KR20110056062A - 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 디멘드 제어에 따른 학습된 데이터를 이용하여, 전력 소비량에 대응하여 공기조화기를 제어하도록 함으로써, 소비 전력을 효과적으로 제어하는 동시에 공기조화기의 동작을 과도하게 제어하는 것을 방지하고, 디멘드 제어시 공기조화기가 보다 효율적으로 운전되도록 하는 효과가 있다.

공기조화기, 디멘드제어, 피크제어, 디멘드제어기, 최대전력, 목표전력

Description

디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법{Demand control system and controling method for the same}

본 발명은 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 공기조화기 또는 공기조화기를 포함하는 설비기기에 의해 소비되는 전력량을 조절하는 동시에 공기조화기의 운전을 효율적으로 제어하는 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

공기조화기는 실내 공기를 정화하여 보다 쾌적한 실내 환경을 조성하기 위해 설치되는 설비기기로서, 실내로 냉온의 공기를 토출하여, 실내 온도를 조절한다. 이러한 공기조화기는 열교환기로 구성되어 실내에 설치되는 실내기와, 압축기 및 열교환기 등으로 구성되어 실내기로 냉매를 공급하는 실외기를 포함한다.

공기조화기는 실내기 및 실외기의 효율적인 제어를 위한 원격제어기가 구비되며, 원격제어기는 사용자가 각 실내기 및 실외기가 설치된 장소로 이동하지 않아도, 특정 장소에서 복수의 실외기 및 실내기를 모니터링 및 제어할 수 있도록 한다.

이러한, 원격제어기는 전력량이 설정치 이상이 되는 경우, 과다한 전력요금 이 부가될 수 있으므로, 공기조화기에 의해 소비되는 전력량을 외부로부터 입력받아, 실내기 또는 실외기의 동작을 제어함으로서 소비되는 전력량을 조절할 수 있다.

이때, 공기조화기가 디멘드 제어기에 연결되는 경우, 소비 전력량이 증가함에 따라 디멘드 제어기에 의한 공기조화기의 제어 비율이 높아지게 되어, 공기조화기가 설정된 운전율에 미치지 못하는 낮은 운전율로 운전되는 경우가 많다.

건물 내의 다른 설비기기보다 공기조화기에 대한 제어율이 높고 공기조화기는 제어 후 실제 제어 효과가 나타나는데 일정 시간이 소요되므로 딜레이 시간 만큼 제어율이 높아지게 되므로 공기조화기가 비 효율적으로 운전될 뿐 아니라, 그 역할을 제대로 수행하지 못하게 되는 문제점이 있다.

따라서 디멘드 제어 시 효과적으로 공기조화기를 제어할 방안이 모색되어야 한다.

본 발명의 목적은 디멘드 제어에 따른 학습된 데이터를 이용하여, 전력 소비량에 대응하여 공기조화기를 제어하도록 함으로써, 공기조화기의 동작을 과도하게 제어하는 것을 방지하고, 디멘드 제어시 공기조화기가 보다 효율적으로 운전되도록 하는 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 디멘드 제어 시스템은 실내기 및 실외기를 포함한 복수의 유 닛이 구비되는 공기조화기; 상기 공기조화기 외에 전력을 소비하여 동작하는 설비기기; 상기 공기조화기 및 상기 설비기기에 의해 소비되는 전력량을 측정하는 전력측정기; 및 설정된 목표전력에 대응하는 최대전력을 설정하고, 기 저장된 최대전력 학습테이블을 바탕으로 상기 최대전력에 대응하는 운전율을 설정하여 상기 공기조화기의 운전율을 제어하고, 상기 전력측정기로부터 입력되는 현재전력에 대응하여 상기 운전율을 변경하거나 상기 설비기기의 동작을 제어하는 디멘드 제어기를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 디멘드 제어방법은 공기조화기의 운전율에 따른 최대 소비전력량에 대한 최대전력 학습테이블을 생성하는 단계; 목표전력에 대응하는 최대전력을 설정하는 단계; 상기 최대전력 학습테이블을 이용하여 상기 최대전력에 대응하는 운전율을 설정하는 단계; 및 상기 운전율에 따라 상기 공기조화기가 운전되도록 제어하는 단계를 포함한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 디멘드 제어 시스템 및 그 제어방법은 디멘드 제어시 공기조화기에서 소비되는 전력량을 제어하기 위해 동작을 제어하는데 있어서, 학습된 최대전력데이터를 이용하여 측정되는 소비전력량에 따라 공기조화기의 동작을 제어함으로써, 소비 전력을 효과적으로 제어하는 동시에 공기조화기의 운전 효율을 향상시키는 효과가 있다.

따라서, 일정기간 동안에 대한 최대전력값을 미리 산출하여 최대전력 학습 테이블을 설정하고 그에 따라 운전율을 제어함으로써, 전력사용에 대한 여유가 있 는 초반부터 전력사용이 과다하지 않도록 제어하고 후반부에서 일정 수준 이상의 운전율을 유지할 수 있도록 하여, 전력사용에 대한 여유가 있는 초반에는 공기조화기를 과다 운전하다가 전력사용에 여유가 적은 후반부에 가서 공기조화기의 동작을 과다하게 제한하여 유닛이 동작의 온, 오프 반복하는 문제를 해결하여, 공기조화기의 효율적인 운전이 가능하고 디멘드 제어를 통한 전력사용 제어가 용이하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기 및 디멘드 제어 구성이 도시된 도이다.

