learning to the abnormality detection model (FDM) in step S330, and the abnormality detection model (FDM) is an encoder ( EN), the hidden layer (HL), and the decoder (DE) perform calculations to calculate the simulation measurement vector (m') for learning. These operations will be described in more detail as follows. First, the encoder EN performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied on the measurement vector for learning (m) to calculate a hidden vector (H) for learning indicating the characteristics of the measurement vector for learning (m) do. The hidden layer (HL) is made of such a hidden vector (H, for example, h1, h2, h3) for learning. Next, the decoder DE calculates a simulation measurement vector m' for learning that simulates the measurement vector m for learning by performing a plurality of operations to which a plurality of inter-layer weights are applied on the hidden vector H for learning.

다음으로, 모델생성부(110)는 S350 단계에서 학습용 모사계측벡터(m')와 학습용 계측벡터(m)와의 차이를 나타내는 손실을 산출한다. 이때, 모델생성부(110)는 다음의 수학식 4에 따라 손실을 산출할 수 있다. Next, the model generation unit 110 calculates a loss representing the difference between the training simulation measurement vector (m') and the training measurement vector (m) in step S350. In this case, the model generator 110 may calculate the loss according to Equation 4 below.

Figure 112021078896702-pat00024
Figure 112021078896702-pat00024

수학식 4에서 f(m)은 다음의 수학식 4와 같다. In Equation 4, f(m) is the same as Equation 4 below.

Figure 112021078896702-pat00025
Figure 112021078896702-pat00025

수학식 5에서

Figure 112021078896702-pat00026
는 인코더(EN)의 가중치 행렬이고,
Figure 112021078896702-pat00027
는 인코더(EN)의 바이어스(bias) 벡터를 의미한다. 또한,
Figure 112021078896702-pat00028
는 인코더(EN)의 활성화 함수를 나타낸다. in Equation 5
Figure 112021078896702-pat00026
is the weight matrix of the encoder (EN),
Figure 112021078896702-pat00027
denotes a bias vector of the encoder EN. In addition,
Figure 112021078896702-pat00028
denotes the activation function of the encoder EN.

또한, 수학식 4에서 g(f(m))은 다음의 수학식 5와 같다. Also, in Equation 4, g(f(m)) is the same as in Equation 5 below.

Figure 112021078896702-pat00029
Figure 112021078896702-pat00029

수학식 6에서

Figure 112021078896702-pat00030
는 디코더(DE)의 가중치 행렬이고,
Figure 112021078896702-pat00031
는 디코더(DE)의 바이어스(bias) 벡터를 의미한다. 또한,
Figure 112021078896702-pat00032
는 디코더(DE)의 활성화 함수를 나타낸다. in Equation 6
Figure 112021078896702-pat00030
is the weight matrix of the decoder (DE),
Figure 112021078896702-pat00031
denotes a bias vector of the decoder DE. In addition,
Figure 112021078896702-pat00032
denotes the activation function of the decoder DE.

전술한 바와 같이, 활성화함수

Figure 112021078896702-pat00033
Figure 112021078896702-pat00034
는 예컨대, 시그모이드(Sigmoid), 하이퍼볼릭탄젠트(tanh: Hyperbolic tangent), ELU(Exponential Linear Unit), ReLU(Rectified Linear Unit), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax 등이 될 수 있다. As described above, the activation function
Figure 112021078896702-pat00033
and
Figure 112021078896702-pat00034
For example, sigmoid (Sigmoid), hyperbolic tangent (tanh: Hyperbolic tangent), ELU (Exponential Linear Unit), ReLU (Rectified Linear Unit), Leakly ReLU, Maxout, Minout, Softmax, etc. may be.

