KR102618658B1 - Switchboard system and method using energy harvesting - Google Patents

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송기성
주흥진
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서지원
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주식회사 비츠로이엠
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Abstract

실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 및 방법은 수배전반 주변의 에너지 원천을 감지하고 주변에너지를 수집하여 수배전반에 하베스팅을 통해 생성된 전력을 공급한다. 실시예에서는 환경 정보를 수집하고, 환경 정보 분석 결과를 기반으로 태양광, 진동, 열, 운동에너지를 포함하는 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출한다. 이후, 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여 주변에너지를 수집한다. 또한, 실시예에서는 딥러닝 모델을 통해 에너지 하베스팅 시스템과 수배전반 시스템의 작동을 최적화하여 하베스팅 효율을 향상시킨다. 예를 들어, 주변 환경의 변화에 따라 에너지 수집량이나 에너지 소비량을 동적으로 조절하거나, 에너지 수집과 사용 사이의 효율적인 타이밍을 결정한다.The switchboard system and method using energy harvesting according to the embodiment detects energy sources around the switchboard, collects surrounding energy, and supplies power generated through harvesting to the switchboard. In the embodiment, environmental information is collected, and the harvesting rate of each energy source including sunlight, vibration, heat, and kinetic energy is calculated based on the environmental information analysis results. Afterwards, the harvesting device connected to each energy source is controlled according to the calculated harvesting ratio to collect surrounding energy. Additionally, in the embodiment, harvesting efficiency is improved by optimizing the operation of the energy harvesting system and the switchgear system through a deep learning model. For example, it dynamically adjusts the amount of energy collected or consumed according to changes in the surrounding environment, or determines efficient timing between energy collection and use.

Description

에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 및 방법{SWITCHBOARD SYSTEM AND METHOD USING ENERGY HARVESTING}Switchboard system and method using energy harvesting {SWITCHBOARD SYSTEM AND METHOD USING ENERGY HARVESTING}

본 개시는 수배전반 시스템 및 방법에 관한 것으로 구체적으로, 주변 에너지를 수집하는 에너지 하베스팅을 통해 수배전반의 에너지 효율을 향상시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to a switchboard system and method, and more specifically, to a system and method for improving the energy efficiency of a switchgear through energy harvesting that collects ambient energy.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the material described in this section is not prior art to the claims of this application, and is not admitted to be prior art by inclusion in this section.

에너지 하베스팅(harvesting)은 주변 환경에서 존재하는 작은 에너지 원천에서 에너지를 수집하고 이를 전기 에너지로 변환하는 기술이다. 에너지 하베스팅은 주변에서 발생하는 진동, 열, 태양광, 풍력 등의 에너지를 수집하여 전기 장치나 시스템을 구동하는 데 사용할 수 있도록 한다. 에너지 하베스팅은 전통적인 배터리 교체나 외부 전원 공급에 의존하지 않고 독립적으로 동작하는 장치에 적용될 수 있다. 주로 소형의 전자 장치나 센서 네트워크, 휴대 전자기기 등의 저전력 소비 장치에서 많이 사용된다. 소형 전자 장치들은 저전력으로 동작하며 배터리 교체나 전원 공급의 어려움을 해결하기 위해 에너지 하베스팅을 활용할 수 있다. Energy harvesting is a technology that collects energy from small energy sources in the surrounding environment and converts it into electrical energy. Energy harvesting collects energy such as vibration, heat, sunlight, and wind power generated in the surroundings and uses it to drive electrical devices or systems. Energy harvesting can be applied to devices that operate independently without relying on traditional battery replacement or external power supply. It is mainly used in low-power consumption devices such as small electronic devices, sensor networks, and portable electronic devices. Small electronic devices operate at low power and can utilize energy harvesting to solve the difficulties of battery replacement or power supply.

한편, 수배전반은 전기 에너지의 저장 및 분배를 관리하는 시스템으로 주로 전력 시스템이나 전기 네트워크에서 사용되며, 전기 에너지의 안정적인 공급과 효율적인 에너지 관리를 위해 설계된다. 수배전반은 에너지를 저장하고, 다양한 장치나 시스템으로 분배한다. 또한, 수배전반은 에너지의 효율적인 관리를 위해, 에너지의 흐름과 사용량을 모니터링하고, 충전 상태나 방전 상태 등을 감지한다. 또한, 에너지 손실을 최소화하고 시스템의 안정성을 유지하기 위한 제어 및 조정 기능을 수행한다.Meanwhile, a switchgear is a system that manages the storage and distribution of electrical energy and is mainly used in power systems or electrical networks, and is designed for stable supply of electrical energy and efficient energy management. Switchboards store energy and distribute it to various devices or systems. In addition, the switchgear monitors the flow and usage of energy and detects charging or discharging status for efficient energy management. Additionally, it performs control and adjustment functions to minimize energy loss and maintain system stability.

수배전반은 에너지 저장 및 관리를 위해, 지속적으로 전원을 공급받아야 하므로, 수배전반은 에너지 하베스팅 시스템으로부터 전원을 공급받는 경우가 많다. 하지만, 종래에는 에너지 하베스팅을 통해 주변에서 수집되는 에너지 양이 적고, 주변에서 수집되는 에너지의 양이 제한적이거나 변환 효율이 낮아 수배전반으로 충분한 전력을 공급하기 어려운 경우가 있다. 또한, 에너지 하베스팅을 이용하는 경우 수배전반은 주변 환경의 에너지 원천을 활용하여 전력을 공급하는데, 에너지 원천의 가용성 변동이 크다. 특히 태양광이나 풍력과 같은 재생 에너지는 날씨 조건에 따라 변동이 크기 때문에, 에너지 공급이 불안정하다. Since the switchboard must be continuously supplied with power for energy storage and management, the switchboard often receives power from an energy harvesting system. However, in the past, the amount of energy collected from the surroundings through energy harvesting is small, and the amount of energy collected from the surroundings is limited or conversion efficiency is low, making it difficult to supply sufficient power to the switchgear. Additionally, when using energy harvesting, the switchboard supplies power using energy sources in the surrounding environment, and the availability of energy sources varies greatly. In particular, renewable energy such as solar or wind power fluctuates greatly depending on weather conditions, making energy supply unstable.

또한, 종래 에너지 하베스팅 시스템의 저장 용량에는 한계가 있으며, 충분한 에너지 저장 용량을 확보하기 어려울 수 있다. 특히 전력 소비가 큰 장치나 장기간에 걸친 에너지 요구가 있는 경우에는 추가적인 에너지 저장 장치나 보조 전원이 필요할 수 있다. 또한, 수배전반은 특정한 운영 조건에서 최상의 성능을 나타내는데, 온도, 습도, 진동과 같은 환경 요인들은 수배전반의 작동에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 최적환경 아닌 조건에서 수배전반이 작동할 경우, 에너지 하베스팅 및 전력 공급 효율이 어려울 수 있다.Additionally, there is a limit to the storage capacity of conventional energy harvesting systems, and it may be difficult to secure sufficient energy storage capacity. In particular, devices with high power consumption or long-term energy needs may require additional energy storage or auxiliary power sources. Additionally, switchboards perform best under specific operating conditions, and environmental factors such as temperature, humidity, and vibration can affect the operation of switchboards. Therefore, if the switchboard operates under non-optimal conditions, energy harvesting and power supply efficiency may be difficult.

또한, 종래의 수배전반은 온도와 진동이 상관성이 인정되는 경우와 없는 경우를 구분하여 이상상황을 진단하지 못하는 문제점이 있다. 종래에는 수배전반을 관리하고 진단하는 모델 학습 시, 온도와 진동의 상관성이 없는 시점에서의 온도와 진동 데이터 세트로 딥러닝 모델을 학습 시기 때문에 인공 신경망 모델의 판단 신뢰성이 낮아지는 문제가 발생한다.In addition, the conventional switchboard has a problem in that it cannot diagnose abnormal situations by distinguishing between cases where temperature and vibration are correlated and cases where there is no correlation. Conventionally, when learning a model for managing and diagnosing switchboards, a problem occurs in which the judgment reliability of the artificial neural network model is lowered because the deep learning model is learned using temperature and vibration data sets from a point in time when there is no correlation between temperature and vibration.

1. 미국 특허등록 제 11563328 (2023.01.24)1. US Patent Registration No. 11563328 (2023.01.24) 2. 미국 특허등록 제 11552458 (2023.01.10)2. US Patent Registration No. 11552458 (2023.01.10) 3. 미국 특허등록 제 11608174 (2023.03.21)3. US Patent Registration No. 11608174 (2023.03.21) 4. 미국 특허등록 제 10862277 (2020.12.08)4. US Patent Registration No. 10862277 (2020.12.08) 5. 미국 특허등록 제 11209499 (2021.12.28)5. US Patent Registration No. 11209499 (2021.12.28) 6. 한국 특허등록 제10-2485079 (2023.01.02)6. Korean Patent Registration No. 10-2485079 (2023.01.02)

실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 및 방법은 수배전반 주변의 에너지 원천을 감지하고 주변에너지를 수집하여 수배전반에 하베스팅을 통해 생성된 전력을 공급한다.The switchboard system and method using energy harvesting according to the embodiment detects energy sources around the switchboard, collects surrounding energy, and supplies power generated through harvesting to the switchboard.

실시예에서는 환경 정보를 수집하고, 환경 정보 분석 결과를 기반으로 태양광, 진동, 열, 운동에너지를 포함하는 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출한다. 이후, 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여 주변에너지를 수집한다. In the embodiment, environmental information is collected, and the harvesting rate of each energy source including sunlight, vibration, heat, and kinetic energy is calculated based on the environmental information analysis results. Afterwards, the harvesting device connected to each energy source is controlled according to the calculated harvesting ratio to collect surrounding energy.

또한, 실시예에서는 딥러닝 모델을 통해 에너지 하베스팅 시스템과 수배전반 시스템의 작동을 최적화하여 하베스팅 효율을 향상시킨다. 예를 들어, 주변 환경의 변화에 따라 에너지 수집량이나 에너지 소비량을 동적으로 조절하거나, 에너지 수집과 사용 사이의 효율적인 타이밍을 결정한다.Additionally, in the embodiment, harvesting efficiency is improved by optimizing the operation of the energy harvesting system and the switchgear system through a deep learning model. For example, it dynamically adjusts the amount of energy collected or consumed according to changes in the surrounding environment, or determines efficient timing between energy collection and use.

또한, 실시예에서는 수배전반에서 누설되는 전기 에너지를 수집하여 에너지 하베스팅에 이용한다.Additionally, in the embodiment, electrical energy leaking from the switchboard is collected and used for energy harvesting.

또한, 실시예에서는 재료의 다양한 특성을 이용하여 주위 환경으로부터 에너지를 추출하는 나노전력발전소자를 통해, 에너지를 수집하고 이를 수배전반 가동에 이용할 수 있도록 한다.In addition, in the embodiment, energy is collected through a nano power generation device that extracts energy from the surrounding environment using various characteristics of materials and can be used to operate the switchgear.

또한, 실시예에서는 수배전반의 전력 사용 패턴을 분석하고 전력 사용량을 예측하여, 예측된 전력 사용량에 따라 에너지 하베스팅 비율을 조정한다. Additionally, in the embodiment, the power usage pattern of the switchgear is analyzed, the power usage is predicted, and the energy harvesting rate is adjusted according to the predicted power usage.

또한, 실시예에서는 수배전반 전력 공급원의 잔여 전력량과 전력 사용 예측량에 따라 에너지 하베스팅 시간 및 에너지 저장 용량을 조정한다. Additionally, in the embodiment, the energy harvesting time and energy storage capacity are adjusted according to the remaining power amount of the switchgear power supply source and the predicted power use amount.

실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템은 에너지원 각각에서 에너지를 생성하는 하베스팅 장치; 환경정보를 센싱하는 센서; 하베스팅 장치로부터 전력을 공급받는 수배전반; 을 포함한다.A switchgear system using energy harvesting according to an embodiment includes a harvesting device that generates energy from each energy source; Sensors that sense environmental information; A switchboard receiving power from a harvesting device; Includes.

실시예에서 수배전반; 은 센서로부터 수집한 환경정보를 분석하여 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측하고, 예측 결과를 기반으로 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출하는 산출부; 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여, 하베스팅 장치로부터 에너지를 수집하는 에너지 수집부; 수집된 에너지를 전력으로 변환하고 변환된 전력을 수배전반에 공급하는 공급부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템.In an embodiment a switchboard; A calculation unit that analyzes environmental information collected from sensors to predict the power generation efficiency of each energy source and calculates the harvesting ratio of each energy source based on the prediction results; An energy collection unit that controls the harvesting device connected to each energy source according to the calculated harvesting ratio and collects energy from the harvesting device; A supply unit that converts the collected energy into electric power and supplies the converted electric power to the switchboard; A switchgear system using energy harvesting, comprising:

이상에서와 같은 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템은 환경 친화적이고 지속 가능한 에너지 소스를 활용하여 수배전반 전력 공급의 독립성을 향상시킨다. The switchgear system using energy harvesting as described above improves the independence of switchboard power supply by utilizing environmentally friendly and sustainable energy sources.

