KR102854606B1 - 스마트 그리드 운영 시스템 - Google Patents

스마트 그리드 운영 시스템

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KR102854606B1 KR1020230086621A KR20230086621A KR102854606B1 KR 102854606 B1 KR102854606 B1 KR 102854606B1 KR 1020230086621 A KR1020230086621 A KR 1020230086621A KR 20230086621 A KR20230086621 A KR 20230086621A KR 102854606 B1 KR102854606 B1 KR 102854606B1
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Abstract

본 발명은 스마트 그리드 운영 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한전계통 공급정보, 자체 발전정보, 충전기의 충방전 정보 및 전력 소비 설비의 소비 정보를 수집하고 분석하고, 상시로 전력이 공급될 설비와 차단이 가능한 설비를 구분하여 경제성과 에너지 효율성이 높게 전기에너지 공급원을 선택적으로 연결하고 하위 분전반을 제어할 수 있도록, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100);와 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200);와 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300);와 상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400);와 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500);를 포함하는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.

Description

스마트 그리드 운영 시스템 { Smart Grid Operating System }
본 발명은 스마트 그리드 운영 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 한전계통 공급정보, 자체 발전정보, 충전기의 충방전 정보 및 전력 소비 설비의 소비 정보를 수집하고 분석하고, 상시로 전력이 공급될 설비와 차단이 가능한 설비를 구분하여 경제성과 에너지 효율성이 높게 전기에너지 공급원을 선택적으로 연결하고 하위 분전반을 제어할 수 있도록, 공급정보수집부, 발전부, 충전부, 소비정보수집부 및 운영관리부로 소비 설비에 선택 제어가 효율적으로 동작 가능하게 구현되는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.
일반적으로 스마트그리드는 전기의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신기술을 접목하여 공급자와 소비자가 서로 상호작용함으로써 전기에너지 활용의 효율성을 증진하려는 지능형 전력망시스템을 의미한다. 스마트그리드의 핵심은 전력망에 정보통신기술을 합쳐 소비자와 전력회사가 실시간으로 정보를 주고 받는 것으로 사용자는 전력의 사용량을 실시간으로 확인할 수 있고, 전력회사는 전력의 사용 패턴을 분석하여 시간에 따라 필요한 만큼만 전력을 생산하는 것이 가능해진다. 이를 통해 꼭 필요한 만큼의 전기를 생산하거나 사용량에 따라 전기를 효율적으로 제어할 수 있으며, 지구 온난화의 주범인 이산화탄소의 배출도 감소시킬 수 있는 것이다.
이와 같은 통신에는 일반적으로 스마트미터가 이용되며, 스마트미터는 에너지 사용량을 실시간으로 계측하고 통신망을 통한 계량 정보 제공으로 가격 정보에 대응하여 수용가 에너지 사용을 적정하게 제어할 수 있는 기능을 갖는 디지털 전자식 계량기로 정의하고 있다. 또한, 스마트미터는 양방향 통신을 가능하게 하는 통신 모듈을 탑재하고 있어 양방향의 전력 제어가 가능하다.