공기조화기는 도1에 도시된 바와 같이, 실외기(21, 22), 실외기(21,22)에 연결되는 복수의 실내기(31 내지 39), 실외기 및 실내기의 동작상태를 모니터링하고, 그 동작을 제어하는 원격제어기(10)를 포함한다.

또한, 공기조화기는 배전반(1)에 연결되어 공기조화기 또는 공기조화기가 설치된 건물에서의 소비 전력량을 측정하는 전력측정기(2), 공기조화기 및 공기조화기를 포함한 설비기기(40)의 동작을 제어하여 소비 전력량을 제어하는 디멘드 제어기(3)를 포함한다.

또한, 공기조화기는 실내기에 연결되어 실내기로 소정 데이터를 입력하고 실내기의 동작상태를 표시하는 로컬제어기(미도시)를 더 포함하고, 원격제어기(10)에 연결되어 원격제어기를 통해 실외기 및 실내기를 제어하는 제 2 원격제어기(미도시)를 더 포함할 수 있다.

전력측정기(2)는 공기조화기를 포함하는 전기기기로 전력을 공급하는 배전반(1)에 연결되어, 소정 건물 또는 소정 영역 내에 위치되어 전기를 동력원으로 하여 동작되는 전기기기, 예를 들어, 공기조화기가 설치된 건물의 전등, 엘리베이터, 가전기기와 같은 설비기기에 의해 소비되는 전력량을 측정한다. 전력측정기(2)는 측정된 소비 전력량을 디멘드 제어기(3)로 입력하고 경우에 따라 원격제어기(10)로 입력할 수 있다.

디멘드 제어기(3)에는 공기조화기 외에도 공기조화기와 동일 공간 또는 동일 건물 내에서 전력을 소비하는 설비기기(40)가 연결된다. 공기조화기 및 설비기기(40)에서 사용되는 전력량이 전력량 측정기(2)에 의해 산출되면, 디멘드 제어기(3)는 전력 측정기(2)로부터 입력되는 소비 전력량에 따라, 디멘드 설정에 대응하여 공기조화기 또는 설비기기의 동작을 제어한다.

디멘드 제어기(3)는 소비 전력량이 일정 기준 값에 도달하는 경우, 기 설정된 순서에 따라 또는 임의의 순서에 따라 공기조화기 및 설비기기(40)의 동작을 제어하는 제어명령을 전송한다. 디멘드 제어기(3)는 목표전력, 예측전력, 기준전력, 현재 전력을 이용하여, 현재 전력이 기준전력에 도달하거나, 또는 현재 전력 또는 현재 전력을 바탕으로 산출되는 예측전력이 기준전력에 도달하는 경우, 예측전력이 목표전력을 초과할 것으로 판단되는 경우 공기조화기 및 설비기기를 제어한다.

또한, 디멘드 제어기(3)는 학습된 최대전력을 이용하여 공기조화기 및 설비기기를 제어한다. 이때, 학습된 최대 전력은 설비기기와 연동한 공기조화기의 최대 사용율에 따른 최대전력을 누적하여 저장함으로써 데이터베이스화한 것으로, 디멘 드 제어기(3)는 목표전력, 예측전력, 기준전력 및 현재전력을 이용함과 동시에 학습된 최대전력을 이용하여 공기조화기 제어한다.

디멘드 제어기(3)는 전력측정기(2)로부터 입력되는 전력량이 기 설정된 목표전력 또는 기준전력에 도달하는 경우, 예측전력이 목표전력 이상인 경우에 대하여 복수의 실내기 및 실외기를 제어하여 소비되는 전력량이 감소하도록 제어한다. 이때, 디멘드 제어기(3)는 원격제어기(10)로 제어명령을 전송하여 원격제어기에 의해 실내기 또는 실내기가 개별 제어되거나, 그룹, 존, 스케줄 그룹 단위로 제어되도록 한다.

원격제어기(10)는 기 설정된 운전설정에 따라 실외기 및 실내기(20,30)를 제어하고 그 동작을 모니터링한다. 원격제어기(10)는 복수의 실내기 및 실외기에 대하여, 설치 상태, 설치 위치에 따라 그룹, 또는 존을 설정할 수 있고, 그룹 또는 존에 따라 제어하거나 개별제어한다.

또한, 원격제어기(10)는 복수의 실내기 중 적어도 하나의 실내기가 동일한 운전 스케줄에 따라 동작하도록 하는 스케줄 그룹을 적어도 하나 설정하고, 스케줄 그룹에 설정된 스케줄이 따라 각 실내기가 동작하도록 제어한다. 스케줄 그룹은 실외기와 실내기 간의 연결상태 또는 관리를 위한 관리그룹에 관계없이, 동일한 스케줄로 동작되는 실내기를 그룹화한 것으로서, 원격제어기(10)는 실내기를 관리 그룹 또는 스케줄 그룹으로 실내기를 제어할 수 있다.