또한, 실시예는 수배전반 배터리 수명 연장 및 유지 보수 비용 절감, 전력 소비 감소 등의 효과를 창출한다. 또한, 실시예를 통해 에너지 하베스팅 효율을 향상시키고, 수배전반의 전력 사용 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the embodiment creates effects such as extending the life of the switchboard battery, reducing maintenance costs, and reducing power consumption. In addition, through the embodiment, energy harvesting efficiency can be improved and power use efficiency of the switchgear can be improved.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 구성을 나타낸 도면
도 2는 실시예에 따른 수배전반의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 3은 실시예에 따른 관리서버의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 4는 실시예에 따른 관리자 단말의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면
도 5는 데이터 분석결과를 시각화한 예
도 6은 실시예에 따른 관리자 단말로의 출력 화면
도 7은 실시예에 따른 나노전력발전소자를 나타낸 도면
도 8은 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템의 신호 흐름도
도 9는 실시예에 따른 수배전반의 전력 획득을 위한 데이터 처리 과정을 나타낸 도면
도 10은 실시예에 따른 에너지 수집 과정을 나타낸 도면
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a switchgear system using energy harvesting according to an embodiment
Figure 2 is a diagram showing the data processing configuration of the switchgear according to an embodiment
Figure 3 is a diagram showing the data processing configuration of the management server according to an embodiment
Figure 4 is a diagram showing the data processing configuration of a manager terminal according to an embodiment
Figure 5 is an example of visualizing data analysis results
Figure 6 is an output screen to an administrator terminal according to an embodiment
Figure 7 is a diagram showing a nano-power generation device according to an embodiment.
Figure 8 is a signal flow diagram of a switchgear system using energy harvesting according to an embodiment
Figure 9 is a diagram showing a data processing process for acquiring power of a switchgear according to an embodiment
Figure 10 is a diagram showing the energy collection process according to an embodiment

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, embodiments disclosed in the present specification will be described in detail with reference to the attached drawings, but identical or similar components will be assigned the same reference numbers regardless of the reference numerals, and duplicate descriptions thereof will be omitted. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions will be omitted. In addition, the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings, and all changes included in the spirit and technical scope of the present invention are not limited. , should be understood to include equivalents or substitutes.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms containing ordinal numbers, such as first, second, etc., may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1개의 유닛이 2개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2개 이상의 유닛이 1개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다. In this specification, 'part' includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Additionally, one unit may be realized using two or more pieces of hardware, and two or more units may be realized using one piece of hardware.

본 명세서에 있어서 단말, 장치 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말, 장치 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말, 장치 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.In this specification, some of the operations or functions described as being performed by a terminal, apparatus, or device may instead be performed on a server connected to the terminal, apparatus, or device. Likewise, some of the operations or functions described as being performed by the server may also be performed in a terminal, apparatus, or device connected to the server.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 구성을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of a switchgear system using energy harvesting according to an embodiment.

도 1을 참조하면, 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템은 하베스팅 장치(100), 센서(200), 수배전반(300), 관리서버(400) 및 관리자 단말(500)을 포함하여 구성될 수 있다. 하베스팅 장치(100)는 에너지원 각각에서 에너지를 생성한다. 실시예에서 하베스팅 장치(100)는 나노전력발전소자, 태양광 패널, 풍력 발전 장치, 열 변환 장치, 운동에너지 수집 장치 및 누설 에너지 수집장치 등을 포함할 수 있고, 이에 한정하지 않는다. Referring to FIG. 1, the switchboard system using energy harvesting according to the embodiment includes a harvesting device 100, a sensor 200, a switchgear 300, a management server 400, and an administrator terminal 500. It can be. The harvesting device 100 generates energy from each energy source. In an embodiment, the harvesting device 100 may include, but is not limited to, a nano-power generation device, a solar panel, a wind power generation device, a heat conversion device, a kinetic energy collection device, and a leakage energy collection device.

실시예에서 따른 나노전력발전소자는 주위 환경으로부터 에너지를 추출하는 장치로서, 진동 또는 압력 에너지를 수집하는 피에조 재질의 압전 소자를 포함할 수 있다. 나노전력발전소자는 나노 기술을 활용하여 작은 규모에서 전력을 생성하는 소자이다. 도 7에 도시된 나노전력발전소자는 나노 물질의 특성을 이용하여 에너지 하베스팅(에너지 수집) 또는 에너지 변환을 수행하며, 주로 주변 환경에서 잡히는 에너지를 활용하여 작은 전력을 생성한다. 예컨대, 태양광 나노전력발전소자는 태양광 에너지를 흡수하여 전기 에너지로 변환하고, 나노진동발전소자는 진동 에너지를 수집하여 전기 에너지로 변환한다. The nanopower generation device according to the embodiment is a device that extracts energy from the surrounding environment and may include a piezoelectric element made of piezo material that collects vibration or pressure energy. Nano power generation devices are devices that generate power on a small scale using nano technology. The nanopower generation device shown in Figure 7 performs energy harvesting (energy collection) or energy conversion using the characteristics of nanomaterials, and mainly generates small power by utilizing energy captured from the surrounding environment. For example, solar nano power generation devices absorb solar energy and convert it into electrical energy, and nano vibration power generation devices collect vibration energy and convert it into electrical energy.

실시예에 따른 하베스팅 장치 중 태양광 패널은 태양에너지를 수집하고, 풍력 발전 장치는 풍력 에너지를 수집한다. 열변환장치는 열에너지를 수집하고, 운동에너지 수집장치는 운동에너지를 수집한다. 누설 에너지 수집 장치는 수배전반의 누설 전력을 수집하여 수배전반에서 전력으로 이용할 수 있도록 한다. Among the harvesting devices according to the embodiment, the solar panel collects solar energy, and the wind power generation device collects wind energy. The heat conversion device collects heat energy, and the kinetic energy collection device collects kinetic energy. The leakage energy collection device collects leakage power from the switchboard and allows it to be used as power at the switchboard.

실시예에서 누설 에너지 수집 장치는 무선 전력 수신 (Wireless Power Transfer), 전자기장 수집 (Electromagnetic Field Harvesting) 및 열 에너지 회수 (Thermal Energy Harvesting) 방법을 통해, 수배전반의 누설 전력을 수집할 수 있다. 실시예에 따른 무선 전력 수신 방법은 누설 에너지 수집 장치에서 전력을 전송하고 수신하는 과정에서 누설 에너지를 수집하는 방법이다. 실시예에서 누설 에너지 수집 장치는 무선 전력 송수신 장치를 사용하여 전력을 무선으로 전송하고, 무선 전력 송수신 장치의 수신측에서는 전송된 전력을 수집한다. 전자기장 수집 (Electromagnetic Field Harvesting)은 주변에 존재하는 전자기장을 활용하여 에너지를 수집하는 방법으로, 누설 에너지 수집 장치는 수배전반에 존재하는 전력선, 무선 통신 장비 등으로부터 발생하는 전자기장을 수집하여 에너지로 변환한다. 또한, 누설 에너지 수집 장치는 열 에너지 회수 (Thermal Energy Harvesting)방법을 통해 온도 차이를 이용하여 열을 수집하고, 열을 전기 에너지로 변환하는 열전 변환 장치를 활용하여 수배전반의 누설 에너지를 수집할 수 있다.In an embodiment, the leakage energy collection device may collect leakage power of the switchboard through wireless power transfer, electromagnetic field harvesting, and thermal energy harvesting methods. The wireless power reception method according to the embodiment is a method of collecting leakage energy in the process of transmitting and receiving power from a leakage energy collection device. In an embodiment, the leakage energy collection device wirelessly transmits power using a wireless power transmission and reception device, and the receiving side of the wireless power transmission and reception device collects the transmitted power. Electromagnetic field harvesting is a method of collecting energy using electromagnetic fields existing in the surroundings. A leakage energy harvesting device collects electromagnetic fields generated from power lines and wireless communication equipment existing in switchboards and converts them into energy. In addition, the leakage energy collection device collects heat using temperature differences through the thermal energy harvesting method, and can collect leakage energy from the switchgear using a thermoelectric conversion device that converts heat into electrical energy. .

센서(200)는 온도, 조도, 습도 등을 포함하는 환경정보를 센싱한다. 실시예에서 센서(200)는 온도와 진동 데이터를 하나의 세트(set)에 포함시킨 통합데이터를 생성한다. 예컨대, 센서(200)는 온도와 진동 데이터를 세트로 묶은 데이터 그룹인 통합 데이터를 생성할 수 있다. 이를 위해, 생성부(130)는 온도 센싱부(110)와 진동 센싱부(120)는 온도와 진동 데이터를 동시에 수집하고, 수집된 온도와 진동 데이터를 샘플링 한다. 이후, 생성부(130)는 온도와 진동 데이터는 동일한 시간 기준으로 맞추어, 각각의 데이터 포인트에 온도와 진동 값을 함께 기록하여, 온도와 진동 데이터를 연관된 정보로서 통합한다. 실시예에서는 센서(200)에서 통합데이터를 생성하여, 온도와 진동 데이터간 연관성을 파악하고, 온도, 진동 각각의 개별 데이터에 더하여 통합데이터를 딥러닝 모델의 학습 데이터로 이용하여, 수배전 반 관리 모델, 전력 사용 모델, 고장 진단 모델을 포함하는 딥러닝 모델의 신뢰도를 향상할 수 있도록 한다. The sensor 200 senses environmental information including temperature, illumination, and humidity. In an embodiment, the sensor 200 generates integrated data that includes temperature and vibration data in one set. For example, the sensor 200 may generate integrated data, which is a data group that groups temperature and vibration data into a set. To this end, the generator 130, the temperature sensing unit 110 and the vibration sensing unit 120 simultaneously collect temperature and vibration data and sample the collected temperature and vibration data. Thereafter, the generator 130 sets the temperature and vibration data to the same time standard, records the temperature and vibration values at each data point together, and integrates the temperature and vibration data as related information. In the embodiment, integrated data is generated from the sensor 200, the correlation between temperature and vibration data is identified, and the integrated data is used as learning data for a deep learning model in addition to individual data for temperature and vibration to manage the distribution panel. It allows to improve the reliability of deep learning models, including models, power usage models, and fault diagnosis models.

수배전반(300)은 하베스팅 장치(100)로부터 전력을 공급받는다. The switchboard 300 receives power from the harvesting device 100.

관리서버(400)는 수배전반(300), 하베스팅 장치(100), 센서(200)에서 생성된 데이터를 누적 수집하여 빅데이터화 하고, 수배전반(300)과 하베스팅 장치(100) 및 센서(200)를 모니터링하여, 각 장치의 이상상태를 판단한다.The management server 400 accumulates and collects data generated from the switchgear 300, the harvesting device 100, and the sensor 200 and turns it into big data, and the switchboard 300, the harvesting device 100, and the sensor 200 Monitors and determines abnormal status of each device.

관리자 단말(500)은 관리서버(400)로부터 수배전반(300), 하베스팅 장치(100) 및 센서(200)의 모니터링 결과 및 모니터링 데이터를 시각화한 자료를 수신하여 출력하고, 수배전반(300), 하베스팅 장치(100), 센서(200) 중 적어도 하나에서 이상상태가 감지되는 경우, 이상상태 정보를 출력한다. The manager terminal 500 receives and outputs data visualizing the monitoring results and monitoring data of the switchboard 300, the harvesting device 100, and the sensor 200 from the management server 400, and outputs the data visualizing the monitoring data of the switchboard 300, the harvesting device 100, and the sensor 200. When an abnormal condition is detected in at least one of the device 100 and the sensor 200, abnormal condition information is output.

실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템 및 방법은 수배전반 주변의 에너지 원천을 감지하고 주변에너지를 수집하여 수배전반에 하베스팅을 통해 생성된 전력을 공급한다.The switchboard system and method using energy harvesting according to the embodiment detects energy sources around the switchboard, collects surrounding energy, and supplies power generated through harvesting to the switchboard.

실시예에서는 환경 정보를 수집하고, 환경 정보 분석 결과를 기반으로 태양광, 진동, 열, 운동에너지를 포함하는 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출한다. 이후, 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여 주변에너지를 수집한다. In the embodiment, environmental information is collected, and the harvesting rate of each energy source including sunlight, vibration, heat, and kinetic energy is calculated based on the environmental information analysis results. Afterwards, the harvesting device connected to each energy source is controlled according to the calculated harvesting ratio to collect surrounding energy.

또한, 실시예에서는 딥러닝 모델을 통해 에너지 하베스팅 시스템과 수배전반 시스템의 작동을 최적화하여 하베스팅 효율을 향상시킨다. 예를 들어, 주변 환경의 변화에 따라 에너지 수집량이나 에너지 소비량을 동적으로 조절하거나, 에너지 수집과 사용 사이의 효율적인 타이밍을 결정한다.Additionally, in the embodiment, harvesting efficiency is improved by optimizing the operation of the energy harvesting system and the switchgear system through a deep learning model. For example, it dynamically adjusts the amount of energy collected or consumed according to changes in the surrounding environment, or determines efficient timing between energy collection and use.

또한, 실시예에서는 수배전반에서 누설되는 전기 에너지를 수집하여 에너지 하베스팅에 이용한다.Additionally, in the embodiment, electrical energy leaking from the switchboard is collected and used for energy harvesting.