그러나 스마트미터가 설치된 종래의 스마트그리드 시스템은 한전계통에서 공급되는 전기에너지의 가격정책, 계약내용을 기초로 한전 전력과 자체 발전 전력 연결을 제어하며, 각종 전력 정보와 데이터를 주고 받도록 구성되는데, 단순히 시간을 기준으로 전력 연결을 제어하거나, 자체 발전기에서 발생되는 전기 에너지가 일정 수준 이상이면 한전 전력을 차단하는 등 지극히 단순하게만 운영되어, 스마트그리드가 본래 추구하는 수용가의 경제적 효율성, 에너지 효율성을 극대화하기에는 미흡한 점이 있으며, 한전 계통의 운영에도 큰 도움을 주지는 못하며 단순히 수용가의 전력 소비량 정보만이 집계되는 실정인 것이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0100598호(공개일 2011.09.14.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점 내지는 필요성을 해결하기 위한 것으로, 한전계통 공급정보, 자체 발전정보, 충전기의 충방전 정보 및 전력 소비 설비의 소비 정보를 수집하고 분석하고, 상시로 전력이 공급될 설비와 차단이 가능한 설비를 구분하여 경제성과 에너지 효율성이 높게 전기에너지 공급원을 선택적으로 연결하고 하위 분전반을 제어할 수 있도록, 공급정보수집부, 발전부, 충전부, 소비정보수집부 및 운영관리부가 포함되는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100)와 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200)와 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300)와 상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400)로 공급 전력과 소비 전력 정보를 수집하여 데이터베이스화하고 이를 효율적인 운영에 활용토록하는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500)와, 상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함되어 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하고 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 1차 고려하여 소비설비(L)에 연결되는 전력원 연결을 선택하여 운영자의 간섭없이 공급 전력을 선택하도록 하는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 운영관리부(500)는 상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장되며, 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분되며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 생성하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 소비정보(411) 대상 상기 소비설비(L)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보을 우선적으로 고려하여 전력원 연결을 선택하여 상시 연결 전력 소비 설비를 우선적으로 보호하는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비설비(L) 각각의 정규화된 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하되, 추출된 소비 전력의 특징점을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율, 전력소비유지시간을 게산하고, 소비 전력의 특징점을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여, 각각의 상기 소비설비(L)를 그룹화하여 그룹화된 상기 소비설비군(LG)을 상기 데이터베이스(540)에 저장하여 패턴 비교 및 제어 속도를 높이는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 특징점(P) 추출 시간대를 주간 시간대와 야간 시간대로 구분하여 제 2 소비패턴정보과 야간 특징점(P2)을 추출하고 각 전력 사용자에 대응하는 상기 제1 극점과 상기 제2 극점을 기초로 그룹화하여 각각에 대한 정규화 결과에 대하여 각 타임 스텝별 평균을 산출하고, 산출 결과를 이용하여 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 상기 제2 극점을 산출하고, 정규화를 통해 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 이에 대응되는 제1 극점을 비교하여 전력 연결 전환 속도를 높이도록 하는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 공급정보(110), 상기 발전정보(210), 상기 충전 정보(310) 및 상기 소비정보(410)는 일자, 요일, 근무여부 정보가 포함되는 칼렌더 정보와 경부하, 중부하 및 과부하로 구분되는 시간 정보별로 구분되어 상기 데이터베이스(540)에 저장되고, 상기 전력 패턴생성모듈(520)은 칼렌더정보와 시간 정보별로 구분하여 상기 공급패턴정보(521), 상기 발전패턴정보(522), 상기 충전패턴정보(523), 상기 방전패턴정보(524) 및 상기 소비패턴정보(525)를 생성하며 상기 연결우선순위판단모듈(530)이 칼렌더 정보와 시간 정보별로 생성된 패턴을 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하여 소비 설비의 부하 상태를 반영하여 제어의 효율성을 높이는 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 운영관리부(500)는 상기 통신모듈(510)과 네트워크로 연결되는 외부 기상예측 시스템(900)에 연결되어 기상정보(550)를 수신받도록 구비되며 발전량예측모듈(560)로 상기 기상정보(550)와 해당 시기의 상기 발전정보(210) 및 상기 발전패턴정보(522)를 이용하여 수신받은 최신 상기 기상정보(550)로 예측발전정보(211)를 산출하고, 상기 예측발전정보(211)와 예측공급정보 및 예측 소비정보를 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하되, 상기 예측발전정보(211)와 실제로 발전된 상기 발전정보(210)을 비교하여 상기 발전량예측모듈(560)을 보정하여 태양광 발전, 풍력 발전 또는 조력 발전의 발전 예상치를 고려한 운영 관리가 가능한 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하려는 것이다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예와 관련된 스마트 그리드 운영 시스템은 먼저, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100);를 포함할 수 있다.
또한, 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300);를 포함할 수 있다.
여기에, 상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500);를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함될 수 있다.