설비기기(40)는 공기조화기가 설치되는 건물 또는 공간에서 동일한 전원을 공급받아 사용하는 전기기기로써, 건물 내의 조명기기, 엘리베이터, 보안기기 등이 포함될 수 있다.

실외기 및 실내기는 냉매배관으로 연결되어 냉매의 순환에 따라 실내기로부터 냉온의 공기가 실내로 토출되며, 실내기는 실외기에 복수로 연결될 수 있고 그 수는 도면에 한정되지 않는다. 복수의 실내기와 실외기는 냉매배관으로 연결될 뿐 아니라, 통신선으로 연결되어 소정의 통신방식에 따라 제어명령을 송수신할 수 있다.

공기조화기는 실내기 및 실외기 이외에도 환기유닛, 공기청정유닛, 가습유닛, 제습유닛, 히터와 같은 유닛을 더 포함할 수 있다. 또한, 공기조화기는 원격제어기 또는 빌딩제어기(미도시)를 통해 조명기기, 보안기기 등의 설비기기와 상호 연결되어 연동하여 동작할 수 있다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 공기조화기는 도면에 도시된 천장형인 것을 예로 하여 설명하나, 벽걸이형에도 사용될 수 있고 실외기와 실내기의 구분이 없는 일체형에도 사용될 수 있으며, 그 형태는 도면에 한정되지 않음을 명시한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디멘드 제어기의 구성이 도시된 블록도이다.

디멘드 제어기((3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 데이터부(130), 입력부(150), 출력부(160), 통신부(140), 디멘드 제어부(120), 그리고 디멘드 제어기 동작 전반을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.

데이터부(130)에는 디멘드 제어기가 동작하기 위한 제어 데이터(131), 디멘드 제어에 따른 설정 및 디멘드 제어를 위한 설정 데이터(132), 공기조화기 운전율 에 따른 최대전력 데이터가 저장되는 최대전력 학습테이블(133)이 저장된다. 데이터부(130)는 제어부(110)에 의해 데이터가 저장되고 호출된다.

입력부(150)는 적어도 하나의 버튼을 포함하거나, 또는 터치패널이 구비되어, 버튼조작을 통한 입력 또는 터치입력을 통한 데이터를 제어부(110)로 인가한다.

출력부(160)는 디멘드 제어기(160)의 동작 상태, 디멘드 제어되는 대상, 즉 실외기와 실내기, 그리고 설비기기(40)에 대한 정보를 화면에 출력하고 실외기 및 실내기 제어를 위한 제어메뉴를 표시한다. 또한, 출력부(160)는 디스플레이 화면 이외에도 램프, 스피커 등을 더 포함하여 경고등을 출력하거나 경고음 또는 효과음을 출력할 수 있다.

통신부(140)는 적어도 하나의 통신 모듈을 포함하여, 전력측정기(2)와 연결되어 전력측정기로부터 전력데이터를 수신하여 제어부(110)로 인가하고, 제어명령을 원격제어기(10) 또는 각 설비기기(40)로 전송한다.

제어부(110)는 디멘드 제어기(3)에서 입출력되는 데이터의 흐름을 제어하고, 데이터를 날 터부(130)에 저장하거나, 통신부(140)를 통해 전송한다.

제어부(110)는 통신부(140)를 통해 수신되는 전력측정기(2)의 전력데이터를 디멘드 제어부(120)로 인가하고, 디멘드 제어부(120)의 전력제어를 위한 제어명령이 통신부(140)를 통해 설비기기(40) 또는 원격제어기(10)로 전송되도록 한다.

제어부(110)는 디멘드 제어부(120)의 데이터가 출력부(160)를 통해 화면에 표시되도록 하고, 디멘드 제어기의 동작상태를 표시하도록 한다. 또한, 제어 부(110)는 디멘드 제어부(120)에 의해 경고가 설정되는 경우 단계별로 경고를 달리하여 화면에 표시하거나, 경고등을 출력하고, 경고음을 출력할 수 있다.

디멘드 제어부(120)는 제어부(110)로부터 전력 데이터를 입력받아 데이터부(130)의 설정 데이터 및 최대전력 학습테이블을 이용하여, 설비기기(40) 및 공기조화기에 대한 디멘드 제어를 수행한다.

디멘드 제어부(120)는 설정된 목표전력, 기준전력, 예측전력, 현재전력, 그리고 최대전력 학습테이블에 따라 디멘드 제어를 수행한다.

이때, 현재전력은 전력측정기(2)로부터 입력되는 기준시점으로부터 현재까지의 누적 전력량이고, 기준전력은 현재전력을 바탕으로 산출하는 소정 시간 후의 현재전력에 대한 예상 전력량이다.

또한, 목표전력은 일, 주, 월 단위로 지정된 기간 동안의 총 누적전력량에 대한 목표값이고, 예측전력은 현재전력을 바탕으로 예상하여 산출되는 총 누적전력량에 대한 예측값으로 목표전력의 단위에 따라 예측전력의 단위가 결정된다.