그런 다음, 모델생성부(110)는 S360 단계에서 손실

Figure 112021078896702-pat00035
이 최소화되도록 역전파(Back-propagation) 알고리즘을 통해 이상검출모델(FDM)의 가중치 및 바이어스 벡터를 포함하는 매개변수를 갱신하는 최적화를 수행한다. Then, the model generation unit 110 is lost in step S360
Figure 112021078896702-pat00035
Optimization is performed to update parameters including weights and bias vectors of the anomaly detection model (FDM) through a back-propagation algorithm so that this is minimized.

전술한 S320 단계 내지 S360 단계는 서로 다른 복수의 학습용 계측벡터(m) 혹은 서로 다른 복수의 학습용 계측벡터(m) 배치(batch)를 이용하여 반복하여 이상검출모델(FDM)의 매개변수를 갱신한다. 그리고 이러한 반복은 그 손실(수학식 4)이 기 설정된 목표치 이하가 될 때까지 이루어진다. 따라서 모델생성부(110)는 S370 단계에서 손실이 기 설정된 목표치 이하인지 여부를 판별하고, 손실이 모두 기 설정된 목표치 이하이면, 학습을 완료한다. The above-described steps S320 to S360 are repeated using a plurality of different training measurement vectors (m) or a plurality of different training measurement vectors (m) batches to update the parameters of the anomaly detection model (FDM). . And this repetition is made until the loss (Equation 4) becomes less than a preset target value. Therefore, the model generator 110 determines whether the loss is less than or equal to a preset target value in step S370, and if all losses are less than or equal to the preset target value, learning is completed.

학습이 완료되면, 모델생성부(110)는 S380 단계에서 정상 데이터와 비정상 데이터의 구분을 위한 임계치를 설정한다. 이때, 모델생성부(110)는 정상 상태의 계측 데이터인 정상 데이터를 비정상으로 판정하는 제1종 오류(Type I error,

Figure 112021078896702-pat00036
)와, 비정상 상태의 계측 데이터인 비정상 데이터를 정상으로 판단하는 제2종 오류(Type II error,
Figure 112021078896702-pat00037
)에 대한 비용함수를 설정한다. 이러한 비용함수는 다음의 수학식 7과 같다. When the learning is completed, the model generator 110 sets a threshold for classifying normal data and abnormal data in step S380 . At this time, the model generation unit 110 determines the normal data, which is the measurement data in the normal state, as abnormal, a Type I error (Type I error,
Figure 112021078896702-pat00036
) and Type II error (Type II error,
Figure 112021078896702-pat00037
) to set the cost function. This cost function is expressed in Equation 7 below.

Figure 112021078896702-pat00038
Figure 112021078896702-pat00038

Figure 112021078896702-pat00039
는 특정 임계점(
Figure 112021078896702-pat00040
)값에 따라 계산되는 제1종 오류 및 제2종 오류 전체의 비용함수를 나타낸다. 여기서,
Figure 112021078896702-pat00041
는 특정 임계점(
Figure 112021078896702-pat00042
)값을 기준으로 한 이상검출모델(FDM)에 정상 데이터가 입력되었을 때 비정상 데이터인 것으로 예측하는 경우의 오차제곱합평균(MSE: Mean Squared Error)인 제1종 오류의 오차 값이고,
Figure 112021078896702-pat00043
는 제1종 오류에 대한 가중치이다.
Figure 112021078896702-pat00039
is a certain critical point (
Figure 112021078896702-pat00040
) represents the cost function of the total type 1 error and type 2 error calculated according to the value. here,
Figure 112021078896702-pat00041
is a certain critical point (
Figure 112021078896702-pat00042
) is the error value of the type I error, which is the mean squared error (MSE) when normal data is input to the anomaly detection model (FDM) based on the value and is predicted to be abnormal data,
Figure 112021078896702-pat00043
is the weight for the type I error.