이때, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 통해 소비설비(L)에 연결되는 전력원 연결을 선택하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 운영관리부(500)는 상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장되고 이에 대응되어 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분하여 상기 패턴생성모듈(520)이 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 대상(L1)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보를 우선하여 전력원 연결을 선택하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비설비(L)의 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율 및 전력소비유지시간을 계산하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 패턴생성모듈(520)은 주간과 야간으로 시간대를 구분하여 상기 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 특징점(P)이 제 2 소비패턴정보과 야간 특징점(P2)이 서로 구분되도록 형성하며, 주간 및 야간 특징점을 통해 각각의 상기 소비설비(L)를 주간 강부하, 주간 약부하, 야간 강부하 또는 야간 약부하 그룹으로 다종 분류하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 분류된 상기 소비설비(L)의 종류별로 생성되는 상기 소비패턴정보(525)로 최적의 소비설비군(LG)을 추출하여, 상기 소비설비군(LG) 단위로 관리되도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 데이터베이스(540)에는 일자, 요일, 근무여부 정보가 포함되는 칼렌더 정보와 경부하, 중부하 및 과부하로 구분되는 부하 구간 정보가 저장되고, 상기 전력 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110), 상기 발전정보(210), 상기 충전 정보(310) 및 상기 소비정보(410)를 이용하여 상기 칼렌더정보와 상기 부하 구간 정보로 구분하여 상기 공급패턴정보(521), 상기 발전패턴정보(522), 상기 충전패턴정보(523), 상기 방전패턴정보(524) 및 상기 소비패턴정보(525)를 생성하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 칼렌더 정보와 시간 구간 정보로 구분되어 생성되는 각각의 패턴을 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 운영관리부(500)는 상기 통신모듈(510)과 네트워크로 연결되는 외부 기상예측 시스템(900)에 연결되어 기상정보(550)를 수신받도록 구비되며 발전량예측모듈(560)로 상기 기상정보(550)와 해당 시기의 상기 발전정보(210) 및 상기 발전패턴정보(522)를 이용하여 수신받은 최신 상기 기상정보(550)로 예측발전정보(211)를 산출하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 예측발전정보(211)와 예측공급정보 및 예측 소비정보를 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하되, 상기 예측발전정보(211)와 실제로 발전된 상기 발전정보(210)을 비교하여 상기 발전량예측모듈(560)을 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 할 수 있다.
이에 본 발명은 스마트 그리드 운영 시스템을 제공하여,
첫째, 한전계통 공급정보, 자체 발전정보, 충전기의 충방전 정보 및 전력 소비 설비의 소비 정보를 수집하고 분석하고, 상시로 전력이 공급될 설비와 차단이 가능한 설비를 구분하여 경제성과 에너지 효율성이 높게 전기에너지 공급원을 선택적으로 연결하고 하위 분전반을 제어하는 효과가 있다.
둘째, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100)와 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200)와 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300)와 상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400)로 공급 전력과 소비 전력 정보를 수집하여 데이터베이스화하고 이를 효율적인 운영에 활용할 수 있다.
셋째, 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500)와, 상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함되어 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하고 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 1차 고려하여 소비설비(L)에 연결되는 전력원 연결을 선택하여 운영자의 간섭없이 공급 전력을 선택할 수 있다.
넷째, 상기 운영관리부(500)는 상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장되며, 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분되며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 생성하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 소비정보(411) 대상 상기 소비설비(L)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보을 우선적으로 고려하여 전력원 연결을 선택하여 상시 연결 전력 소비 설비를 우선적으로 보호하는 효과가 있다.
다섯째, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비설비(L) 각각의 정규화된 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하되, 추출된 소비 전력의 특징점을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율, 전력소비유지시간을 게산하고, 소비 전력의 특징점을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여, 각각의 상기 소비설비(L)를 그룹화하여 그룹화된 상기 소비설비군(LG)을 상기 데이터베이스(540)에 저장하여 패턴 비교 및 제어 속도가 높다.