예를 들어 현재 시간 당 10KW이 꾸준히 사용되고 있는 경우, 현재전력은 기준시점으로부터 1시간 경과 후 10KW, 2시간 경과 후 20KW, 5시간 경과 후 50KW가 된다. 4시간 시점에서 현재전력이 40KW이므로, 이를 바탕으로 1시간 후인 5시간 시점에서의 현재전력의 값을 50KW로 예상한 값이 기준전력이므로, 4시간 시점에서의 기준전력은 50KW가 된다. 상기와 같이 시간당 10KW가 꾸준히 사용되면 1일 동안의 총 누적사용량은 240KW가 되므로 예측전력은 240KW가 된다.

디멘드 제어부(120)는 전력측정기(2)로부터 입력되는 현재 전력을 통해 기준 전력과 예측전력을 산출하고, 기준전력과 예측전력은 목표전력을 초과하지 않도록 설비기기(40)의 동작 및 공기조화기의 운전율을 제어한다. 디멘드 제어부(120)는 목표전력이 설정된 단위에 따라, 일별, 주별, 월별로 디멘드 제어를 수행한다.

특히 디멘드 제어부(120)는 최대전력 학습테이블을 이용하여 공기조화기에 대한 운전율을 설정하여 원격제어기(10)로 전송한다. 이때, 디멘드 제어부(120)는 설비기기(40) 또는 공기조화기로 동작의 시작 또는 정지에 대한 제어명령을 전송하거나 운전율에 대한 제어명령을 전송한다.

그에 대하여 설비기기(40)는 디멘드 제어기(3)로부터 수신되는 제어명령에 대응하여 소정 기기가 동작을 중지하거나 운전을 개시할 수 있다.

원격제어기(10)는 디멘드 제어기(3)의 제어명령에 대응하여 실내기의 운전율을 제어한다. 이때, 복수의 실내기 중 어떤 실내기의 동작을 중지하고 어떤 실내기의 동작을 시작할지 여부에 대한 사항은 원격제어기(10)에 의해 결정된다. 원격제어기(10)는 임의의 순서, 기 설정된 순서, 연결된 순서에 따라 순차적으로, 우선순위에 따른 순서, 우선순위와 순차제어를 모두 이용한 복합제어 중 어느 하나에 따라 실내기의 동작을 제어할 수 있다. 또한, 원격제어기(10)는 그룹, 존, 스케줄 그룹, 개별 유닛 단위 중 어느 하나의 단위로 동작을 제어함으로써 공기조화기의 운전율을 제어할 수 있다.

경우에 따라 디멘드 제어기(3)에 공기조화기의 실내기 유닛, 그룹, 존 등에 대한 정보가 포함되는 경우, 디멘드 제어기는 공기조화기의 특정 유닛 또는 특정 그룹에 대하여 동작을 제어하도록 직접 제어명령을 전송할 수 있다.

디멘드 제어부(120)는 학습모드를 통해 공기조화기의 운전율 별 최대 소비 전력에 대한 정보를 테이블화 하여, 최대전력 학습테이블을 생성하여 데이터부(130)에 저장할 수 있다.

최대전력 학습테이블은 경우에 따라, 원격제어기(10)로부터 생성되어 수신될 수 있으며 제어부(110)는 원격제어기로부터 수신되는 최대전력 학습테이블을 데이터부(130)에 저장할 수 있다.

디멘드 제어부(120)는 전력측정기(2)로부터 수신되는 현재전력을 통해 기준전력과 예측전력을 산출하고, 최대전력 학습테이블을 바탕으로 기준전력과 예측전력이 목표전력을 넘지 않도록 공기조화기의 운전율을 설정한다.

도 3 은 디멘드 제어기의 최대전력 학습테이블을 설명하는데 참조되는 예이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 디멘드 제어부(120)는 최대전력 학습테이블을 이용하여 공기조화기에 대한 디멘드 제어를 수행하고, 전력사용량에 따라 출력부(160)를 통해 경고를 출력할 수 있다.

여기서, 최대전력 학습테이블은 설비기기가 일정 전력을 소비하는 상태에서 각 운전율 별로 기준시간 동안 운전하는 경우 소비되는 전력량의 누적값을 테이블화한 것이다.

예를 들어 도 3의 a에 도시된 바와 같이 기준시간을 1일로 할 때, 설비기기가 1일 40KW를 소비하는 상태에서 공기조화기가 100%로 1일 동안 지속적으로 운전되는 경우 1일 동안의 소비되는 전력량에 대한 최대전력은 440KW가 된다.

이때, 최대전력 학습테이블은 공기조화기가 각 운전율 별로 운전되는 경우 실제 측정된 값을 사용하여 생성하나, 실제 1일 동안 일정 운전율을 유지한 값을 측정할 필요는 없고 소정시간 동안 측정된 전력량을 이용하여 1일 동안의 소비전력량을 산출하여 생성한다.

설비기기의 소비전력은 공기조화기의 운전율을 0으로 한 상태에서 측정되는 값으로 하고, 공기조화기의 운전율을 소정시간 단위로 상승시키면서 측정되는 값을 이용하여 최대전력 학습테이블을 생성한다. 이때 운전율의 변화 단위는 10%인 것으로 하였으나 이는 일 예 일뿐 변경될 수 있다.