또한,

Figure 112021078896702-pat00044
는 특정 임계점(
Figure 112021078896702-pat00045
)값을 기준으로 한 이상검출모델(FDM)에 비정상 데이터가 입력되었을 때 정상 데이터인 것으로 예측하는 경우의 오차제곱합평균(MSE)인 제2종 오류의 오차 값이고,
Figure 112021078896702-pat00046
는 제2종 오류에 대한 가중치이다. In addition,
Figure 112021078896702-pat00044
is a certain critical point (
Figure 112021078896702-pat00045
) is the error value of the type 2 error, which is the mean sum of squares error (MSE) when abnormal data is input to the anomaly detection model (FDM) based on the value and is predicted to be normal data,
Figure 112021078896702-pat00046
is the weight for the type II error.

모델생성부(110)는 비용함수

Figure 112021078896702-pat00047
를 최소로 하는
Figure 112021078896702-pat00048
를 결정하여 임계치를 구할 수 있다. 또한 가중치(
Figure 112021078896702-pat00049
)의 값을 조정하여 제1종 오류 와 제 2종 오류중 사용자가 원하는 중요도에 따라 가중치를 조정 할 수 있다.The model generation unit 110 is a cost function
Figure 112021078896702-pat00047
to minimize
Figure 112021078896702-pat00048
can be determined to obtain a threshold. Also, the weight (
Figure 112021078896702-pat00049
), the weight can be adjusted according to the level of importance desired by the user among the type 1 error and type 2 error.

전술한 도 13과 같은 절차에 따라 이상검출모델(FDM)에 대한 학습이 완료되고 임계치가 설정되면, 이상검출모델(FDM)을 이용하여 마이크로그리드(20)의 상태 이상, 즉, 신재생 에너지 발전기 및 ESS 중 적어도 하나의 상태 이상을 검출할 수 있다. 이러한 방법에 대해서 설명하기로 한다. 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수의 센서를 이용한 마이크로그리드의 상태의 이상을 검출하기 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. When the learning of the abnormality detection model (FDM) is completed according to the procedure as in FIG. 13 and the threshold is set, the abnormality of the state of the microgrid 20 using the abnormality detection model (FDM), that is, a renewable energy generator and at least one state abnormality of the ESS may be detected. These methods will be described. 14 is a flowchart illustrating a method for detecting an abnormality in a state of a microgrid using a plurality of sensors according to another embodiment of the present invention.

도 14를 참조하면, 데이터처리부(120)는 S210 단계에서 마이크로그리드(20)로부터 계측 데이터를 수신할 수 있다. 이러한 계측 데이터는 신재생 에너지 발전기로부터 측정된 계측 데이터 및 ESS로부터 측정된 계측 데이터를 포함한다. Referring to FIG. 14 , the data processing unit 120 may receive measurement data from the microgrid 20 in step S210 . Such measurement data includes measurement data measured from the renewable energy generator and measurement data measured from the ESS.

그러면, 데이터처리부(120)는 S420 단계에서 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터(m)를 생성한다. 그런 다음, 데이터처리부(120)는 S430 단계에서 계측벡터(m)를 학습이 완료된 이상검출모델(FDM)에 입력한다. 이러한 이상검출모델(FDM)은 전술한 도 13에서 설명된 바에 따라 학습이 완료된 것이다. Then, the data processing unit 120 maps the measurement data to a predetermined vector space in step S420 to generate the measurement vector m. Then, the data processing unit 120 inputs the measurement vector (m) to the abnormality detection model (FDM) that has been trained in step S430. This anomaly detection model (FDM) has been trained as described above with reference to FIG. 13 .

계측벡터(m)가 입력되면, 이상검출모델(FDM)은 S240 단계에서 계측벡터(m)를 모사하여 모사계측벡터(pseudo-sensor vector)를 산출한다. 이러한 S240 단계에 대해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. When the measurement vector (m) is input, the anomaly detection model (FDM) simulates the measurement vector (m) in step S240 to calculate a pseudo-sensor vector. The step S240 will be described in more detail as follows.