또한, 실시예에서는 재료의 다양한 특성을 이용하여 주위 환경으로부터 에너지를 추출하는 나노전력발전소자를 통해, 에너지를 수집하고 이를 수배전반 가동에 이용할 수 있도록 한다.In addition, in the embodiment, energy is collected through a nano power generation device that extracts energy from the surrounding environment using various characteristics of materials and can be used to operate the switchgear.

또한, 실시예에서는 수배전반의 전력 사용 패턴을 분석하고 전력 사용량을 예측하여, 예측된 전력 사용량에 따라 에너지 하베스팅 비율을 조정한다. Additionally, in the embodiment, the power usage pattern of the switchgear is analyzed, the power usage is predicted, and the energy harvesting rate is adjusted according to the predicted power usage.

또한, 실시예에서는 수배전반 전력 공급원의 잔여 전력량과 전력 사용 예측량에 따라 에너지 하베스팅 시간 및 에너지 저장 용량을 조정한다. Additionally, in the embodiment, the energy harvesting time and energy storage capacity are adjusted according to the remaining power amount of the switchgear power supply source and the predicted power use amount.

도 2는 실시예에 따른 수배전반의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the data processing configuration of a switchgear according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 실시예에 따른 수배전반(300)은 수집부(310), 전처리부(320), 딥러닝부(330), 산출부(340), 에너지 수집부(350), 공급부(360), 분석부(370) 및 관리부(380)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 '부' 라는 용어는 용어가 사용된 문맥에 따라서, 소프트웨어, 하드웨어 또는 그 조합을 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 기계어, 펌웨어(firmware), 임베디드코드(embedded code), 및 애플리케이션 소프트웨어일 수 있다. 또 다른 예로, 하드웨어는 회로, 프로세서, 컴퓨터, 집적 회로, 집적 회로 코어, 센서, 멤스(MEMS; Micro-Electro-Mechanical System), 수동 디바이스, 또는 그 조합일 수 있다.Referring to FIG. 2, the switchgear 300 according to the embodiment includes a collection unit 310, a preprocessing unit 320, a deep learning unit 330, a calculation unit 340, an energy collection unit 350, and a supply unit 360. ), an analysis unit 370, and a management unit 380. The term 'part' used in this specification should be interpreted to include software, hardware, or a combination thereof, depending on the context in which the term is used. For example, software may be machine language, firmware, embedded code, and application software. As another example, hardware may be a circuit, processor, computer, integrated circuit, integrated circuit core, sensor, Micro-Electro-Mechanical System (MEMS), passive device, or a combination thereof.

수집부(310)는 환경정보, 수배전반의 전력 사용 정보 및 딥러닝 모델의 학습 데이터를 수집한다. 실시예에서 수집부(310)는 센서로부터 온도, 조도, 습도를 포함하는 환경정보를 수집한다. 실시예에서 수배전반의 전력 사용 정보는 시간별 전력 사용량, 전력 분배량을 포함할 수 있다. 실시예에서 딥러닝 모델은 수배전반 관리 모델 및 전력 사용 예측 모델을 포함한다. 실시예에서 수배전반 관리 모델의 학습 데이터는 수배전반의 전력 사용 이력 데이터, 전력 효율 데이터 등 수배전반의 전력 시스템 및 전력 네트워크의 관리와 운영에 관련된 정보를 포함할 수 있다. 실시예에서 전력 사용 예측 모델의 학습 데이터는 전력 사용 히스토리 데이터, 휴일, 행사, 날씨 정보 등을 포함할 수 있다. The collection unit 310 collects environmental information, power usage information of the switchboard, and learning data of the deep learning model. In the embodiment, the collection unit 310 collects environmental information including temperature, illuminance, and humidity from sensors. In an embodiment, the power usage information of the switchboard may include hourly power usage and power distribution. In an embodiment, the deep learning model includes a switchgear management model and a power usage prediction model. In an embodiment, the learning data of the switchboard management model may include information related to the management and operation of the power system and power network of the switchboard, such as power usage history data and power efficiency data of the switchboard. In an embodiment, the learning data of the power usage prediction model may include power usage history data, holidays, events, weather information, etc.

전처리부(320)는 수집된 인공지능 학습데이터 중 편향성이나 차별성을 가진 데이터를 제거하기 위해, 수집된 학습데이터를 전처리한다. 실시예에서 전처리부(320)는 수집된 데이터를 전처리하여 인공지능 모델 학습에 적합한 형태로 가공한다. 예컨대, 전처리부(320)는 노이즈 제거, 이상치 제거, 결측치 처리 등의 과정을 수행할 수 있다. 또한, 전처리부(120)는 데이터 전처리를 통해 데이터를 정규화하거나, 이상치를 제거하거나, 데이터의 배율 조정 등을 수행하여 모델이 불필요한 패턴을 학습하는 것을 방지할 수 있다. The preprocessing unit 320 preprocesses the collected learning data to remove data with bias or discrimination among the collected artificial intelligence learning data. In the embodiment, the preprocessor 320 preprocesses the collected data and processes it into a form suitable for learning an artificial intelligence model. For example, the preprocessor 320 may perform processes such as noise removal, outlier removal, and missing value processing. In addition, the preprocessor 120 can prevent the model from learning unnecessary patterns by normalizing the data, removing outliers, or adjusting the scale of the data through data preprocessing.

딥러닝부(330)는 딥러닝 뉴럴 네트워크를 학습 데이터로 학습시켜, 수배전반 관리 모델, 고장진단 모델 및 전력 사용 예측 모델을 포함하는 딥러닝 모델을 구현한다. 실시예에서 수배전반 관리 모델은 수배전반에 공급되는 전력의 효율적인 운영과 관리를 위해 에너지 수집 및 분배 시점과 에너지 수집 및 분배량을 산출하는 딥러닝 모델이다. 실시예에서 전력 사용 예측 모델은 수배전반의 전력 이용 히스토리에 기반하여 시간 별 수배전반의 전력 사용 예측량을 산출하는 딥러닝 모델이다. The deep learning unit 330 trains a deep learning neural network with learning data to implement a deep learning model including a switchgear management model, a fault diagnosis model, and a power usage prediction model. In the embodiment, the switchboard management model is a deep learning model that calculates the time of energy collection and distribution and the amount of energy collection and distribution for efficient operation and management of power supplied to the switchgear. In the embodiment, the power use prediction model is a deep learning model that calculates the predicted amount of power use of the switchboard by time based on the power usage history of the switchboard.

실시예에서 딥러닝부(330)는 수집된 온도 및 진동 데이터 세트에서 상호 상관성이 인정되는 데이터와 상호 상관성이 인정되지 않은 데이터를 구분하여 수배전반 관리 모델을 학습시킨다. 이를 위해, 딥러닝부(330)는 온도 및 진동 데이터 세트를 수집하면 바로 학습용 데이터로 사용하지 않고, 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출한다. 실시예에서 온도, 진동 상관 데이터 세트는 온도와 진동간 상관성이 파악되는 데이터로서, 실시예에서 딥러닝부(330)는 온도, 진동 상관 데이터 추출을 위해 먼저, 기 설정된 제1시간 (예컨대, 제 1시간) 동안 온도 및 진동 데이터 세트를 누적한다. 이후, 딥러닝부(330)는 누적된 온도 및 진동 데이터 세트에서 온도와 진동 간의 상관성이 있는 데이터 세트인 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출한다. 이때, 딥러닝부(330)는 기 설정된 제 2 시간 (예컨대, 10분)동안 온도의 변화율이 온도 변화율 기준치 이상이고, 진동의 변화율이 진동 변화율 기준치 이상인 경우의 데이터 세트를 온도와 진동 간의 상관성이 있는 온도, 진동 상관 데이터 세트로 인정한다. 실시예에서 제2시간은 제1시간보다 짧은 시간이다. In the embodiment, the deep learning unit 330 learns a switchgear management model by distinguishing between data for which correlation is recognized and data for which correlation is not recognized in the collected temperature and vibration data set. To this end, when the deep learning unit 330 collects a temperature and vibration data set, it does not immediately use it as learning data, but extracts a temperature and vibration correlation data set. In the embodiment, the temperature and vibration correlation data set is data in which the correlation between temperature and vibration is identified. In the embodiment, the deep learning unit 330 first extracts the temperature and vibration correlation data at a preset first time (e.g., Accumulate temperature and vibration data sets for 1 hour). Afterwards, the deep learning unit 330 extracts a temperature and vibration correlation data set, which is a data set with a correlation between temperature and vibration, from the accumulated temperature and vibration data set. At this time, the deep learning unit 330 calculates the correlation between temperature and vibration as a data set in which the temperature change rate is greater than the temperature change rate reference value and the vibration change rate is greater than the vibration change rate reference value during the preset second time period (e.g., 10 minutes). It is recognized as a temperature and vibration correlation data set. In the embodiment, the second time is shorter than the first time.

다만, 장기간 경년 열화에 의해, 수배전반의 온도와 진동에 대한 상관성이 발생할 수 있으므로 실시예에서 딥러닝부(330)는, 누수되는 데이터를 최소화하기 위해, 온도, 진동 상관 데이터 세트의 데이터의 시작 시점에서 기 설정된 시간 이전 까지의 데이터 세트를 준상관 데이터 세트로 인정한다. 실시예에서 준상관데이터는 구조화되어 있지 않고, 일정한 패턴이나 규칙을 따르지 않는 비정형 데이터를 의미한다. However, since a correlation between the temperature and vibration of the switchgear may occur due to long-term aging, the deep learning unit 330 in the embodiment uses the starting point of the data of the temperature and vibration correlation data set to minimize leaked data. Data sets from before the preset time are recognized as quasi-correlated data sets. In the embodiment, quasi-correlated data refers to unstructured data that is not structured and does not follow certain patterns or rules.

또한, 딥러닝부(330)는 온도, 진동 상관 데이터 세트 및 준상관 데이터 세트를 수배전반 관리 모델을 포함하는 딥러닝 모델의 학습용 온도 및 진동 데이터 세트로 활용할 수 있다. 이를 통해, 딥러닝부(330)는 온도, 진동 상관 데이터 세트인 정형 데이터와 준상관 데이터 세트인 비정형 데이터를 모두 학습하여, 수배전반 관리 모델을 포함하는 딥러닝 모델의 신뢰도, 정확성을 대폭 향상시킬 수 있다. 뿐만 아니라, 수집된 온도 및 진동 데이터 세트에서 상호 상관성이 인정되는 데이터와 상호 상관성이 인정되지 않은 데이터를 미리 구분하여 고장진단 모델을 학습시킴으로써, 데이터의 유효성을 강화하고 모델의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, the deep learning unit 330 can utilize the temperature and vibration correlation data set and the quasi-correlation data set as temperature and vibration data sets for learning a deep learning model including a switchgear management model. Through this, the deep learning unit 330 learns both structured data, which is a temperature and vibration correlation data set, and unstructured data, which is a quasi-correlated data set, and can significantly improve the reliability and accuracy of deep learning models, including the switchgear management model. there is. In addition, in the collected temperature and vibration data sets, the validity of the data can be strengthened and the performance of the model can be improved by learning a fault diagnosis model by distinguishing in advance between data with recognized correlation and data without recognized correlation. .

또한, 딥러닝부(330)는 온도, 진동 상관 데이터 세트 및 준상관 데이터 세트로 판단된 데이터 세트를 활용해, 지속적으로 딥러닝 모델을 학습시킬 수 있다. In addition, the deep learning unit 330 can continuously learn a deep learning model using data sets determined to be temperature and vibration correlation data sets and quasi-correlation data sets.

실시예에서 딥러닝 뉴럴 네트워크는 DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network) RNN(Recurrent Neural Network) 및BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network) 중 적어도 하나를 포함하고 이에 한정하지 않는다.In an embodiment, the deep learning neural network includes, but is not limited to, at least one of a Deep Neural Network (DNN), a Convolutional Neural Network (CNN), a Recurrent Neural Network (RNN), and a Bidirectional Recurrent Deep Neural Network (BRDNN).

실시예에서 딥러닝부(330)는 학습된 인공신경망 모델 및 딥러닝 모델을 평가한다. 실시예에서 딥러닝부(330)는 정확도(Accuracy), 정밀도 (Precision) 및 재현율 (Recall) 중 적어도 하나를 통해, 인공신경망 모델을 평가할 수 있다. 정확도는 인공 신경망 모델이 예측한 결과가 실제 결과와 얼마나 일치하는지를 측정하는 지표이다. 정밀도는 양성으로 예측한 결과 중 실제 양성인 비율을 측정하는 지표이다. 재현율은 실제 양성 중에서 모델이 양성으로 예측한 비율을 측정하는 지표이다. 실시예에서 딥러닝부(330)는 인공신경망 모델의 정확도, 정밀도 및 재현율을 산출하고, 산출된 지표 중 적어도 하나를 기반으로 인공신경망 모델을 평가할 수 있다. In the embodiment, the deep learning unit 330 evaluates the learned artificial neural network model and deep learning model. In an embodiment, the deep learning unit 330 may evaluate an artificial neural network model through at least one of accuracy, precision, and recall. Accuracy is an indicator that measures how well the results predicted by an artificial neural network model match the actual results. Precision is an indicator that measures the proportion of results predicted to be positive that are actually positive. Recall rate is an indicator that measures the proportion of actual positives predicted by the model as positive. In an embodiment, the deep learning unit 330 may calculate the accuracy, precision, and recall rate of the artificial neural network model, and evaluate the artificial neural network model based on at least one of the calculated indicators.