디멘드 제어부(120)는 1일 동안의 목표전력이 360KW라 할 때, 1일 동안의 전력사용량이 360KW를 넘지 않아야 하므로, 1일간의 최대전력을 320KW로 설정하고, 도 3의 a와 같은 최대전력 학습테이블을 이용하여, 설비기기 포함 공기조화기의 최대 전력을 320KW가 되도록 운전율을 설정한다. 공기조화기의 운전율, 설비기기의 운전율은 변경될 수 있으므로 최대전력은 목표전력보다 작게 설정하는 것이 바람직하다.

이때, 설비기기 포함 공기조화기의 최대전력이 320KW가 되려면 운전율은 70%가 된다. 설비기기를 포함하여, 공기조화기가 운전율 70%로 1일 동안 지속적으로 동작되는 경우 총 320KW를 소비하게 됨을 의미한다.

디멘드 제어부(120)는 최대전력 학습테이블을 이용하여 공기조화기의 운전율을 70%로 설정하고, 제어부(110)는 이를 통신부(140)를 통해 원격제어기(10)로 전송한다. 이때, 설비기기의 소비전력은 40KW인 것을 기준으로 한다.

원격제어기(10)는 디멘드 제어기(3)로부터 수신되는 운전율 70%에 대응하여, 실내기의 운전율을 제어한다. 이때, 원격제어기(10)는 70% 이상으로 운전되는 경우 운전율을 감소시키고, 70% 이하로 운전되는 경우 운전율을 증가시킨다.

원격제어기(10)에 의해 운전율이 제어되면, 소정 시간 후 공기조화기 및 설비기기에서 사용되는 전력의 최대값은 약 320KW가 된다.

디멘드 제어부(120)는 산출되는 기준전력과, 예측전력을 통해 디멘드 제어 후의 최대 전력을 예측할 수 있다. 이때, 디멘드 제어부(120)는 원격제어기(10)로 디멘드 제어에 따른 제어명령을 전송 후, 공기조화기에 의한 소비전력 변화에 시간이 소요되므로 예측전력 산출에 따른 기준 시간이 경과 한 후 디멘드 제어 설정을 다시 변경하는 것이 바람직하다.

한편, 공기조화기가 설정된 운전율에 따라 운전되면, 공기조화기의 동작에 따른 소비 전력은 일정하게 유지되나, 설비기기의 일부가 운전을 시작하거나 동작을 종료하는 경우, 전력측정기(2)를 통해 측정되는 현재전력이 변화하게 된다.

이때, 디멘드 제어부(120)는 공기조화기의 운전율이 일정하게 유지되는 상태에서 전력측정기로부터 입력되는 현재전력이 변화하는 경우, 변화된 전력량에 대응하여 도 3의 b 및 도 3의 c와 같이 최대전력 학습테이블을 갱신한다.

즉 공기조화기의 운전율이 유지되는 상태에서, 현재전력이 기준전력보다 40KW 증가하는 경우, 디멘드 제어부(120)는 설비기기의 부하가 40KW에서 80KW로 증가한 것으로 판단할 수 있다.

여기서 증가분 40KW는 일정 기간 동안에 소비되는 최대전력에 대한 값이므로 실제 전력측정기로부터 입력되어 산출된 값과는 상이하다. 즉 전력측정기로부터 입력된 현재전력에 따라 기존 소비되는 전력량 이외에 증가하거나 감소한 정도를 바탕으로, 증가 또는 감소한 량을 기준시간 동안 반영하는 경우 산출되는 최대전력에 대한 증가분 또는 감소분을 의미한다.

또한, 현재전력은 측정방식에 따라 누적량 산출 또는 그 변화량 산출을 통해 순간 소비전력 또는 누적 소비전력을 측정할 수 있는데, 공기조화기가 일정 운전율로 지속적으로 동작하고 있으므로 실제 측정되는 현재전력값은 일정 비율로 증가하게 된다. 따라서 여기서 현재전력이 증가 또는 감소했다 함은 운전율에 따른 소비전력을 제외한 증가 또는 감소에 대한 것이다. 기준전력은 소정시간 후에 대한 현재전력의 예상값이므로 현재전력과 기준전력을 비교함으로써 전력소비의 증가 감소에 대하여 판단할 수도 있다.

이에 대하여, 디멘드 제어부(120)는 최대전력 학습테이블을 도 3의 b에 도시된 바와 같이 운전율 별 최대전력을 각각 40KW 씩 더하여 최대전력 학습테이블을 갱신한다.

그에 따라 디멘드 제어부(120)는 목표전력 360KW, 최대전력 320KW를 유지하기 위해 운전율을 60%로 변경하고, 그에 대한 제어명령을 원격제어기(10)로 전송한다.

이때, 디멘드 제어부(120)는 디멘드 제어시 전력소비가 큰 공기조화기를 우선 제어하기는 하나, 설비기기의 부하가 일정 기준값 이상이 되는 경우 설비기기(40)에 대한 동작을 제어할 수 있다. 즉 설비기기(40)의 소비전력이 100KW를 넘 는 경우 설비기기(40)에 대한 우선순위, 기 설정된 순서, 임의의 순서, 연결된 순서에 따라 순차적으로, 우선순위와 순차제어를 모두 이용한 복합제어 중 어느 하나를 이용하여 그 동작을 제어할 수 있다.