먼저, 이상검출모델(FDM)의 인코더(EN)는 계측벡터(m)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 잠재벡터(z)를 산출한다. 이어서, 이상검출모델(FDM)의 디코더(DE)는 잠재벡터(z)에 대해 복수의 계층 간 가중치가 적용되는 복수의 연산을 수행하여 계측벡터(m)를 모사하는 모사계측벡터(m')를 산출한다. First, the encoder EN of the anomaly detection model FDM calculates a latent vector z by performing a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the measurement vector m. Next, the decoder DE of the anomaly detection model FDM performs a plurality of operations in which a plurality of inter-layer weights are applied to the latent vector z to simulate the measurement vector m by performing a simulated measurement vector (m') to calculate

이상검출부(130)는 S450 단계에서 모사계측벡터(m')와 계측벡터(m)의 차이를 나타내는 손실이 앞서(S380) 도출된 임계치를 초과하는지 여부를 판단한다. S450 단계의 판단 결과, 손실이 임계치 이상이면, 이상검출부(130)는 S460 단계에서 해당 마이크로그리드(20)에 이상이 발생한 것으로 판단하고, 마이크로그리드(20)를 점검하도록 해당하는 사업자장치(30)에 점검 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 S460 단계에서 이상검출부(130)는 손실이 임계치 이상이면서 임계치와의 차이가 소정 수치 이상이면, 마이크로그리드(20)의 상태 이상이 긴급한 것으로 판단하여 마이크로그리드(20)를 직접 제어할 수 있다. 예컨대, 이상검출부(130)는 마이크로그리드(20)의 신재생 에너지 발전기 및 ESS를 정지시킬 수 있다. The anomaly detection unit 130 determines whether the loss representing the difference between the simulated measurement vector (m') and the measurement vector (m) exceeds the previously derived threshold ( S380 ) in step S450 . As a result of the determination in step S450, if the loss is greater than or equal to the threshold, the abnormality detection unit 130 determines that an abnormality has occurred in the corresponding microgrid 20 in step S460, and the corresponding operator device 30 to check the microgrid 20. A check message can be sent to In this step S460, when the loss is greater than or equal to the threshold and the difference from the threshold is greater than or equal to a predetermined value, the abnormality of the microgrid 20 is determined to be urgent, and the microgrid 20 can be directly controlled. For example, the abnormality detection unit 130 may stop the renewable energy generator and the ESS of the microgrid 20 .

도 15는 본 발명의 실시예에 따른 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이다. 도 15의 컴퓨팅 장치(TN100)는 본 명세서에서 기술된 장치, 예컨대, 관리서버(10), 사업자장치(30), 사용자장치(50) 등이 될 수 있다. 15 is a diagram illustrating a computing device according to an embodiment of the present invention. The computing device TN100 of FIG. 15 may be a device described herein, for example, the management server 10 , the operator device 30 , the user device 50 , and the like.

도 15의 실시예에서, 컴퓨팅 장치(TN100)는 적어도 하나의 프로세서(TN110), 송수신 장치(TN120), 및 메모리(TN130)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 장치(TN100)는 저장 장치(TN140), 입력 인터페이스 장치(TN150), 출력 인터페이스 장치(TN160) 등을 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(TN100)에 포함된 구성 요소들은 버스(bus)(TN170)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다. In the embodiment of FIG. 15 , the computing device TN100 may include at least one processor TN110 , a transceiver device TN120 , and a memory TN130 . In addition, the computing device TN100 may further include a storage device TN140 , an input interface device TN150 , an output interface device TN160 , and the like. Components included in the computing device TN100 may be connected by a bus TN170 to communicate with each other.

프로세서(TN110)는 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 중에서 적어도 하나에 저장된 프로그램 명령(program command)을 실행할 수 있다. 프로세서(TN110)는 중앙 처리 장치(CPU: central processing unit), 그래픽 처리 장치(GPU: graphics processing unit), 또는 본 발명의 실시예에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 프로세서(TN110)는 본 발명의 실시예와 관련하여 기술된 절차, 기능, 및 방법 등을 구현하도록 구성될 수 있다. 프로세서(TN110)는 컴퓨팅 장치(TN100)의 각 구성 요소를 제어할 수 있다. The processor TN110 may execute a program command stored in at least one of the memory TN130 and the storage device TN140. The processor TN110 may mean a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), or a dedicated processor on which methods according to an embodiment of the present invention are performed. The processor TN110 may be configured to implement procedures, functions, and methods described in connection with an embodiment of the present invention. The processor TN110 may control each component of the computing device TN100.