여섯째, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 특징점(P) 추출 시간대를 주간 시간대와 야간 시간대로 구분하여 제 2 소비패턴정보과 야간 특징점(P2)을 추출하고 각 전력 사용자에 대응하는 상기 제1 극점과 상기 제2 극점을 기초로 그룹화하여 각각에 대한 정규화 결과에 대하여 각 타임 스텝별 평균을 산출하고, 산출 결과를 이용하여 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 상기 제2 극점을 산출하고, 정규화를 통해 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 이에 대응되는 제1 극점을 비교하여 전력 연결 전환 속도를 높이는 효과가 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 내지 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 연결 구성을 나타낸 연결 구성도이다.
도 5 내지 도 9 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 다양한 연결 모드를 설명하기 위한 연결 구성도와 도표이다.
도 10 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 운영 관리부 구성을 설명하시 위한 블럭도이다.
도 11 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템이 기상 정보로 발전 정보를 예측하는 내용을 도시하는 개념도이다.
도 12 및 13 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템이 발전 정보(충전정보) 패턴과 소비 정보 패턴을 서로 비교하는 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
도 1 내지 도 4 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 연결 구성을 나타낸 연결 구성도, 도 5 내지 도 9 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 다양한 연결 모드를 설명하기 위한 연결 구성도와 도표, 도 10 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템의 운영 관리부 구성을 설명하시 위한 블럭도, 도 11 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템이 기상 정보로 발전 정보를 예측하는 내용을 도시하는 개념도이며, 도 12 및 13 은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 스마트 그리드 운영 시스템이 발전 정보(충전정보) 패턴과 소비 정보 패턴을 서로 비교하는 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
본원 발명의 일 실시 예와 관련된 스마트 그리드 운영 시스템은 먼저, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하는 공급정보수집부(100)가 구성된며, 상기 공급정보수집부(100)는 한전 공급 전력 정보를 네트워크를 통해 수집하여 후술되는 데이터베이스(540)에 저장하고, 소비되는 전력과 공급되는 전력 정보를 비교하여 경제적인 전력 운영에 필요한 기초 자료로 활용되며, 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되는 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)를 수집하는 발전부(200)가 구성된다.
여기에, 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 충전부(300)가 구성되며, 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 소비정보수집부(400)가 구성된다.
또한, 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결 우선 순위를 결정하는 운영관리부(500)가 구성는데, 상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함되며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하도록 구비된다.
여기서 상기 소비설비(L)에는 한전 계통의 외부 전력, 상기 발전부(200) 또는 상기 충전부(300) 중 적어도 어느 하나가 연결되어 상기 소비설비(L)에 전력이 공급되는데, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 통해 상기 소비설비(L)에 연결되는 전력원을 선택하도록 구성된다.
이때, 상기 운영관리부(500)는 상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 관리하도록 상기 데이터베이스(540)에 구분 정보를 저장하고, 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분한다. 또한, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하는 것이다.
즉, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 대상(L1)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보를 선택 판단 기준의 우선 자료로 이용하여 전력원 연결을 선택하는 것이다.
이때, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비설비(L)의 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율 및 전력소비유지시간을 계산하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하도록 구비된다.
여기서 상기 특징점(P)은 특정 시간 사이에서 패턴이 변화하는 기울기의 차이가 소정 기울기 범위를 벗어나는 경우를 의미하며, 특정 시간 사이에 복수 개의 상기 특징점(P)이 나타나는 경우에는 가장 크거나 가장 작은 기울기를 대표 특징점으로 인식하여 이렇게 구해진 대표 특징점을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하는데 사용되도록 구성된다.
또한, 상기 패턴생성모듈(520)은 주간과 야간으로 시간대를 구분하여 상기 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 특징점(P)이 제 2 소비패턴정보과 야간 특징점(P2)이 서로 구분되도록 형성하며, 주간 및 야간 특징점을 통해 각각의 상기 소비설비(L)를 주간 강부하, 주간 약부하, 야간 강부하 또는 야간 약부하 그룹으로 다종 분류하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 분류된 상기 소비설비(L)의 종류별로 생성되는 상기 소비패턴정보(525)로 최적의 소비설비군(LG)을 추출하여, 상기 소비설비군(LG) 단위로 관리되도록 구성된다.