도 3의 c에 도시된 바와 같이, 설비기기의 동작이 변경되어 현재전력이 변경되는 경우, 디멘드 제어부(120)는 변경되는 감소량에 대응하여 최대전력 학습테이블을 갱신한다.

이때, 디멘드 제어부(120)는 최대전력 320KW에 맞춰 공기조화기의 운전율을 70% 또는 75%로 설정한다. 제어부(110)는 디멘드 제어부(120)에 의해 설정된 운전율에 대한 제어명령을 통신부(140)를 통해 원격제어기(10)로 전송한다.

원격제어기(10)는 그에 대응하여 유닛의 운전율을 제어한다.

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 최대전력 학습테이블 설정방법을 설명하는데 참조되는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 디멘드 제어기(3)는 학습모드를 통해 공기조화기의 운전율 별 소비전력에 대한 데이터를 수집하여 최대전력 학습테이블을 생성하고, 이를 이용하여 디멘드 제어 시 공기조화기의 운전율을 제어한다.

제어부(110)는 원격제어기(10)로 학습모드 실행에 따른 신호를 전송하고, 이후 전력측정기로부터 입력되는 측정값을 수집한다.

원격제어기(10)는 실내기 정지 상태로 소정시간 동안 공기조화기를 운전하고(S310), 디멘드 제어기(3)의 디멘드 제어부(120)는 실내기 정지 상태에서 소정시간 동안 전력측정기(2)로부터 측정되는 전력량을 저장한다(S320). 이때, 소정시간 동안의 변화량을 저장한다.

원격제어기(10)는 운전율을 10% 증가시켜 공기조화기가 소정시간 동안 운전되도록 제어한다(S330).

이에 디멘드 제어부(120)는 원격제어기(10)의 운전율이 변경된 후 소정 시간 동안 측정되는 전력량을 전력측정기(2)로부터 입력받아 저장한다(S340).

원격제어기(10)는 소정시간 단위로 10%씩 운전율을 증가시키면서 운전을 수행하고 디멘드 제어기(3)는 원격제어기(10)의 운전율이 소정시간마다 일정 크기씩 변화됨에 따라 해당 운전율에서 소비되는 전력량을 저장한다(S330 내지 S340).

이때, 운전율을 변경하는 시간, 변경되는 운전율의 크기는 일예 일뿐 설정에 따라 가변 될 수 있다. 또한, 원격제어기(10)와 디멘드 제어기(3)는 상호 전력량에 대한 학습을 위해 상호 신호를 전송하여, 운전율이 변경되는 시간, 변경되는 운전율의 크기를 상호 확인하고, 운전율이 변경되는 시점을 알려 연동하여 동작한다.

즉 원격제어기는 디멘드 제어기의 신호에 따라 운전율을 0%에서부터 지정된 시간 단위로, 일정 크기로 운전율을 변경하면서 동작하고, 디멘드 제어기는 원격제어기의 운전율 변화에 맞춰 전력량측정기(2)를 통해 입력되는 전력량을 변화를 연산하여 데이터를 생성한다.

원격제어기(10) 및 디멘드 제어기(3)는 상기와 같은 과정을 반복하여 수행하고, 100% 운전율까지 전력량 측정이 완료하면 원격제어기(10)는 동작을 종료하거나, 설정에 따라 운전한다.

디멘드 제어부(120)는 각 운전율 별 데이터를 바탕으로, 기준시간 동안 소모 되는 최대전력을 연산하여, 설비기기를 포함한 공기조화기의 운전율 별 최대전력에 대한, 최대전력 학습테이블(133)을 생성하고 이를 데이터부(130)에 저장한다.

이때, 디멘드 제어부(120)는 공기조화기가 소정시간 동안 특정 운전율로 동작하는 경우, 소정시간 동안 측정되는 전력량의 변화량을 이용하여 기준시간 동안 동일 운전율로 공기조화기가 운전되는 경우 소모되는 최대전력을 연산한다.

예를 들어 10분 동안 소모되는 전력량이 측정되면, 이를 바탕으로 동일한 부하상태가 1일 동안 유지되는 경우의 최대전력을 연산한다. 운전율이 0%인 경우에는 설비기기(40)에 의해 소모되는 전력으로 보고, 10%, 20%, 등 10% 단위로 운전율을 변화시키면서 소모되는 최대전력을 연산한다. 운전율을 변화함에 따라 공기조화기에서의 부하가 변화되므로 10%에서의 운전율을 바탕으로 80%의 운전율을 연산하는 것은 바람직하지 않다.

최대전력 학습테이블은 전술한 바와 같이, 소정 운전율을 유지하는 경우, 공기조화기와 설비기기에서 소비되는 총 전력량에 대한 최대 누적값을 나타낸다. 따라서 디멘드 제어부(120)는 최대전력 학습테이블을 이용하여, 소비되는 전력이 목표전력을 넘지 않도록 운전율을 제어한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 최대전력 학습테이블을 이용한 디멘드 제어방법이 도시된 순서도이다.