또한, 실시예에서 딥러닝부(330)는 인공신경망 모델의 정확도를 평가 데이터셋을 사용하여 측정할 수 있다. 평가 데이터셋은 모델이 학습에 사용하지 않은 데이터로 구성되어 있으며, 모델의 성능을 객관적으로 평가하는 데 사용된다. 실시예에서 피드백부(160)는 평가 데이터셋을 사용하여 인공신경망 모델을 실행하고, 각 입력 데이터에 대한 인공신경망 모델의 예측 값과 해당 데이터의 실제 정답 값을 비교한다. 이후, 비교 결과를 통해, 모델이 얼마나 정확하게 예측하는지를 측정할 수 있다. 예컨대, 피드백부(160)에서 정확도는 전체 데이터 중에서 모델이 맞게 예측한 데이터의 비율로 계산될 수 있다.Additionally, in the embodiment, the deep learning unit 330 may measure the accuracy of the artificial neural network model using an evaluation dataset. The evaluation dataset consists of data that the model did not use for learning, and is used to objectively evaluate the model's performance. In an embodiment, the feedback unit 160 executes an artificial neural network model using an evaluation dataset and compares the predicted value of the artificial neural network model for each input data with the actual correct answer value of the data. Afterwards, through the comparison results, you can measure how accurately the model predicts. For example, in the feedback unit 160, accuracy may be calculated as the ratio of data correctly predicted by the model among all data.

또한, 딥러닝부(330)는 정밀도와 재현율의 조화 평균으로 계산되는 지표인 정밀도와 재현율의 균형을 나타내는 지표인 F1 스코어(F1 Score)를 산출하고, 산출된 F1 스코어를 기반으로 인공신경망 모델을 평가하고, 분류 모델의 성능을 그래프로 시각화한 지표인 AUC-ROC 곡선을 생성하고, 생성된 AUC-ROC 곡선을 기반으로 인공신경망 모델을 평가할 수 있다. 실시예에서 딥러닝부(330)는 ROC 곡선 아래 면적 (AUC)이 1에 가까울수록 모델의 성능이 좋은 것으로 평가할 수 있다. In addition, the deep learning unit 330 calculates the F1 score, which is an indicator of the balance between precision and recall, which is an indicator calculated as the harmonic average of precision and recall, and creates an artificial neural network model based on the calculated F1 score. You can evaluate and generate an AUC-ROC curve, which is an indicator that visualizes the performance of the classification model in a graph, and evaluate the artificial neural network model based on the generated AUC-ROC curve. In an embodiment, the deep learning unit 330 may evaluate the model's performance as better as the area under the ROC curve (AUC) is closer to 1.

산출부(340)는 센서로부터 환경정보를 분석하여 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측하고, 예측 결과를 기반으로 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출한다. 실시예에서 산출부(340)는 환경정보를 센서를 통해 수집한다. 환경정보는 일조량, 온도, 바람 속도, 습도 등과 같은 요소를 포함할 수 있다. 이후, 산출부(340)는 수집된 환경 정보를 기반으로, 태양광, 풍력 등 각각의 에너지원의 전력 생성 효율을 예측한다. 실시예에서 산출부(340)는 전력 생성 효율 예측 모델을 통해, 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측할 수 있다. 예컨대, 산출부(340)는 환경 정보를 전력 생성 효율에 입력하면, 전력 생성 효율 예측 모델의 출력으로 예상되는 각 에너지원의 전력 생성 효율을 획득할 수 있다. 구체적으로, 일조량이 일정 수준 이상이고, 바람 속도가 일정 수준 미만인 경우, 전력 생성 효율 예측 모델은 태양광을 통한 하베스팅 효율을 풍력 발전장치를 통한 하베스팅 효율보다 높게 예측한다. 또한, 일조량이 일정수준 미만이고, 바람 속도가 기준치를 초과하는 경우, 풍력 발전장치의 전력생성 효율을 태양광을 통한 전력 생성 효율보다 높게 예측한다.The calculation unit 340 analyzes environmental information from sensors to predict the power generation efficiency of each energy source, and calculates the harvesting ratio for each energy source based on the prediction result. In the embodiment, the calculation unit 340 collects environmental information through a sensor. Environmental information may include elements such as sunlight, temperature, wind speed, humidity, etc. Afterwards, the calculation unit 340 predicts the power generation efficiency of each energy source, such as solar power and wind power, based on the collected environmental information. In an embodiment, the calculation unit 340 may predict the power generation efficiency of each energy source through a power generation efficiency prediction model. For example, when the calculation unit 340 inputs environmental information into power generation efficiency, it can obtain the power generation efficiency of each energy source expected as an output of the power generation efficiency prediction model. Specifically, when the amount of sunlight is above a certain level and the wind speed is below a certain level, the power generation efficiency prediction model predicts the harvesting efficiency through solar power to be higher than the harvesting efficiency through wind power generation devices. In addition, when the amount of sunlight is below a certain level and the wind speed exceeds the standard value, the power generation efficiency of the wind power generator is predicted to be higher than the power generation efficiency through solar power.

이후, 산출부(340)는 예측된 전력 생성 효율을 기반으로, 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출한다. 하베스팅 비율은 해당 에너지원이 전체 시스템으로 공급하는 전력의 비율이다. 실시예에서 산출부(340)는 예상 전력 생성 효율을 전체 예상 전력 생성량으로 나누어 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출할 수 있다. 이후, 산출부(340)는 하베스팅 비율 산출 결과를 평가 후 평가 결과에 따라 각 에너지원의 하베스팅 비율을 조정한다. 이는 에너지원 간의 균형을 맞추고 수배전반의 전력 요구를 충족시키기 위한 과정으로, 실시예에서 산출부(340)는 예측된 각 에너지원의 하베스팅 비율이 전력 수요와 불균형 하다면 에너지 원 각각의 하베스팅 비율 조정을 통해 최적의 분배 비율을 설정한다. Thereafter, the calculation unit 340 calculates the harvesting ratio for each energy source based on the predicted power generation efficiency. The harvesting rate is the proportion of power that the energy source supplies to the entire system. In an embodiment, the calculation unit 340 may calculate the harvesting ratio of each energy source by dividing the expected power generation efficiency by the total expected power generation amount. Afterwards, the calculation unit 340 evaluates the harvesting ratio calculation result and adjusts the harvesting ratio of each energy source according to the evaluation result. This is a process to balance energy sources and meet the power demand of the switchgear. In the embodiment, the calculation unit 340 adjusts the harvesting rate of each energy source if the predicted harvesting rate of each energy source is unbalanced with the power demand. Set the optimal distribution ratio through .

실시예에서 산출부(340)는 비율 조정 과정을 반복하여 실시간으로 환경 정보를 분석하고, 전력 생성 효율을 예측하며, 에너지원의 하베스팅 비율을 산출한다. 이를 통해 효율적으로 에너지를 수집하고 활용할 수 있도록 한다.In the embodiment, the calculation unit 340 repeats the rate adjustment process to analyze environmental information in real time, predict power generation efficiency, and calculate the harvesting rate of the energy source. This allows energy to be collected and utilized efficiently.

에너지 수집부(350)는 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여, 수배전반에 공급할 에너지를 수집한다. 예컨대, 에너지 수집부(350)는 산출된 하베스팅 비율을 기반으로 각 에너지원의 하베스팅 장치를 제어한다. 구체적으로, 에너지 수집부(350)는 하베스팅 비율에 따라 하베스팅 장치 각각의 가동 여부와 가동 시간을 결정한다. 예컨대, 하베스팅 비율이 높은 태양광 에너지원의 경우, 태양광 패널과 인버터를 활성화하고, 하베스팅 비율이 낮은 풍력 에너지원의 경우, 풍력 발전기를 가동 시간을 기준시간보다 줄일 수 있다.The energy collection unit 350 controls the harvesting device connected to each energy source according to the calculated harvesting ratio and collects energy to be supplied to the switchgear. For example, the energy collection unit 350 controls the harvesting device of each energy source based on the calculated harvesting ratio. Specifically, the energy collection unit 350 determines whether to operate each harvesting device and the operation time according to the harvesting ratio. For example, in the case of a solar energy source with a high harvesting rate, solar panels and inverters can be activated, and in the case of a wind energy source with a low harvesting rate, the wind generator operation time can be reduced from the standard time.

이후, 에너지 수집부(350)는 복수개의 하베스팅 장치로부터 에너지를 수집하고, 수집된 에너지를 전기 에너지로 변환한다. 실시예에서 태양광 에너지원의 경우, 태양광 패널은 태양광을 흡수하여 직류 전기를 생성하고, 인버터는 직류를 교류로 변환한다. 풍력 에너지원의 경우, 풍력 발전기는 풍력을 이용하여 회전하고, 회전 운동을 전기 에너지로 변환한다. 이후, 에너지 수집부(350)는 다양한 에너지원으로부터 생성된 전기 에너지를 조합하여 수배전반에 공급할 수 있도록 관리한다. 예컨대, 에너지 수집부(350)는 각 에너지원에서 수집된 전기 에너지를 조합하고, 필요에 따라 배터리 등의 에너지 저장 장치를 활용하여 에너지를 저장한다.Thereafter, the energy collection unit 350 collects energy from a plurality of harvesting devices and converts the collected energy into electrical energy. In the case of a solar energy source in an embodiment, a solar panel absorbs sunlight to generate direct current electricity, and an inverter converts direct current to alternating current. In the case of wind energy sources, wind generators use wind power to rotate and convert the rotational motion into electrical energy. Thereafter, the energy collection unit 350 manages to combine the electrical energy generated from various energy sources and supply it to the switchboard. For example, the energy collection unit 350 combines electrical energy collected from each energy source and stores the energy using an energy storage device such as a battery as needed.

실시예에서 에너지 수집부(350)는 각 에너지원으로부터 수집된 전기 에너지를 조합하기 위해, 전기 에너지의 전압, 주파수 및 상태 등을 조정하여 하나의 통합된 전기 에너지로 변환한다. 실시예에서 에너지 수집부(350)는 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원의 하베스팅 장치를 제어하고, 수배전반에 공급할 에너지를 수집함으로써, 수배전반에서 효율적으로 에너지를 확보하고 공급할 수 있도록 한다. In an embodiment, the energy collection unit 350 adjusts the voltage, frequency, and state of the electrical energy to combine the electrical energy collected from each energy source and converts it into one integrated electrical energy. In the embodiment, the energy collection unit 350 controls the harvesting device of each energy source according to the calculated harvesting ratio and collects energy to be supplied to the switchgear, so that energy can be efficiently secured and supplied to the switchboard.

공급부(360)는 수집된 에너지를 전력으로 변환하고 변환된 전력을 수배전반에 공급한다. 실시예에서 공급부(360)는 수집된 에너지를 전기로 변환한다. 이때, 공급부(360)는 수집된 전기 에너지의 특성에 따라 적절한 변환 장치를 사용한다. 예를 들어, 직류로 수집된 태양광 에너지는 인버터를 통해 교류로 변환하고, 실시예에서 변환 장치는 전기 에너지의 전압, 주파수, 파형 등을 조절하여 수배전반에서 사용할 수 있는 표준 전력으로 변환한다. 이후, 공급부(360)는 변환된 전력을 수배전반에 공급한다. 공급부(360)는 전력을 전력선 또는 전력 네트워크를 통해 수배전반으로 전달한다. 이때 공급부(360)는 전력의 안정성과 안전성을 위해 적절한 보호장치, 스위치 및 회로 제어 장치를 이용할 수 있다. The supply unit 360 converts the collected energy into electric power and supplies the converted electric power to the switchboard. In an embodiment, the supply unit 360 converts the collected energy into electricity. At this time, the supply unit 360 uses an appropriate conversion device according to the characteristics of the collected electrical energy. For example, solar energy collected as direct current is converted to alternating current through an inverter, and in an embodiment, the conversion device adjusts the voltage, frequency, waveform, etc. of the electrical energy and converts it into standard power that can be used in the switchboard. Afterwards, the supply unit 360 supplies the converted power to the switchboard. The supply unit 360 transmits power to the switchboard through a power line or power network. At this time, the supply unit 360 may use appropriate protection devices, switches, and circuit control devices for power stability and safety.

실시예에서 공급부(360)는 전력의 흐름과 사용량을 모니터링하고 제어한다. 예컨대, 공급부(360)는 전력 품질, 전압, 전류, 주파수 등을 포함하는 모니터링 데이터를 지속적으로 감시하며, 모니터링 데이터가 정상범위를 벗어난 경우, 전력의 분배를 조정한다. 또한, 공급부(360)는 관리부(380)로부터 전달된 전력 공급 제어신호에 따라 전력 분배를 조정할 수 있다. In the embodiment, the supply unit 360 monitors and controls the flow and usage of power. For example, the supply unit 360 continuously monitors monitoring data including power quality, voltage, current, frequency, etc., and adjusts power distribution when the monitoring data is outside the normal range. Additionally, the supply unit 360 may adjust power distribution according to the power supply control signal transmitted from the management unit 380.