즉, 각각의 상기 소비 설비(L)로 부터 수집되는 상기 소비패턴정보(525)를 각각 조합하여 최적의 소비 조합을 구성하는 것이다. 일 실시 예로 일정 시간 구간에서 전기에너지 사용의 피크 시간대가 겹치는 상기 소비 설비(L)들과 서로 겹치지 않는 상기 소비 설비(L)를 구분하고, 서로 겹치지 않는 상기 소비 설비(L)를 하나의 그룹으로 설정하고 그 그룹에 동일한 전력원이 선택되어 연결되도록 제어하는 것이다.
여기서, 상기 데이터베이스(540)에는 일자, 요일, 근무여부 정보가 포함되는 칼렌더 정보와 경부하, 중부하 및 과부하로 구분되는 부하 구간 정보가 저장되고, 상기 전력 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110), 상기 발전정보(210), 상기 충전 정보(310) 및 상기 소비정보(410)를 이용하여 상기 칼렌더정보와 상기 부하 구간 정보로 구분하여 상기 공급패턴정보(521), 상기 발전패턴정보(522), 상기 충전패턴정보(523), 상기 방전패턴정보(524) 및 상기 소비패턴정보(525)를 생성하도록 구비된다. 즉, 그룹별로 구분된 소비설비군(LG)의 성격과 칼렌더 정보에 따른 부하 소비 패턴을 고려하여 동일한 전력원이 선택되어 연결되도록 제어되는 것이다.
이때, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 칼렌더 정보와 시간 구간 정보로 구분되어 생성되는 각각의 패턴을 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하며, 상기 운영관리부(500)는 상기 통신모듈(510)과 네트워크로 연결되는 외부 기상예측 시스템(900)에 연결되어 기상정보(550)를 수신받도록 구비되며 발전량예측모듈(560)로 상기 기상정보(550)와 해당 시기의 상기 발전정보(210) 및 상기 발전패턴정보(522)를 이용하여 수신받은 최신 상기 기상정보(550)로 예측발전정보(211)를 산출하도록 구비되는 것이다. 즉, 기상 정보에 포함되는 온도, 습도, 태양광 조도, 풍속 풍향 정보와 발전기에서 발전되는 발전 정보를 서로 비교하여 상관관계를 도충하고, 이렇게 생성된 발전 정보와 상관관계를 이용하여 기상 정보로 발전 정보를 예측하여, 소비 설비에 전력원 연결 교체 시기를 판단하고, 현재 연결될 전력원이 선택되도록 구성되는 것이다.
이때, 상기 예측발전정보(211)와 예측공급정보 및 예측 소비정보를 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하되, 상기 예측발전정보(211)와 실제로 발전된 상기 발전정보(210)을 비교하여 상기 발전량예측모듈(560)을 주기적으로 보정하여 에상정보와 실제 소비 정보의 차이가 점차 금소해지도록 구비되는 것이다.
이상에서 일 실시 예를 통해 설명된 본원 발명의 스마트 그리드 운영 시스템을 이용하면, 한전계통 공급정보, 자체 발전정보, 충전기의 충방전 정보 및 전력 소비 설비의 소비 정보를 수집하고 분석하고, 상시로 전력이 공급될 설비와 차단이 가능한 설비를 구분하여 경제성과 에너지 효율성이 높게 전기에너지 공급원을 선택적으로 연결하고 하위 분전반을 제어하는 효과가 제공되며, 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100)와 태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200)와 상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300)와 상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400)로 공급 전력과 소비 전력 정보를 수집하여 데이터베이스화하고 이를 효율적인 운영에 활용할 수 있으며, 상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500)와, 상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함되어 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하고 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 1차 고려하여 소비설비(L)에 연결되는 전력원 연결을 선택하여 운영자의 간섭없이 공급 전력을 선택할 수 있으며, 상기 운영관리부(500)는 상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장되며, 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분되며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 생성하고, 상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 소비정보(411) 대상 상기 소비설비(L)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보을 우선적으로 고려하여 전력원 연결을 선택하여 상시 연결 전력 소비 설비를 우선적으로 보호하며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 소비설비(L) 각각의 정규화된 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하되, 추출된 소비 전력의 특징점을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율, 전력소비유지시간을 게산하고, 소비 전력의 특징점을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여, 각각의 상기 소비설비(L)를 그룹화하여 그룹화된 상기 소비설비군(LG)을 상기 데이터베이스(540)에 저장하여 패턴 비교 및 제어 속도가 높아지며, 상기 패턴생성모듈(520)은 상기 특징점(P) 추출 시간대를 주간 시간대와 야간 시간대로 구분하여 제 2 소비패턴정보과 야간 특징점(P2)을 추출하고 각 전력 사용자에 대응하는 상기 제1 극점과 상기 제2 극점을 기초로 그룹화하여 각각에 대한 정규화 결과에 대하여 각 타임 스텝별 평균을 산출하고, 산출 결과를 이용하여 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 상기 제2 극점을 산출하고, 정규화를 통해 소비 설비에 대응하는 제1 극점과 이에 대응되는 제1 극점을 비교하여 전력 연결 전환 속도를 높이는 것이다.