디멘드 제어부(120)는 입력되는 디멘드 설정에 따라 디멘드 제어를 수행한다. 이때, 디멘드 설정은 일, 주, 월 단위로 목표전력이 설정되고, 경우에 따라 설비기기에 대한 제어순서, 설비기기의 우선순위 정보, 제어방법이 설정된다.

디멘드 제어부(120)는 디멘드 제어가 시작되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 최대전력 학습테이블을 이용하여 목표전력 및 기준전력에 다른 공기조화기 운전율을 설정한다(S410).

예를 들어 전술한 도 3의 a을 참조하면, 설비기기의 소비 전력이 40KW일 때, 목표전력이 400KW인 경우 디멘드 제어부(120)는 최대전력을 360KW로 설정하고 그에 따라 운전율을 80%로 설정할 수 있다. 또한, 목표전력이 300KW인 경우 디멘드 제어부(120)는 최대전력을 240KW로 설정하고 그에 대한 운전율을 50%로 설정할 수 있다.

디멘드 제어부(120)는 설정된 운전율 정보를 원격제어기(10)로 전송한다(S420). 이에 대하여 원격제어기(10)는 디멘드 제어기(3)에서 설정된 운전율에 대응하여 유닛에 대한 운전율 제어를 수행한다.

운전율이 80%인 경우 유닛의 운전율이 80%를 넘지않도록 실내기에 대한 운전율 제어를 수행한다. 또한, 운전율이 50%인 경우에는 50%의 운전율을 넘지 않도록 유닛을 제어한다. 이때, 원격제어기의 운전율 제어는 임의의 순서 제어, 지정된 순서제어, 우선순위 제어, 순차제어, 여러 방법을 복합한 복합제어 중 어느 하나에 따라 개별유닛, 그룹, 존, 스케줄 그룹 중 어느 하나의 단위로 제어할 수 있다.

한편, 원격제어기에 의해 소정 운전율로 운전되는 상태에서, 전력측정기(2)로부터 입력되는 현재전력이 변경되는 경우, 즉 설비기기(40)에 의한 전력소비가 증가하여 최대전력이 증가하는 경우(S430), 디멘드 제어부(120)는 전력 증가분을 고려하여 최대전력 학습테이블을 갱신한다(S440).

현재전력은 기준시점부터의 누적된 사용량이므로 이전 측정된 값과의 비교를 통해 변화량을 가지고 소비되는 전력의 증가 감소 여부를 판단할 수 있다. 기준전력보다 증가 또는 감소한 경우에도 소비되는 전력이 변경되어 그에 따른 최대전력이 변경된 것을 판단할 수 있다.

설비기기의 전력 소비 증가가 기 사용분보다 증가하는 경우, 그에 대한 최대전력의 증가분을 이용하여 전술한 도 3의 b와 같이 최대전력 학습테이블의 각 데이터에 40을 더하여 최대전력 학습테이블을 갱신한다.

소비전력의 증가 또는 감소로 인하여 상기와 같이 최대전력 학습테이블이 갱신되면, 갱신된 새로운 최대전력 학습테이블을 이용하여 운전율을 다시 설정한다(S480).

목표전력이 400KW이고 그에 대한 최대전력이 360KW인 상태에서, 최대전력 학습테이블이 전술한 도 3의 b와 같이 갱신되면, 디멘드 제어부(120)는 운전율을 70%로 변경한다. 목표전력이 300KW이고 최대전력이 240KW인 경우에는 운전율을 50%에서 40%로 변경한다.

설비기기(40)에 의한 전력소비의 증가분만큼 공기조화기에서의 전력소비를 감소시켜 목표전력을 넘지 않도록 하는 것이다.

변경된 운전율에 대한 제어명령을 원격제어기(10)로 전송한다(S490). 원격제어기(10)는 디멘드 제어기(3)로부터 수신된 제어명령에 따라 운전율이 80%에서 70% 로, 또는 50%에서 40%로 감소하도록 유닛의 동작을 제어한다. 이때, 우선순위가 낮은 대상, 지정된 순서에 해당하는 대상, 임의의 대상을 선정하여 해당 유닛을 동작 정지시키거나, 송풍모드로 변경되도록 제어함으로써 운전율을 감소시킬 수 있다.

한편, 공기조화기가 일정 운전율로 운전되는 상태에서 소비되는 전력이 감소하여 그에 따른 최대전력이 감소하는 경우(S450), 디멘드 제어부(120)는 전력의 감소분을 고려하여 최대전력 학습테이블을 갱신한다.

예를 들어 전술한 도 3의 a와 같이 설비기기에서 소비되는 최대 전력이 40KW인 상태에서 10KW로 감소하는 경우, 도 3의 c와 같이 최대전력 학습테이블을 갱신한다(S470).

그에 따라 디멘드 제어부(120)는 갱신된 최대전력 학습테이블을 이용하여 운전율을 다시 설정하고(S480) 그에 대한 제어명령을 원격제어기(10)로 전송한다(S490).