또한, 실시예에서 분석부(370)는 수배전반의 시간별 전력 이용 정보를 누적하여, 전력 이용 패턴을 파악하고 시간별 전력 이용 예측값을 산출한다. 이를 위해, 분석부(370)는 수배전반에서 시간별 전력 이용 정보를 수집한다. 시간별 전력 이용 정보는 과거의 전력 이용량, 사용 패턴, 시간대별 전력 수요 등을 포함한다. 이후 분석부(370)는 수집된 데이터를 분석하여 전력 이용 패턴을 파악한다. 분석부(370)는 통계적인 분석 기법이나 머신 러닝 알고리즘을 활용하여, 전력 이용 패턴을 파악한다. 예컨대, 분석부(370)는 데이터 마이닝 기법을 사용하여 특정 시간대에 전력 수요가 높은 패턴을 찾거나, 클러스터링을 통해 유사한 전력 사용 패턴을 그룹화할 수 있다. Additionally, in the embodiment, the analysis unit 370 accumulates hourly power use information of the switchboard, identifies power use patterns, and calculates hourly power use prediction values. For this purpose, the analysis unit 370 collects power usage information by time from the switchboard. Hourly power usage information includes past power usage, usage patterns, and power demand by time slot. Afterwards, the analysis unit 370 analyzes the collected data to identify power usage patterns. The analysis unit 370 uses statistical analysis techniques or machine learning algorithms to identify power use patterns. For example, the analysis unit 370 may use data mining techniques to find patterns of high power demand at specific times or group similar power use patterns through clustering.

또한, 분석부(370)는 전력 이용 패턴을 기반으로 시간별 전력 이용 예측 모델을 업데이트 한다. 이를 위해 분석부(370)는 회귀 분석, 시계열 분석, 인공 신경망 등의 예측 모델을 활용할 수 있다. 모델은 수집된 데이터를 학습하여 전력 이용량과 시간 간의 관계를 학습하고, 이를 기반으로 미래의 전력 이용 예측값을 산출한다. 분석부(370)는 전력 이용 예측 모델을 사용하여 시간별 전력 이용 예측값을 산출한다. Additionally, the analysis unit 370 updates the hourly power use prediction model based on the power use pattern. To this end, the analysis unit 370 can utilize prediction models such as regression analysis, time series analysis, and artificial neural networks. The model learns the relationship between power usage and time by learning the collected data, and calculates future power usage predictions based on this. The analysis unit 370 uses a power usage prediction model to calculate hourly power usage predictions.

관리부(380)는 전력 이용 예측값 및 수배전반의 잔여 전력량에 따라 최적 에너지 하베스팅 량을 산출한다. 관리부(380)는 분석부(370)에서 산출된 시간별 전력 이용 예측값을 이용하여, 최적 에너지 하베스팅 량을 산출할 수 있다. 실시예에서 시간별 전력 이용 예측값은 미래의 시간대별 전력 이용량을 예측한 값으로, 수배전반에서 예상되는 전력 수요를 반영한다. 이후 관리부(380)는 현재 시점에서 수배전반에 남은 잔여 전력량을 계산한다. 남은 잔여 전력량은 수배전반에 공급 가능한 에너지의 양으로서, 전력 공급의 여유량을 파악하기 위해 산출한다. 이후, 관리부(380)는 전력 이용 예측값과 잔여 전력량을 비교하여 관리부(380)는 수배전반으로 원활한 전력 수급을 위한 최적 에너지 하베스팅 량을 산출한다. 이를 통해 어느 정도의 에너지를 하베스팅해야 수배전반의 전력 수요를 충족시킬 수 있는지 판단한다. 예컨대, 관리부(380)는 전력 이용 예측값이 잔여 전력량보다 큰 경우에는 추가로 에너지를 하베스팅하여 전력 수급을 보완할 수 있도록 한다. The management unit 380 calculates the optimal energy harvesting amount according to the predicted power usage value and the remaining power amount of the switchboard. The management unit 380 can calculate the optimal energy harvesting amount by using the hourly power usage prediction value calculated by the analysis unit 370. In the embodiment, the hourly power usage predicted value is a value predicting the future hourly power usage and reflects the expected electric power demand in the switchgear. Afterwards, the management unit 380 calculates the remaining amount of power remaining in the switchboard at the current point in time. The remaining amount of power is the amount of energy that can be supplied to the switchboard, and is calculated to determine the amount of power supply remaining. Thereafter, the management unit 380 compares the predicted power usage value with the remaining power amount, and the management unit 380 calculates the optimal energy harvesting amount for smooth power supply to the switchboard. Through this, it is determined how much energy must be harvested to meet the power demand of the switchgear. For example, if the predicted power use value is greater than the remaining power amount, the management unit 380 harvests additional energy to supplement power supply and demand.

관리부(380)는 에너지 하베스팅 량을 기준으로 에너지 하베스팅 장치를 제어한다. 관리부(380)는 에너지 하베스팅 과정에서는 실시간으로 전력 이용 상황과 잔여 전력량을 모니터링하고 모니터링 결과에 따라 하베스팅 장치를 제어할 수 있다. 실시예에서 관리부(380)는 에너지 하베스팅 량을 업데이트하거나 에너지 하베스팅 장치의 운전을 조정하여 전력 공급을 최적화한다.The management unit 380 controls the energy harvesting device based on the energy harvesting amount. During the energy harvesting process, the management unit 380 can monitor the power usage status and remaining power amount in real time and control the harvesting device according to the monitoring results. In an embodiment, the management unit 380 optimizes power supply by updating the energy harvesting amount or adjusting the operation of the energy harvesting device.

또한, 관리부(380)는 수배전반의 전력 사용 패턴과 전력 사용 효율에 따라 수배전반의 에너지 수집 시점 및 전력 사용 시점을 산출한다. 이를 위해, 관리부(380)는 수배전반의 과거 전력 사용 패턴을 분석한다. 관리부(380)는 전력이 가장 많이 이용되는 시간대인 피크 시간대를 파악한다. 또한, 관리부(380)는 수배전반에서의 전력 사용 효율을 평가한다 전력 사용 효율은 에너지 손실을 최소화하고, 전력을 효율적으로 사용하여 필요한 전력을 최소한으로 유지하는 것으로, 관리부(380)는 에너지 사용량과 생산량 등을 고려하여 전력 사용 효율을 측정하고 측정된 전력 사용 효율을 분석한다. 이후, 관리부(380)는 수배전반의 에너지 수집 시점을 산출한다. 이는 수배전반에서 에너지를 수집하는 최적의 시점을 결정하는 것이다. 예컨대, 태양광 발전 시스템의 경우 태양광 조도와 태양의 위치 등을 고려하여 관리부(380)는 태양광 에너지 수집이 가장 효율적인 시간대를 파악하고, 해당 시간대에서 전력 사용량이 일정 수준 미만인 시점에, 에너지 하베스팅을 진행하고 에너지를 수집할 수 있도록 한다.In addition, the management unit 380 calculates the energy collection point and power use point of the switchboard according to the power use pattern and power use efficiency of the switchboard. To this end, the management unit 380 analyzes past power use patterns of the switchboard. The management unit 380 identifies peak hours, which are the times when power is used the most. In addition, the management unit 380 evaluates the power use efficiency in the switchboard. Power use efficiency refers to minimizing energy loss and using power efficiently to maintain the required power to a minimum. The management unit 380 evaluates the energy usage and production volume. Measure power use efficiency by considering such factors and analyze the measured power use efficiency. Afterwards, the management unit 380 calculates the energy collection point of the switchboard. This determines the optimal time to collect energy from the switchboard. For example, in the case of a solar power generation system, considering the solar illuminance and the position of the sun, the management unit 380 determines the time zone when solar energy collection is most efficient, and when the power consumption in that time zone is below a certain level, the energy harvester It allows you to conduct meetings and collect energy.

또한, 관리부(380)는 수배전반의 전력 사용 시점을 산출한다. 이는 전력을 사용하는 최적의 시점을 결정하는 것으로, 관리부(380)는 전력 사용 패턴과 전력 수요의 변화를 고려하여 전력 사용을 조절하고, 피크 시간대의 전력 사용을 최소화하는 전략을 생성할 수 있다. 관리부(380)는 실시간으로 수배전반의 전력 사용 패턴과 전력 사용 효율을 모니터링하고, 필요에 따라 에너지 수집 시점과 전력 사용 시점을 조정한다. 이를 통해 전력 사용을 최적화하고, 전력 수급과 수요를 균형있게 조절할 수 있다.Additionally, the management unit 380 calculates the power use time of the switchboard. This determines the optimal time to use power, and the management unit 380 can adjust power use by considering changes in power use patterns and power demand and create a strategy to minimize power use during peak hours. The management unit 380 monitors the power use pattern and power use efficiency of the switchboard in real time and adjusts the energy collection point and power use point as necessary. Through this, power use can be optimized and power supply and demand balanced.

또한, 실시예에서 관리부(380)는 수배전반 전력 공급원의 잔여 전력량과 전력 사용 예측량에 따라 에너지 원 각각의 하베스팅 시간 및 에너지 저장 용량을 조정한다. 이를 위해, 관리부(380)는 수배전반의 전력 공급원에서 남은 잔여 전력량을 모니터링한다. 이후, 관리부(380)는 전력 사용 예측 모델을 활용하여 미래의 전력 사용량을 예측한다. 관리부(380)는 전력 사용량 예측을 통해, 수배전반에서 예상되는 전력 수요를 파악하고, 관리부(380)는 잔여 전력량과 전력 사용 예측량을 비교하여 각 에너지 원의 하베스팅 시간을 조정한다. 예컨대, 잔여 전력량이 예측된 전력 사용량보다 큰 경우, 하베스팅 시간을 늘려서 추가로 에너지를 수집한다. 반대로, 잔여 전력량이 예측된 전력 사용량보다 작은 경우, 하베스팅 시간을 줄여서 에너지 수집을 제한할 수 있다. 또한, 관리부(380)는 에너지 저장 용량도 재조정한다. 예컨대, 잔여 전력량이 일정 수준 이상인 경우에는 에너지 저장 장치(예: 배터리)에 더 많은 에너지를 저장하여 나중에 사용할 수 있도록 한다. 실시예에서 관리부(380)는 실시간으로 잔여 전력량과 전력 사용 예측량을 모니터링하고, 필요에 따라 하베스팅 시간과 에너지 저장 용량을 조정한다. 이를 통해 전력 공급원의 에너지를 최대한 활용하면서도 수배전반의 전력 수요를 충족시킬 수 있다.Additionally, in the embodiment, the management unit 380 adjusts the harvesting time and energy storage capacity of each energy source according to the remaining power amount and predicted power use of the switchgear power supply source. To this end, the management unit 380 monitors the remaining amount of power remaining from the power supply of the switchboard. Afterwards, the management unit 380 predicts future power usage using a power usage prediction model. The management unit 380 determines the expected power demand from the switchboard through power usage prediction, and the management unit 380 adjusts the harvesting time of each energy source by comparing the remaining power amount and the predicted power use amount. For example, if the remaining power amount is greater than the predicted power usage, the harvesting time is increased to collect additional energy. Conversely, if the remaining power amount is less than the predicted power usage, energy collection can be limited by reducing the harvesting time. Additionally, the management unit 380 readjusts the energy storage capacity. For example, if the remaining power amount is above a certain level, more energy is stored in an energy storage device (e.g., battery) so that it can be used later. In the embodiment, the management unit 380 monitors the remaining power amount and predicted power use in real time and adjusts the harvesting time and energy storage capacity as needed. This allows the power demand of the switchgear to be met while maximizing the use of energy from the power source.

도 3은 실시예에 따른 관리서버의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, 실시예에 따른 관리서버(400)는 저장부(410), 모니터링부(420), 원격제어부(430), 분석부(440) 및 생성부(450)를 포함하여 구성될 수 있다.Figure 3 is a diagram showing the data processing configuration of the management server according to an embodiment. Referring to FIG. 3, the management server 400 according to the embodiment is configured to include a storage unit 410, a monitoring unit 420, a remote control unit 430, an analysis unit 440, and a generation unit 450. You can.

실시예에서 관리서버(400)는 등록된 수배전반 각각의 모니터링 데이터와 센서에서 수집한 환경정보 및 하베스팅 장치의 모니터링 정보를 수집하여 빅데이터를 구축한다. 저장부(410)는 수배전반, 하베스팅 장치 및 센서에서 생성된 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 빅데이터화 한다. 이를 위해, 저장부(410)는 수배전반에서 생성되는 다양한 데이터를 수집한다. 저장부(410)에서 수집되는 데이터는 주로 센서, 하베스팅 장치 및 수배전반에서 생성되는 실시간 데이터를 포함할 수 있다. 예컨대, 전류, 전압, 주파수, 온도, 진동 등의 데이터가 수집될 수 있다. 실시예에서 저장부(410)는 데이터를 직접 수집하거나 다른 장치를 통해 전달받을 수 있다. 이후, 저장부(410)는 데이터베이스 시스템을 사용하여 수집된 데이터를 저장한다. 저장부(410)는 데이터베이스에 구조화된 형태로 데이터를 저장하고, 쿼리를 통해 데이터에 접근할 수 있도록 한다. In the embodiment, the management server 400 builds big data by collecting monitoring data from each registered switchgear, environmental information collected from sensors, and monitoring information from harvesting devices. The storage unit 410 collects data generated from switchboards, harvesting devices, and sensors, and converts the collected data into big data. For this purpose, the storage unit 410 collects various data generated from the switchgear. Data collected in the storage unit 410 may mainly include real-time data generated from sensors, harvesting devices, and switchboards. For example, data such as current, voltage, frequency, temperature, and vibration may be collected. In an embodiment, the storage unit 410 may directly collect data or receive it through another device. Afterwards, the storage unit 410 stores the collected data using a database system. The storage unit 410 stores data in a structured form in a database and allows access to the data through queries.