이상 본 발명은 바람직한 일실시 예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명은 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허 청구 범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 도응한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석 되어야 될 것이다.
100 ... 공급정보수집부
110 ... 공급정보
200 ... 발전부
210 ... 발전정보
211 ... 예측발전정보
300 ... 충전부
310 ... 충전정보
400 ... 소비정보수집부
410 ... 소비정보
411 ... 제 1 소비정보
412 ... 제 2 소비정보
500 ... 운영관리부
510 ... 통신모듈
520 ... 전력 패턴생성모듈
521 ... 공급패턴정보
522 ... 발전패턴정보
523 ... 충전패턴정보
524 ... 방전패턴정보
525 ... 소비패턴정보
530 ... 연결우선순위판단모듈
531 ... 연결모드
540 ... 데이터베이스
550 ... 기상정보
560 ... 발전량예측모듈
900 ... 외부 기상예측 시스템
L ... 소비설비

Claims (6)

  1. 네트워크로 연결되어 전력회사가 공급하는 전력의 공급정보(110)를 수집하도록 구비되는 공급정보수집부(100);
    태양광 발전, 풍력 발전, 조력 발전, 수력 발전, 가스터빈 발전 또는 열교환 발전 중 적어도 어느 하나가 포함되며 발전기에서 발전하는 전력의 발전정보(210)가 수집되도록 구비되는 발전부(200);
    상기 전력회사 또는 상기 발전부(200)에 연결되어 연결된 전력을 충전하고, 후단에 배치되는 복수의 수용가 소비설비(L)에 연결되며 충전정보(310)가 수집되도록 구비되는 충전부(300);
    상기 소비설비(L)가 소비하는 소비정보(410)를 수집하도록 구비되는 소비정보수집부(400);
    상기 발전정보(210), 상기 충전정보(310), 상기 소비정보(410)를 상기 전력회사에 네트워크로 전달하고, 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 및 상기 충전부(300)와 상기 소비설비(L)의 연결에 있어서 연결 우선 순위를 결정하도록 구비되는 운영관리부(500);를 포함하되,
    상기 운영관리부(500)에는 통신모듈(510), 전력 패턴생성모듈(520), 연결우선순위판단모듈(530) 및 데이터베이스(540)가 포함되며,
    상기 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110)를 입력으로 공급패턴정보(521)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 발전정보(210)를 입력으로 발전패턴정보(522)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 충전정보(310)을 입력으로 충전패턴정보(523)와 방전패턴정보(524)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며, 상기 소비정보(410)를 입력으로 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하며,
    상기 연결우선순위판단모듈(530)은,
    상기 소비패턴정보(525)와 상기 충전패턴정보(523)를 이용하여 소비설비(L)에 연결되는 전력원 연결이 하나 또는 복수 개로 선택되어 관리되도록 구비되며,
    상기 운영관리부(500)는,