메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 프로세서(TN110)의 동작과 관련된 다양한 정보를 저장할 수 있다. 메모리(TN130) 및 저장 장치(TN140) 각각은 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 메모리(TN130)는 읽기 전용 메모리(ROM: read only memory) 및 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may store various information related to the operation of the processor TN110. Each of the memory TN130 and the storage device TN140 may be configured as at least one of a volatile storage medium and a nonvolatile storage medium. For example, the memory TN130 may include at least one of a read only memory (ROM) and a random access memory (RAM).

송수신 장치(TN120)는 유선 신호 또는 무선 신호를 송신 또는 수신할 수 있다. 송수신 장치(TN120)는 네트워크에 연결되어 통신을 수행할 수 있다. The transceiver TN120 may transmit or receive a wired signal or a wireless signal. The transceiver TN120 may be connected to a network to perform communication.

한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터수단을 통하여 판독 가능한 프로그램 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다. Meanwhile, the method according to the embodiment of the present invention described above may be implemented in the form of a program readable by various computer means and recorded in a computer readable recording medium. Here, the recording medium may include a program command, a data file, a data structure, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. For example, the recording medium includes magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floppy disks ( magneto-optical media) and hardware devices specially configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions may include high-level languages that can be executed by a computer using an interpreter or the like as well as machine language such as generated by a compiler. Such hardware devices may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 균등론에 따라 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다. Although the present invention has been described above using several preferred embodiments, these examples are illustrative and not restrictive. As such, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will understand that various changes and modifications can be made in accordance with the doctrine of equivalents without departing from the spirit of the present invention and the scope of rights set forth in the appended claims.

10: 관리서버
20: 마이크로그리드
30: 사업자장치
40: 스마트미터
50: 사용자장치
100: 그리드관리부
110: 모델생성부
120: 데이터처리부
130: 이상검출부
200: 선불거래부
10: management server
20: microgrid
30: operator device
40: smart meter
50: user device
100: grid management unit
110: model generation unit
120: data processing unit
130: abnormality detection unit
200: prepaid transaction department

Claims (8)