모니터링부(420)는 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치의 상태를 모니터링한다. 실시예에서 모니터링부(420)는 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치 각각에서 수집된 데이터를 정상 데이터 비교하여 수배전반의 상태를 모니터링 할 수 있다. The monitoring unit 420 monitors the status of the switchboard, sensors, and harvesting devices. In an embodiment, the monitoring unit 420 may monitor the status of the switchboard by comparing data collected from each of the switchboard, sensors, and harvesting devices with normal data.

실시예에서 모니터링부(420)는 수집된 데이터가 미리 설정된 정상 데이터 범위를 벗어나거나, 변화 패턴이 정상과 다를 때 이상상태로 판단한다. 실시예에서 모니터링부(420)는 이상상태로 판단된 데이터의 출처를 따라 이상상태인 장치를 검출하고, 수집된 데이터 분석 결과에 따라 이상상태 종류 및 대응 프로세스를 결정할 수 있다. 실시예에서 모니터링부(420)는 정상적인 상태의 데이터로 계산한 파라미터와 실제 데이터로 계산한 파라미터가 차이가 크면 공정 이상으로 판단하는 파라미터 분석(Parameter Analysis) 방법을 통해, 모니터링 데이터의 이상상태를 파악할 수 있다. 또한, 모니터링부(320)는 정상적인 상태의 데이터로 만든 패턴 인식 모델로 예측한 값과 실제 센서로 측정한 값의 차이가 크면 공정이상 판단하는 잔차 분석(Residual Analysis)방법을 통해 모니터링 데이터의 이상 상태를 파악할 수 있다.In an embodiment, the monitoring unit 420 determines an abnormal state when the collected data is outside a preset normal data range or when the change pattern is different from normal. In an embodiment, the monitoring unit 420 may detect a device in an abnormal state according to the source of data determined to be in an abnormal state, and determine the type of abnormal state and response process according to the results of analyzing the collected data. In the embodiment, the monitoring unit 420 determines the abnormal state of the monitoring data through a parameter analysis method that determines a process abnormality when the difference between the parameters calculated with normal data and the parameters calculated with actual data is large. You can. In addition, the monitoring unit 320 determines the abnormal state of the monitoring data through the residual analysis method, which determines a process abnormality when the difference between the value predicted by a pattern recognition model made from normal data and the value measured by the actual sensor is large. can be figured out.

또한, 실시예에서 모니터링부(420)는 실시간 온도, 진동 데이터 세트의 상관성에 따라 수배전반의 고장을 진단할 수 있다. 예컨대, 모니터링부(420)는 실시간 온도, 진동 데이터 세트를 수집하고, 수집된 온도, 진동 데이터 세트와 온도, 진동 상관 데이터 세트에 포함된 데이터의 유사도에 따라 이상 여부를 진단할 수 있다. 구체적으로, 모니터링부(420)는 수집된 온도, 진동 데이터 세트의 온도와 진동 상관성이, 온도, 진도 상관 데이터 세트에 포함된 온도와 진동의 상관성과 일정 수준 이상 유사한 경우, 수집된 온도, 진동 데이터 세트를 고장 진단 모델에 입력하여 이상여부를 진단한다. Additionally, in the embodiment, the monitoring unit 420 may diagnose a failure of the switchboard according to the correlation between real-time temperature and vibration data sets. For example, the monitoring unit 420 may collect real-time temperature and vibration data sets and diagnose abnormalities based on the similarity between the collected temperature and vibration data sets and the data included in the temperature and vibration correlation data sets. Specifically, if the temperature and vibration correlation of the collected temperature and vibration data set is similar to the temperature and vibration correlation included in the temperature and progress correlation data set at a certain level or more, the monitoring unit 420 collects the collected temperature and vibration data. The set is input into the fault diagnosis model to diagnose any abnormalities.

또한, 모니터링부(420)는 온도, 진동 상관 데이터 세트의 데이터의 시작 시점에서 기 설정된 시간 이전 까지의 데이터 세트인 준상관 데이터 세트를 수집하고, 수집된 준상관 데이터 세트를 고장 진단 모델에 입력하여, 수배전반의 이상상태를 진단할 수 있다. 또한, 모니터링부(420)는 수집된 온도, 진동 데이터 세트가 온도, 진동 상관 데이터 또는 준상관 데이터 세트에 속하지 않는 경우 별도의 진단 방식을 통해, 수배전반의 고장을 진단할 수 있다. 이때, 모니터링부(420)는 인공지능 기반이 아닌 별도의 온도 진단용 알고리즘 또는 진동 진단용 알고리즘이 사용될 수 있다. 그 진단용 알고리즘은 온도 임계치 및 진동 임계치를 이용해 온도 이상 여부 및 진동 이상 여부를 단편적으로 진단하는 알고리즘을 포함한다. 실시예에서 온도 임계치 및 진동 임계치는 미리 설정될 수 있고, 정상 상태 범위의 최소값과 최대값을 포함할 수 있다. 예컨대, 모니터링부(420)는 수집된 온도, 진동 데이터가 정상범위에 포함되는지 파악하고, 수집된 온도, 진동 데이터가 정상범위를 벗어난 수준에 따라 수배전반의 이상 여부를 파악할 수 있다. 구체적으로, 모니터링부(420)는 정상범위 최소값과 수집된 데이터와의 차이 및 정상범위 최대값과 수집된 데이터와의 차이에 따라 수배전반의 이상 여부를 파악할 수 있다. In addition, the monitoring unit 420 collects a quasi-correlation data set, which is a data set from the start of the data of the temperature and vibration correlation data set to before a preset time, and inputs the collected quasi-correlation data set into the fault diagnosis model. , it is possible to diagnose abnormalities in the switchboard. Additionally, the monitoring unit 420 may diagnose a failure of the switchgear through a separate diagnostic method if the collected temperature and vibration data set does not belong to the temperature, vibration correlation data, or quasi-correlation data set. At this time, the monitoring unit 420 may use a separate temperature diagnosis algorithm or a vibration diagnosis algorithm that is not based on artificial intelligence. The diagnostic algorithm includes an algorithm for piecemeal diagnosis of temperature abnormality and vibration abnormality using temperature threshold and vibration threshold. In embodiments, the temperature threshold and vibration threshold may be preset and may include minimum and maximum values of the steady-state range. For example, the monitoring unit 420 can determine whether the collected temperature and vibration data are within the normal range, and determine whether there is an abnormality in the switchgear depending on the level at which the collected temperature and vibration data are outside the normal range. Specifically, the monitoring unit 420 can determine whether there is an abnormality in the switchboard according to the difference between the minimum value of the normal range and the collected data and the difference between the maximum value of the normal range and the collected data.

원격제어부(430)는 수배전반의 모니터링 결과에 따라 수배전반을 원격 제어한다. 예컨대, 원격제어부(430)는 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치 중 어느 하나에서 이상상태가 모니터링 된 경우, 모니터링 된 이상상태를 해결하기 위해 수배전반을 원격제어 할 수 있다. The remote control unit 430 remotely controls the switchboard according to the monitoring results of the switchboard. For example, when an abnormal condition is monitored in any one of the switchboard, sensor, and harvesting device, the remote control unit 430 can remotely control the switchboard to resolve the monitored abnormal condition.

또한, 실시예에서 원격제어부(430)는 데이터 모니터링 결과에 기반하여 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치 각각에 대한 제어 명령을 생성하고 전달한다. 제어 명령은 각 장치의 운전 모드 변경, 설정 값 조정, 경고/알림 발생 등을 포함하고, 모니터링 결과에 따라 생성될 수 있다. 예컨대, 원격제어부(430)는 모니터링 데이터가 정상 범위를 벗어난 경우, 경고 메시지를 전송하는 제어 명령을 생성할 수 있다. Additionally, in the embodiment, the remote control unit 430 generates and transmits control commands for each of the switchboard, sensor, and harvesting device based on the data monitoring results. Control commands include changing the operation mode of each device, adjusting set values, generating warnings/notifications, etc., and can be generated according to monitoring results. For example, the remote control unit 430 may generate a control command to transmit a warning message when the monitoring data is outside the normal range.

이후, 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치는 원격제어부(430)로부터 전달받은 제어 명령을 수행한다. 이를 통해 수배전반은 운전 상태를 변경하거나 특정 작업을 수행할 수 있다, 예를 들어, 원격제어부(430)는 수배전반의 동작/정지, 설정 값의 변경, 경보/알림 발생 등을 제어할 수 있다. Afterwards, the switchboard, sensor, and harvesting device execute the control command received from the remote control unit 430. Through this, the switchboard can change the operating state or perform a specific task. For example, the remote control unit 430 can control the operation/stop of the switchboard, change of setting values, and generation of alarms/notifications.

분석부(440)는 수집된 데이터를 분석하여 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치 시스템의 성능, 에너지 사용 패턴, 부하 예측을 수행한다. 이를 위해, 분석부(440)는 수집된 데이터의 정제, 이상치 처리, 결측치 처리, 데이터 변환 등을 수행하여 데이터의 품질을 개선하고, 필요에 따라 데이터를 스케일링이나 정규화 한다. The analysis unit 440 analyzes the collected data to predict the performance, energy use pattern, and load of the switchboard, sensor, and harvesting device system. To this end, the analysis unit 440 improves the quality of the data by performing purification, outlier processing, missing value processing, and data conversion of the collected data, and scales or normalizes the data as necessary.

이후, 분석부(440)는 수집된 데이터를 기반으로 수배전반 전력 시스템의 성능을 분석한다. 이는 전력 시스템의 전압, 전류, 주파수 등의 파라미터를 모니터링하여 시스템의 안정성, 정확성, 효율성 등을 평가하는 것을 의미한다. 성능 분석은 데이터의 통계 분석, 주파수 스펙트럼 분석, 상관 분석 등을 통해 수행될 수 있다. 또한, 분석부(440)는 수집된 데이터를 기반으로 수배전반의 에너지 사용 패턴을 분석한다. 이는 시간별, 일별, 주별, 계절별 등의 패턴을 파악하여 에너지 사용의 특징과 효율성을 평가하는 것을 의미한다. 예를 들어, 피크 시간대, 저전력 시간대, 에너지 소비 패턴의 변동 등을 분석하여 에너지 관리 및 절약에 도움을 줄 수 있도록 한다. Afterwards, the analysis unit 440 analyzes the performance of the switchgear power system based on the collected data. This means monitoring parameters such as voltage, current, and frequency of the power system to evaluate the stability, accuracy, and efficiency of the system. Performance analysis can be performed through statistical analysis of data, frequency spectrum analysis, correlation analysis, etc. Additionally, the analysis unit 440 analyzes the energy use pattern of the switchgear based on the collected data. This means evaluating the characteristics and efficiency of energy use by identifying patterns by hour, day, week, and season. For example, it analyzes peak times, low power times, and changes in energy consumption patterns to help manage and save energy.

또한, 분석부(440)는 수집된 데이터를 활용하여 수배전반의 부하 예측을 수행한다. 부하예측은 미래 시점에서 예상되는 부하 상황을 예측하는 것으로, 기계 학습 알고리즘, 시계열 분석, 신경망 등을 활용하여 수행될 수 있다. 정확한 부하 예측은 전력 시스템 운영에 중요한 역할을 하며, 에너지 공급의 효율성과 안정성을 향상시킬 수 있도록 한다.Additionally, the analysis unit 440 uses the collected data to predict the load of the switchgear. Load prediction is predicting the expected load situation at a future point in time and can be performed using machine learning algorithms, time series analysis, neural networks, etc. Accurate load prediction plays an important role in power system operation and helps improve the efficiency and stability of energy supply.

생성부(450)는 데이터 분석 결과에 대한 보고서를 생성한다. 이를 위해 생성부(450)는 분석된 데이터를 기반으로 다양한 분석 방법과 알고리즘을 활용하여 결과를 도출한다. 예컨대, 생성부(450)는 수배전반의 성능 평가 결과, 에너지 사용 패턴 분석 결과, 부하 예측 결과 등을 결과로 도출할 수 있다. 이후, 생성부(450)는 도출된 데이터 분석 결과를 가시적으로 표현하기 위해 보고서를 구성한다. 예컨대, 생성부(450)는 도 5에 도시된 그래프, 차트, 표 등의 시각적 요소를 활용하고, 보고서에는 분석 결과의 개요, 요약, 주요 특징, 그래프 및 통계적 정보 등이 포함될 수 있다. 이후 생성부(450)는 컴퓨터 소프트웨어를 활용하여 보고서를 자동 생성한다. 생성된 보고서는 관리자, 운영자, 기술자 등 수배전반 관련 인원에게 제공한다. 이를 통해 데이터 분석 결과를 쉽게 확인하고 이를 기반으로 의사결정을 할 수 있도록 한다. The generation unit 450 generates a report on the data analysis results. To this end, the generation unit 450 derives results using various analysis methods and algorithms based on the analyzed data. For example, the generator 450 may derive performance evaluation results of the switchgear, energy use pattern analysis results, load prediction results, etc. as results. Afterwards, the generation unit 450 constructs a report to visually express the derived data analysis results. For example, the generator 450 utilizes visual elements such as graphs, charts, and tables shown in FIG. 5, and the report may include an overview, summary, main features, graphs, and statistical information of the analysis results. Afterwards, the generation unit 450 automatically generates a report using computer software. The generated report is provided to personnel related to the switchgear, such as managers, operators, and technicians. This allows you to easily check the data analysis results and make decisions based on them.