    상기 소비설비(L)를 상시공급 대상(L1)과 차단가능 대상(L2)으로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장되고 이에 대응되어 상기 소비정보(410)는 상기 소비설비(L)의 차단 가능여부 구분에 따라 차단이 불가능한 제 1 소비정보(411)와 차단이 가능한 제 2 소비정보(412)로 구분하여 상기 패턴생성모듈(520)이 상기 소비패턴정보(525)를 제 1 소비패턴정보와 제 2 소비패턴정보로 구분하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하고,
    상기 연결우선순위판단모듈(530)은 상기 상시공급 대상(L1)의 차단이 방지되도록 상기 제 1 소비패턴정보를 우선하여 전력원 연결을 선택하되, 상기 데이터베이스(540)이 저장된 상기 전력회사와의 계약정보를 기초로 이용하여 상기 전력회사, 상기 발전부(200) 또는 상기 충전부(300) 중 적어도 어느 하나를 상기 상시공급 대상(L1) 소비 설비에 연결 설정하며,
    상기 패턴생성모듈(520)은,
    상기 소비설비(L)의 상기 소비정보(410)에 포함된 전력 데이터를 이용하여 일정 시간 구간에서 소비 전력의 특징점(P)을 추출하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 전력소비증가율, 전력소비감소율, 전력소비증가시간, 전력소비감소시간, 전력소비유지율 및 전력소비유지시간을 계산하고, 상기 특징점(P)을 이용하여 미래 소비 패턴을 예측하여 상기 데이터베이스(540)에 저장하도록 구비되며,
    상기 연결우선순위판단모듈(530)은 소비패턴정보(525)의 일부인 소비 전력의 특징점(P)을 이용하여 연결 제어 모드를 선택하도록 구비되며,
    상기 패턴생성모듈(520)은,
    주간과 야간으로 시간대를 구분하여 상기 소비패턴정보(525)를 생성하여 상기 특징점(P)을 주간 특징점과 야간 특징점으로 주야간이 구분되도록 형성하며, 주간 및 야간 특징점을 통해 각각의 상기 소비설비(L)를 주간 강부하, 주간 약부하, 야간 강부하 또는 야간 약부하 그룹으로 분류하고,
    상기 연결우선순위판단모듈(530)은 분류된 상기 소비설비(L)에 생성되는 상기 소비패턴정보(525)로 전기 소비 에너지가 평균 소비 전기 에너지로 수렴 가능한 소비설비군(LG)을 그루핑하여, 상기 소비설비군(LG) 단위로 관리되며,
    상기 데이터베이스(540)에는 일자, 요일, 근무여부 정보가 포함되는 칼렌더 정보와 경부하, 중부하 및 과부하로 구분되는 부하 구간 정보가 저장되고,
    상기 전력 패턴생성모듈(520)은 상기 공급정보(110), 상기 발전정보(210), 상기 충전 정보(310) 및 상기 소비정보(410)를 이용하여 상기 칼렌더정보와 상기 부하 구간 정보로 구분하여 상기 공급패턴정보(521), 상기 발전패턴정보(522), 상기 충전패턴정보(523), 상기 방전패턴정보(524) 및 상기 소비패턴정보(525)를 생성하고,
    상기 연결우선순위판단모듈(530)은,
    칼렌더 정보와 시간 구간 정보로 구분되어 생성되는 각각의 패턴을 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하도록 구비되며,
    상기 운영관리부(500)는,
    상기 통신모듈(510)과 네트워크로 연결되는 외부 기상예측 시스템(900)에 연결되어 기상정보(550)를 수신받도록 구비되며 발전량예측모듈(560)로 상기 기상정보(550)와 해당 시기의 상기 발전정보(210) 및 상기 발전패턴정보(522)를 이용하여 수신받은 최신 상기 기상정보(550)로 예측발전정보(211)를 산출하고,
    상기 예측발전정보(211)와 예측공급정보 및 예측 소비정보를 서로 비교하여 전력원 연결을 선택하되, 상기 예측발전정보(211)와 실제로 발전된 상기 발전정보(210)을 비교하여 상기 발전량예측모듈(560)을 보정하도록 구비되는 것을 특징으로 하는,
    스마트 그리드 운영 시스템.

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