마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치에 있어서,
마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하면, 수신된 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터를 생성하고, 생성된 계측벡터를 심층학습모델이며 인코더 및 디코더를 포함하는 이상검출모델에 입력하는 데이터처리부; 및
상기 이상검출모델이 상기 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터를 산출하면, 상기 계측벡터와 상기 모사계측벡터의 차이를 나타내는 손실이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 손실이 상기 임계치 이상이면, 상기 마이크로그리드에 이상이 있는 것으로 판단하는 이상검출부;
를 포함하며,
마이크로그리드의 정상 상태에서 계측된 계측 데이터로부터 학습용 계측벡터를 마련하고,
이상검출모델이 상기 학습용 계측벡터에 대한 연산을 수행하여 학습용 모사계측벡터를 산출하면,
상기 학습용 계측벡터 및 상기 학습용 모사계측벡터를 기초로 손실을 산출하고, 상기 손실이 최소가 되도록 상기 이상검출모델의 파라미터를 갱신하는 최적화를 수행함으로써, 이상검출모델을 학습시키는 모델생성부;
를 더 포함하며,
상기 모델생성부는
수학식
Figure 112021119102843-pat00087
에 따라 손실을 산출하고,
상기
Figure 112021119102843-pat00088
은 손실을 나타내고,
Figure 112021119102843-pat00089
이고,
Figure 112021119102843-pat00090
이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00091
는 인코더의 가중치 행렬이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00092
는 인코더의 바이어스 벡터이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00093
는 인코더의 활성화 함수이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00094
는 디코더의 가중치 행렬이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00095
는 디코더의 바이어스 벡터이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00096
는 디코더의 활성화 함수인 것을 특징으로 하는
마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치.
An apparatus for managing a microgrid distributed power supply, comprising:
When the measurement data is received from the microgrid, the received measurement data is mapped to a predetermined vector space to generate a measurement vector, and a data processing unit that inputs the generated measurement vector to an anomaly detection model that is a deep learning model and includes an encoder and a decoder ; and
When the anomaly detection model calculates a simulated measurement vector by simulating the measurement vector, it is determined whether a loss representing a difference between the measurement vector and the simulated measurement vector exceeds a preset threshold, and if the loss is greater than or equal to the threshold, , an abnormality detection unit that determines that there is an abnormality in the microgrid;
includes,
Prepare a measurement vector for learning from the measurement data measured in the steady state of the microgrid,
When the anomaly detection model calculates the measurement vector for learning by performing an operation on the measurement vector for learning,
a model generator for learning an anomaly detection model by calculating a loss based on the measurement vector for training and the simulated measurement vector for training, and performing optimization to update parameters of the anomaly detection model so that the loss is minimized;
further comprising,
The model generation unit
formula
Figure 112021119102843-pat00087
Calculate the loss according to
remind
Figure 112021119102843-pat00088
represents the loss,
Figure 112021119102843-pat00089
ego,
Figure 112021119102843-pat00090
ego,
remind
Figure 112021119102843-pat00091
is the weight matrix of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00092
is the bias vector of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00093
is the activation function of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00094
is the weight matrix of the decoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00095
is the bias vector of the decoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00096
is the activation function of the decoder, characterized in that
A device for managing microgrid distributed power.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 모델생성부는
학습이 완료된 후,
정상 상태의 계측 데이터인 정상 데이터를 비정상으로 판정하는 제1 오차와, 비정상 상태의 계측 데이터인 비정상 데이터를 정상으로 판단하는 제2 오차에 대한 비용함수를 설정하고,
비용함수가 최소가 되는 임계치를 설정하는 것을 특징으로 하는
마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 장치.
According to claim 1,
The model generation unit
After learning is complete,
Setting a cost function for a first error for determining normal data that is measurement data in a normal state as abnormal and a second error for determining abnormal data that is measurement data in an abnormal state as normal,
characterized by setting a threshold at which the cost function is minimized
A device for managing microgrid distributed power.
마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 방법에 있어서,
데이터처리부가 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하는 단계;
상기 데이터처리부가 수신된 계측 데이터를 소정의 벡터공간에 사상하여 계측벡터를 생성하고, 생성된 계측벡터를 심층학습모델인 이상검출모델에 입력하는 단계;
상기 이상검출모델이 상기 계측벡터를 모사하여 모사계측벡터를 산출하는 단계;
이상검출부가 상기 계측벡터와 상기 모사계측벡터의 차이를 나타내는 손실이 기 설정된 임계치를 초과하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 이상검출부가 상기 손실이 상기 임계치 이상이면, 상기 마이크로그리드에 이상이 있는 것으로 판단하는 단계;
를 포함하며,
상기 데이터처리부가 마이크로그리드로부터 계측 데이터를 수신하는 단계 전,