도 4는 실시예에 따른 관리자 단말의 데이터 처리 구성을 나타낸 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the data processing configuration of a manager terminal according to an embodiment.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 관리자 단말(500)는 인증부(510), 출력부(520) 및 긴급 알림부(530)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 4, the manager terminal 500 according to the embodiment may be configured to include an authentication unit 510, an output unit 520, and an emergency notification unit 530.

인증부(510)는 관리서버(400)로 관리자 개인정보 또는 기기정보를 전송하여, 관리자 인증을 수행한다. 실시예에서 관리자 인증 과정은 수배전반, 센서 및 하베스팅 장치의 제어 및 모니터링 데이터 열람 제한을 위한 과정으로, 실시예에서 인증부(510)는 관리자 정보, 핀넘버 등을 관리서버로 전송하고, 관리서버(400)의 인증 여부에 따라 해당 관리자 또는 기기의 인증을 완료할 수 있다.The authentication unit 510 transmits administrator personal information or device information to the management server 400 and performs administrator authentication. In the embodiment, the administrator authentication process is a process for controlling and monitoring data viewing of switchboards, sensors, and harvesting devices. In the embodiment, the authentication unit 510 transmits administrator information, pin numbers, etc. to the management server, and Depending on whether (400) is authenticated, authentication of the manager or device can be completed.

출력부(520)는 수배전반 모니터링 데이터를 출력한다. 실시예에서 출력부(520)는 수배전반 센서 데이터를 포함하는 모니터링 데이터를 데이터의 종류와 시간에 따라 출력한다. 예컨대, 출력부(420)는 모니터링 데이터를 그래프, 도표, 아이콘 등으로 시각화 하여 출력할 수 있다. 또한, 출력부(520)는 모니터링 데이터가 정상범위를 벗어나거나 이상징후와 관련된 데이터의 색 또는 형태를 변경하여 출력할 수 있다. 또한, 출력부(520)는 수배전반의 건전성 상태와 고장 진단 상태에 미리 매칭된 색 또는 아이콘으로 모니터링 데이터를 출력할 수 있다.The output unit 520 outputs switchboard monitoring data. In the embodiment, the output unit 520 outputs monitoring data including switchboard sensor data according to the type and time of the data. For example, the output unit 420 can output monitoring data by visualizing it in graphs, charts, icons, etc. Additionally, the output unit 520 may change the color or shape of the monitoring data or change the color or form of data related to abnormalities and output the data. Additionally, the output unit 520 may output monitoring data in colors or icons that are previously matched to the health status and fault diagnosis status of the switchboard.

실시예에서 출력부(520)는 수집된 모니터링 데이터는 출력을 위해 모니터링 데이터를 가공하고 필요한 형식으로 변환한다. 예를 들어, 도5에 도시된 바와 같이, 모니터링 데이터를 그래프, 차트, 표 등으로 시각화 하거나 특정 형식에 맞게 가공한다. 이후, 출력부(520)는 가공된 데이터를 적절한 출력 장치나 인터페이스를 통해 출력한다. 이를 통해 수배전반의 모니터링 결과를 시각적으로 나타내거나 기록할 수 있다. 예를 들어, LCD 화면, LED 표시등, 프린터, 데이터 로깅 장치 등을 사용하여 데이터를 출력할 수 있다. 출력 방식은 시스템 요구사항과 운영자의 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.In the embodiment, the output unit 520 processes the collected monitoring data and converts it into a required format for output. For example, as shown in Figure 5, monitoring data is visualized in graphs, charts, tables, etc. or processed to fit a specific format. Afterwards, the output unit 520 outputs the processed data through an appropriate output device or interface. Through this, the monitoring results of the switchboard can be visually displayed or recorded. For example, data can be output using LCD screens, LED lights, printers, data logging devices, etc. Output methods can be configured in various ways depending on system requirements and operator needs.

또한, 출력부(520)는 필요에 따라 출력을 제어할 수 있다. 예를 들어, 출력 주기를 설정하여 일정 시간 간격으로 데이터를 출력하거나, 알람 또는 경고 발생 시 특정 신호를 출력할 수 있다. Additionally, the output unit 520 can control output as needed. For example, you can set the output cycle to output data at regular time intervals, or output a specific signal when an alarm or warning occurs.

긴급 알림부(530)는 모니터링 데이터에서 이상징후가 감지되고, 감지된 이상징후가 긴급 이벤트로 판단되는 경우, 이를 관리자 단말에 표시한다. 실시예에서 긴급 이벤트는 과전압, 저전압, 과전류, 단락, 고장감지 등을 포함할 수 있다. 과전압(Overvoltage): 수배전반에서 발생하는 전압이 정상 범위를 초과하는 이벤트이다. 이는 전력 공급 시스템의 이상이나 고장으로 인해 발생할 수 있으며, 전기 장비에 손상을 줄 수 있다. 저전압(Undervoltage)은 수배전반에서 발생하는 전압이 정상 범위보다 낮아지는 이벤트로서, 이는 전력 공급의 문제나 장비의 고장으로 인해 발생할 수 있으며, 전기 장비의 정상 동작을 방해할 수 있다. 과전류(Overcurrent): 수배전반에서 발생하는 전류가 정상 범위를 초과하는 이벤트이다. 과전류는 회로 오버로드, 단락, 장치 고장 등으로 인해 발생할 수 있으며, 전기 장비에 손상을 줄 수 있으며, 화재의 원인이 될 수도 있다. 단락(Short Circuit)은 전기 회로에서 전압이 짧은 경로를 통해 우회되는 상태이다. 단락은 회로의 잘못된 연결, 전선의 단락, 장비의 고장 등으로 인해 발생할 수 있으며, 전기 장비에 심각한 손상을 초래하고 화재의 위험을 초래할 수 있다. 고장 감지(Fault Detection)는 수배전반에서 장비 또는 회로의 고장을 감지하는 경우 발생하는 이벤트이다. 고장 감지는 전압 이상, 전류 이상, 온도 이상 등의 특정한 조건이 충족될 때 발생할 수 있으며, 이를 통해 고장을 조기에 감지하고 조치를 취할 수 있도록 한다. If an abnormality is detected in the monitoring data and the emergency notification unit 530 determines that the detected abnormality is an emergency event, it displays this on the administrator terminal. In embodiments, emergency events may include overvoltage, undervoltage, overcurrent, short circuit, fault detection, etc. Overvoltage: An event in which the voltage generated in a switchgear exceeds the normal range. This may occur due to an abnormality or malfunction of the power supply system and may cause damage to electrical equipment. Undervoltage is an event in which the voltage generated in the switchboard becomes lower than the normal range. This may occur due to power supply problems or equipment failure, and may interfere with the normal operation of electrical equipment. Overcurrent: An event in which the current generated in the switchboard exceeds the normal range. Overcurrent can occur due to circuit overload, short circuit, or device failure, and can damage electrical equipment and even cause fire. A short circuit is a condition in an electric circuit where voltage is bypassed through a short path. Short circuits can be caused by incorrect connections in circuits, short circuits in wires, or equipment failures, and can cause serious damage to electrical equipment and pose a fire risk. Fault detection is an event that occurs when a fault in equipment or circuit is detected in the switchboard. Fault detection can occur when certain conditions such as voltage abnormality, current abnormality, or temperature abnormality are met, allowing faults to be detected early and action to be taken.

도 6은 실시예에 따른 관리자 단말의 출력 인터페이스를 나타낸 도면이다.Figure 6 is a diagram showing an output interface of a manager terminal according to an embodiment.

도 6을 참조하면, 실시예에 따른 관리자 단말은 어플리케이션(a) 또는 웹(b)을 통해 수배전반의 전기결함, 기계결함, 알림 주의 정보 등을 확인할 수 있고, 정상상태인 수배전반의 수, 비정상상태인 수배전반의 수를 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6, the manager terminal according to the embodiment can check electrical defects, mechanical defects, notification caution information, etc. of the switchgear through the application (a) or the web (b), the number of switchboards in a normal state, and the number of switchboards in an abnormal state. You can check the number of switchboards.

이하에서는 수배전반 진단 방법에 대해서 차례로 설명한다. 실시예에 따른 수배전반 진단 방법의 작용(기능)은 수배전반 진단 시스템의 기능과 본질적으로 같은 것이므로 도 1 내지 도 7과 중복되는 설명은 생략하도록 한다.Below, the distribution board diagnosis method will be explained in turn. Since the operation (function) of the switchboard diagnosis method according to the embodiment is essentially the same as the function of the switchboard diagnosis system, descriptions overlapping with FIGS. 1 to 7 will be omitted.

도 8은 실시예에 따른 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템의 신호 흐름도이다.Figure 8 is a signal flow diagram of a switchgear system using energy harvesting according to an embodiment.

도 8을 참조하면, S100 단계에서는 하베스팅 장치에서 에너지원 각각에서 에너지를 생성한다. S200 단계에서는 센서에서 환경정보를 센싱하고, S300 단계에서는 수배전반에서 하베스팅 장치로부터 전력을 획득한다. S400 단계에서는 관리서버에서 하베스팅 장치, 센서 및 수배전반으로부터 모니터링 데이터를 수집하고 이를 분석하여 이상상태를 판단한다. S500 단계에서는 관리자 단말에서 모니터링 데이터와 이상상태정보를 출력한다.Referring to FIG. 8, in step S100, the harvesting device generates energy from each energy source. In step S200, environmental information is sensed by a sensor, and in step S300, power is acquired from a harvesting device in the switchboard. In step S400, the management server collects monitoring data from harvesting devices, sensors, and switchboards and analyzes them to determine abnormal conditions. In step S500, monitoring data and abnormal status information are output from the manager terminal.

도 9는 실시예에 따른 수배전반의 전력 획득을 위한 데이터 처리 과정을 나타낸 도면이다.Figure 9 is a diagram showing a data processing process for acquiring power of a switchboard according to an embodiment.

도 9를 참조하면, S310 단계에서는 센서로부터 수집한 환경정보를 분석하여 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측하고, S320 단계에서는 예측 결과를 기반으로 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출한다. S330 단계에서는 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하고 S340 단계에서는 하베스팅 장치로부터 에너지를 수집한다. S750 단계에서는 수집된 에너지를 전력으로 변환하고 변환된 전력을 획득한다. Referring to Figure 9, in step S310, the power generation efficiency of each energy source is predicted by analyzing the environmental information collected from the sensor, and in step S320, the harvesting ratio of each energy source is calculated based on the prediction result. In step S330, the harvesting device connected to each energy source is controlled according to the calculated harvesting ratio, and in step S340, energy is collected from the harvesting device. In step S750, the collected energy is converted into power and the converted power is obtained.

도 10은 실시예에 따른 에너지 수집 과정을 나타낸 도면이다. Figure 10 is a diagram showing the energy collection process according to an embodiment.

도 10을 참조하면, S341 단계에서는 시간별 전력 이용 정보를 누적하여, 전력 이용 패턴을 파악하고 시간별 전력 이용 예측값을 산출한다. S343 단계에서는 전력 이용 예측값 및 수배전반의 잔여 전력량에 따라 에너지원 각각의 에너지 하베스팅 량을 산출한다. S345 단계에서는 하베스팅 된 에너지를 수집한다.Referring to FIG. 10, in step S341, hourly power usage information is accumulated, power usage patterns are identified, and hourly power usage prediction values are calculated. In step S343, the energy harvesting amount for each energy source is calculated according to the predicted power usage value and the remaining power amount of the switchboard. In step S345, the harvested energy is collected.

이상에서와 같은 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템은 환경 친화적이고 지속 가능한 에너지 소스를 활용하여 수배전반 전력 공급의 독립성을 향상시킨다. The switchgear system using energy harvesting as described above improves the independence of switchboard power supply by utilizing environmentally friendly and sustainable energy sources.

또한, 실시예는 수배전반 배터리 수명 연장 및 유지 보수 비용 절감, 전력 소비 감소 등의 효과를 창출한다. 또한, 실시예를 통해 에너지 하베스팅 효율을 향상시키고, 수배전반의 전력 사용 효율을 향상시킬 수 있다. In addition, the embodiment creates effects such as extending the life of the switchboard battery, reducing maintenance costs, and reducing power consumption. In addition, through the embodiment, energy harvesting efficiency can be improved and power use efficiency of the switchgear can be improved.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.The disclosed content is merely an example, and various modifications and implementations may be made by those skilled in the art without departing from the gist of the claims, so the scope of protection of the disclosed content is limited to the above-mentioned specific scope. It is not limited to the examples.