모델생성부가 마이크로그리드의 정상 상태에서 계측된 계측 데이터로부터 학습용 계측벡터를 마련하는 단계;
이상검출모델이 상기 학습용 계측벡터에 대한 연산을 수행하여 학습용 모사계측벡터를 산출하는 단계;
모델생성부가 상기 학습용 계측벡터 및 상기 학습용 모사계측벡터를 기초로 손실을 산출하는 단계; 및
모델생성부가 상기 손실이 최소가 되도록 상기 이상검출모델의 파라미터를 갱신하는 최적화를 수행함으로써, 이상검출모델을 학습시키는 단계;
를 더 포함하며,
상기 손실을 산출하는 단계는
상기 모델생성부가
수학식
Figure 112021119102843-pat00097
에 따라 손실을 산출하고,
상기
Figure 112021119102843-pat00098
은 손실을 나타내고,
Figure 112021119102843-pat00099
이고,
Figure 112021119102843-pat00100
이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00101
는 인코더의 가중치 행렬이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00102
는 인코더의 바이어스 벡터이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00103
는 인코더의 활성화 함수이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00104
는 디코더의 가중치 행렬이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00105
는 디코더의 바이어스 벡터이고,
상기
Figure 112021119102843-pat00106
는 디코더의 활성화 함수인 것을 특징으로 하는
마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 방법.
A method for managing a microgrid distributed power supply, comprising:
receiving, by the data processing unit, measurement data from the microgrid;
generating a measurement vector by mapping the received measurement data to a predetermined vector space by the data processing unit, and inputting the generated measurement vector into an anomaly detection model that is a deep learning model;
calculating, by the anomaly detection model, a simulated measurement vector by simulating the measurement vector;
determining, by an anomaly detection unit, whether a loss representing a difference between the measurement vector and the simulated measurement vector exceeds a preset threshold; and
determining, by the abnormality detection unit, that there is an abnormality in the microgrid when the loss is greater than or equal to the threshold;
includes,
Before the data processing unit receiving the measurement data from the microgrid,
preparing, by the model generation unit, a measurement vector for learning from measurement data measured in a steady state of the microgrid;
calculating, by an anomaly detection model, a simulated measurement vector for learning by performing an operation on the measurement vector for learning;
calculating, by a model generator, a loss based on the training measurement vector and the training simulation measurement vector; and
learning the anomaly detection model by performing, by a model generator, optimization of updating the parameters of the anomaly detection model so that the loss is minimized;
further comprising,
The step of calculating the loss is
The model generation unit
formula
Figure 112021119102843-pat00097
Calculate the loss according to
remind
Figure 112021119102843-pat00098
represents the loss,
Figure 112021119102843-pat00099
ego,
Figure 112021119102843-pat00100
ego,
remind
Figure 112021119102843-pat00101
is the weight matrix of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00102
is the bias vector of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00103
is the activation function of the encoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00104
is the weight matrix of the decoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00105
is the bias vector of the decoder,
remind
Figure 112021119102843-pat00106
is the activation function of the decoder, characterized in that
A method for managing microgrid distributed power.
삭제delete 삭제delete 제5항에 있어서,
상기 이상검출모델을 학습시키는 단계 후,
정상 상태의 계측 데이터인 정상 데이터를 비정상으로 판정하는 제1종 오류와, 비정상 상태의 계측 데이터인 비정상 데이터를 정상으로 판단하는 제2종 오류에 대한 비용함수를 설정하고,
비용함수가 최소가 되는 임계치를 설정하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
마이크로그리드 분산 전원을 관리하기 위한 방법.
6. The method of claim 5,
After the step of learning the anomaly detection model,
Setting a cost function for a type 1 error that determines normal data that is measurement data in a normal state as abnormal and a type 2 error that determines abnormal data that is measurement data in an abnormal state as normal,
setting a threshold at which the cost function is minimized;
characterized in that it further comprises
A method for managing microgrid distributed power.
KR1020210089699A 2021-02-17 2021-07-08 Apparatus and method for managing cloud-based microgrid distributed power supply KR102410052B1 (en)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190171968A1 (en) * 2006-02-14 2019-06-06 Power Analytics Corporation Systems and Methods for Real-Time Forecasting and Predicting of Electrical Peaks and Managing the Energy, Health, Reliability, and Performance of Electrical Power Systems Based on an Artificial Adaptive Neural Network
KR20200065655A (en) 2018-11-30 2020-06-09 주식회사 로그인서광 Microgrid energy transaction based on cloud
KR20200109196A (en) * 2019-03-12 2020-09-22 한국전력공사 Apparatus for estimating power supply of microgrid and method thereof

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