Claims (20)

에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템에 있어서,
에너지원 각각에서 에너지를 생성하는 하베스팅 장치;
환경정보를 센싱하는 센서;
상기 하베스팅 장치로부터 전력을 공급받는 수배전반; 을 포함하고
상기 수배전반; 은
센서로부터 수집한 환경정보를 분석하여 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측하고, 예측 결과를 기반으로 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출하는 산출부;
상기 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여, 상기 하베스팅 장치로부터 에너지를 수집하는 에너지 수집부;
상기 수집된 에너지를 전력으로 변환하고 변환된 전력을 수배전반에 공급하는 공급부;
시간별 전력 이용 정보를 누적하여, 전력 이용 패턴을 파악하고 시간별 전력 이용 예측값을 산출하는 분석부;
상기 전력 이용 예측값 및 수배전반의 잔여 전력량에 따라 에너지원 각각의 에너지 하베스팅 량을 산출하고, 수배전반의 전력 사용 패턴과 전력 사용 효율에 따라 수배전반의 에너지 수집 시점 및 전력 사용 시점을 산출하고, 수배전반의 잔여 전력량과 전력 사용 예측량에 따라 에너지 원 각각의 하베스팅 시간 및 에너지 저장 용량을 조정하는 관리부;
환경정보, 수배전반의 전력 사용 정보 및 딥러닝 학습 데이터를 수집하는 수집부; 및
딥러닝 뉴럴 네트워크를 딥러닝 학습 데이터로 학습시켜 수배전반 관리 모델, 전력 사용 예측 모델을 포함하는 딥러닝 모델을 생성하는 딥러닝부; 를 포함하고,
상기 딥러닝부; 는
온도와 진동간 상관성이 파악되는 데이터인 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출하기 위해, 기 설정된 제1시간 동안 온도 및 진동 데이터 세트를 누적하고, 누적된 온도 및 진동 데이터 세트에서 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출하고,
상기 딥러닝부; 는
기 설정된 제 2 시간 동안 온도의 변화율이 온도 변화율 기준치 이상이고, 진동의 변화율이 진동 변화율 기준치 이상인 경우의 데이터 세트를 온도와 진동 간의 상관성이 있는 온도, 진동 상관 데이터 세트로 인정하고,
상기 제2시간은 제1시간보다 짧은 시간이고,
상기 딥러닝부; 는,
온도, 진동 상관 데이터 세트의 데이터의 시작 시점에서 기 설정된 시간 이전 까지의 데이터 세트를 구조화되어 있지 않고, 일정한 패턴이나 규칙을 따르지 않는 비정형 데이터인 준상관 데이터 세트로 인정하고,
온도, 진동 상관 데이터 세트 및 준상관 데이터 세트를 딥러닝 모델의 학습용 온도 및 진동 데이터 세트로 활용하고,
상기 하베스팅 장치; 는
주위 환경으로부터 에너지를 추출하는 나노전력발전소자; 및
태양에너지를 수집하는 태양광 패널;
풍력 에너지를 수집하는 풍력 발전 장치;
열에너지를 수집하는 열 변환 장치;
운동에너지를 수집하는 운동에너지 수집 장치;
수배전반의 누설 전력을 무선 전력 수신 (Wireless Power Transfer), 전자기장 수집 (Electromagnetic Field Harvesting) 및 열 에너지 회수 (Thermal Energy Harvesting) 방법을 통해, 수배전반의 누설 전력을 수집하는 누설 에너지 수집 장치; 를 포함하고
상기 나노전력발전소자; 는
진동 또는 압력 에너지를 수집하는 압전소자; 를 포함하고
상기 산출부; 는
예상 전력 생성 효율을 전체 예상 전력 생성량으로 나누어 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출하고, 하베스팅 비율 산출 결과 평가 후 평가 결과에 따라 각 에너지원의 하베스팅 비율을 조정하는 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반 시스템.
In the switchgear system using energy harvesting,
A harvesting device that generates energy from each energy source;
Sensors that sense environmental information;
A switchboard receiving power from the harvesting device; contains
The switchboard; silver
A calculation unit that analyzes environmental information collected from sensors to predict the power generation efficiency of each energy source and calculates the harvesting ratio of each energy source based on the prediction results;
an energy collection unit that controls a harvesting device connected to each energy source according to the calculated harvesting ratio and collects energy from the harvesting device;
a supply unit that converts the collected energy into electric power and supplies the converted electric power to a switchboard;
An analysis unit that accumulates hourly power use information, identifies power use patterns, and calculates hourly power use forecasts;
Calculate the energy harvesting amount of each energy source according to the predicted power use value and the remaining power amount of the switchboard, calculate the energy collection point and power use time of the switchboard according to the power use pattern and power use efficiency of the switchboard, and calculate the remaining power of the switchboard. A management unit that adjusts the harvesting time and energy storage capacity of each energy source according to the amount of power and predicted power use;
A collection unit that collects environmental information, power usage information from switchboards, and deep learning learning data; and
A deep learning unit that trains a deep learning neural network with deep learning learning data to generate a deep learning model including a switchgear management model and a power usage prediction model; Including,
The deep learning unit; Is
In order to extract a temperature and vibration correlation data set, which is data showing the correlation between temperature and vibration, the temperature and vibration data set is accumulated for a preset first time, and a temperature and vibration correlation data set is collected from the accumulated temperature and vibration data set. Extract ,
The deep learning unit; Is
During the preset second time, the data set in which the temperature change rate is greater than the temperature change rate standard value and the vibration change rate is greater than the vibration change rate standard value is recognized as a temperature and vibration correlation data set with correlation between temperature and vibration,
The second time is shorter than the first time,
The deep learning unit; Is,
The data set from the start of the temperature and vibration correlation data set to before a preset time is recognized as a quasi-correlated data set, which is unstructured and unstructured data that does not follow certain patterns or rules.
Temperature and vibration correlation data sets and quasi-correlation data sets are used as temperature and vibration data sets for training deep learning models,
the harvesting device; Is
Nano power generation devices that extract energy from the surrounding environment; and
solar panels that collect solar energy;
wind turbines that collect wind energy;
A thermal conversion device that collects thermal energy;
A kinetic energy collection device that collects kinetic energy;
A leakage energy collection device that collects leakage power from the switchboard through wireless power transfer, electromagnetic field harvesting, and thermal energy harvesting methods; includes
The nano power generation device; Is
Piezoelectric elements that collect vibration or pressure energy; includes
The calculation unit; Is
A switchgear system using energy harvesting that calculates the harvesting ratio of each energy source by dividing the expected power generation efficiency by the total expected power generation, evaluates the harvesting ratio calculation results, and then adjusts the harvesting ratio of each energy source according to the evaluation results. .
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반에 있어서,
센서로부터 수집한 환경정보를 분석하여 에너지원 각각의 전력 생성 효율을 예측하고, 예측 결과를 기반으로 에너지원 각각의 하베스팅 비율을 산출하는 산출부;
상기 산출된 하베스팅 비율에 따라 각 에너지원과 연결된 하베스팅 장치를 제어하여, 상기 하베스팅 장치로부터 에너지를 수집하는 에너지 수집부;
상기 수집된 에너지를 전력으로 변환하고 변환된 전력을 수배전반에 공급하는 공급부;
시간별 전력 이용 정보를 누적하여, 전력 이용 패턴을 파악하고 시간별 전력 이용 예측값을 산출하는 분석부;
상기 전력 이용 예측값 및 수배전반의 잔여 전력량에 따라 에너지원 각각의 에너지 하베스팅 량을 산출하고 수배전반의 전력 사용 패턴과 전력 사용 효율에 따라 수배전반의 에너지 수집 시점 및 전력 사용 시점을 산출하고, 수배전반의 잔여 전력량과 전력 사용 예측량에 따라 에너지 원 각각의 하베스팅 시간 및 에너지 저장 용량을 조정하는 관리부;
환경정보, 수배전반의 전력 사용 정보 및 딥러닝 학습 데이터를 수집하는 수집부; 및
딥러닝 뉴럴 네트워크를 딥러닝 학습 데이터로 학습시켜 수배전반 관리 모델, 전력 사용 예측 모델을 포함하는 딥러닝 모델을 생성하는 딥러닝부; 를 포함하고
상기 딥러닝부; 는
온도와 진동간 상관성이 파악되는 데이터인 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출하기 위해, 기 설정된 제1시간 동안 온도 및 진동 데이터 세트를 누적하고, 누적된 온도 및 진동 데이터 세트에서 온도, 진동 상관 데이터 세트를 추출하고,
상기 딥러닝부; 는
기 설정된 제 2 시간 동안 온도의 변화율이 온도 변화율 기준치 이상이고, 진동의 변화율이 진동 변화율 기준치 이상인 경우의 데이터 세트를 온도와 진동 간의 상관성이 있는 온도, 진동 상관 데이터 세트로 인정하고,
상기 제2시간은 제1시간보다 짧은 시간이고,
상기 딥러닝부; 는,
온도, 진동 상관 데이터 세트의 데이터의 시작 시점에서 기 설정된 시간 이전 까지의 데이터 세트를 구조화되어 있지 않고, 일정한 패턴이나 규칙을 따르지 않는 비정형 데이터인 준상관 데이터 세트로 인정하고,
온도, 진동 상관 데이터 세트 및 준상관 데이터 세트를 딥러닝 모델의 학습용 온도 및 진동 데이터 세트로 활용하고,
상기 하베스팅 장치; 는
주위 환경으로부터 에너지를 추출하는 나노전력발전소자; 및
태양에너지를 수집하는 태양광 패널;
풍력 에너지를 수집하는 풍력 발전 장치;
열에너지를 수집하는 열 변환 장치;
운동에너지를 수집하는 운동에너지 수집 장치;
수배전반의 누설 전력을 무선 전력 수신 (Wireless Power Transfer), 전자기장 수집 (Electromagnetic Field Harvesting) 및 열 에너지 회수 (Thermal Energy Harvesting) 방법을 통해, 수배전반의 누설 전력을 수집하는 누설 에너지 수집 장치; 를 포함하고
상기 나노전력발전소자; 는
진동 또는 압력 에너지를 수집하는 압전소자; 를 포함하고
상기 산출부; 는
예상 전력 생성 효율을 전체 예상 전력 생성량으로 나누어 각 에너지원의 하베스팅 비율을 산출하고, 하베스팅 비율 산출 결과 평가 후 평가 결과에 따라 각 에너지원의 하베스팅 비율을 조정하는 것을 특징으로 하는 에너지 하베스팅을 이용한 수배전반.


In a switchgear using energy harvesting,
A calculation unit that analyzes environmental information collected from sensors to predict the power generation efficiency of each energy source and calculates the harvesting ratio of each energy source based on the prediction results;
an energy collection unit that controls a harvesting device connected to each energy source according to the calculated harvesting ratio and collects energy from the harvesting device;
a supply unit that converts the collected energy into electric power and supplies the converted electric power to a switchboard;
An analysis unit that accumulates hourly power use information, identifies power use patterns, and calculates hourly power use forecasts;
Calculate the energy harvesting amount of each energy source according to the predicted power use value and the remaining power amount of the switchboard. Calculate the energy collection time and power use time of the switchboard according to the power use pattern and power use efficiency of the switchboard. The remaining power amount of the switchboard is calculated. A management unit that adjusts the harvesting time and energy storage capacity of each energy source according to the predicted amount of power use;
A collection unit that collects environmental information, power usage information from switchboards, and deep learning learning data; and
A deep learning unit that trains a deep learning neural network with deep learning learning data to generate a deep learning model including a switchgear management model and a power usage prediction model; includes
The deep learning unit; Is
In order to extract a temperature and vibration correlation data set, which is data in which the correlation between temperature and vibration is identified, the temperature and vibration data set is accumulated for a preset first time, and a temperature and vibration correlation data set is collected from the accumulated temperature and vibration data set. Extract ,
The deep learning unit; Is
During the preset second time, the data set in which the temperature change rate is greater than the temperature change rate standard value and the vibration change rate is greater than the vibration change rate standard value is recognized as a temperature and vibration correlation data set with correlation between temperature and vibration,
The second time is shorter than the first time,
The deep learning unit; Is,
The data set from the start of the temperature and vibration correlation data set to before a preset time is recognized as a quasi-correlated data set, which is unstructured and unstructured data that does not follow certain patterns or rules.
Temperature and vibration correlation data sets and quasi-correlation data sets are used as temperature and vibration data sets for training deep learning models,
the harvesting device; Is
Nano power generation devices that extract energy from the surrounding environment; and
solar panels that collect solar energy;
wind turbines that collect wind energy;
A thermal conversion device that collects thermal energy;
A kinetic energy collection device that collects kinetic energy;
A leakage energy collection device that collects leakage power from the switchboard through wireless power transfer, electromagnetic field harvesting, and thermal energy harvesting methods; includes
The nano power generation device; Is
Piezoelectric elements that collect vibration or pressure energy; includes
The calculation unit; Is
Energy harvesting, characterized in that the harvesting ratio of each energy source is calculated by dividing the expected power generation efficiency by the total expected power generation, and after evaluating the harvesting ratio calculation result, the harvesting ratio of each energy source is adjusted according to the evaluation result. Distribution board using .


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