목표전력 400KW에 최대전력에 대한 기준이 360KW인 경우에는 운전율 80%에서 운전율 85%로 변경 설정하고, 목표전력 300KW에 최대전력에 대한 기준이 240KW인 경우에는 운전율 50%에서 55%로 상향 변경할 수 있다.

한편, 일정 운전율이 유지되고 설비기기에 대한 소비전력도 일정량을 유지하여 소비전력이 균일하게 증가함으로 기준기간에 대한 최대전력에 변화가 없는 경우, 설정된 목표전력의 초과하지 않는 범위 내에서 최대전력 학습테이블을 이용한 운전율 제어를 지속한다(S460). 원격제어기는 설정된 운전율에 따른 유닛에 대한 운전율 제어를 지속적으로 수행한다.

여기서 공기조화기의 운전율 제어를 예로 하였으나 설비기기에서의 소비전력이 크게 증가하는 경우, 디멘드 제어부(120)는 설비기기(40)에 대하여 개별기기 또 는 그룹 단위로 그 동작을 직접 제어하거나 빌딩제어시스템에 연결되는 경우 빌딩제어기로 제어명령을 전송할 수 있다.

도 6 및 도 7은 최대전력 학습테이블을 이용한 디멘드 제어 및 그에 따른 전력사용의 변화를 설명하는데 참조되는 화면이 도시된 도이다.

도 6은 목표전력에 대한 예측전력과 기준전력만을 이용한 종래의 디멘드 제어에 따른 전력사용의 변화를 도시한 도이고, 도 7은 최대전력 학습테이블을 이용하여 운전율을 제어하는 경우의 전력사용의 변화를 도시한 도이다.

도 6과 같이, 디멘드 제어기는 디멘드 제어화면을 출력부(160)에 표시함으로써 디멘드 제어상태를 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

이때, 디멘드 제어화면에는 기본메뉴(580), 디멘드 제어 상태창(510), 전력량 변환그래프(520), 설비기기 직접제어창(530), 제어방법설정창(540), 경보상태표시창(550), 최대 수요전력표시창(560), 및 제어모드설정창(570)이 표시된다.

기본메뉴(580)는 디멘드 제어에 따른 모니터링, 리포트생성, 이력 조회, 시스템 설정을 위한 메뉴가 구비된다. 그중 모니터링메뉴에서 디멘드 제어 상태창(510)에는 현재의 원격제어기 연결상태, 설정된 목표전력, 측정된 현재전력, 그에 대한 기준전력 및 예측전력이 표시된다. 또한, 기준시점부터 소요된 시간이 표시된다.

전력량 변환그래프(520)에는 목표전력(111), 예측전력(112), 기준전력(113), 현재전력(114)의 변화가 그래프로 표시된다. 설비기기 직접제어창(530)에는 설비기기(40) 각각에 대한 연결상태를 표시하고, 연결된 설비기기가 동작중인지 정지상태 인지 여부가 표시된다.

제어방법설정창(540)에서는 전력소비에 따른 부하제어의 방법을 설정할 수 있다. 이때 순차적, 우선순위, 복합제어 등의 선택이 가능하다. 경보상태표시창(550)에서는 기준전력 또는 예측전력의 증가세를 바탕으로 목표전력에 근접하는 속도가 일정값 이상이거나 일정기준 값에 도달하는 경우 그에 따른 경보가 단계적으로 표시된다. 정상상태, 1단계경보, 2단계경보, 3단계경보가 표시된다.

최대 수요전력표시창(560)에는 직전 수요전력과, 일 최대 수요전력, 월 최대수요전력이 표시되고, 제어모드설정창(570)에는 디멘드 제어기의 동작상태와 제어모드가 자동인지 수동인지 여부가 표시된다.

이러한 디멘드 제어기(3)는 일정 목표전력(111)을 설정하여 목표전력을 넘지 않는 범위 내에서 디멘드 제어기는 설비기기 및 공기조화기의 동작을 제어한다.

소비되는 현재전력(114)이 증가하게 되면, 그에 대한 소정 시간 후의 기준전력(113)이 산출되고, 기준전력에 따라 디멘드 제어를 수행하게 된다. 이때, 전력사용의 여유가 있는 초반부는 공기조화기에 대한 제한이 적어, 가능한 범위 내에서 유닛이 동작하도록 하므로 현재전력(114)을 바탕으로 산출되는 예측전력(112)의 변화폭이 크게 나타난다.

즉 도시된 바와 같이 실제 현재전력(114)이 어느 정도 일정한 증가세를 보이고 있다 하더라도, 소비되는 현재전력이 증가하면 소정 시간 후에 대한 기준전력이 크게 나타나고, 또한 이를 바탕으로 하는 최대전력에 대한 예측값인 예측전력 또한 크게 나타나게 된다. 그에 따라 급하게 공기조화기의 동작을 제어하게 된다. 공기 조화기에 대한 동작제어로 인하여 전력사용이 감소하면 현재전력이 감소함에 따라 그에 따른 예측전력도 감소하게 되고, 이 경우에는 다시 전력사용을 증가시키게 된다.

현재전력이 증가하면 그에 따른 예측전력이 증가하여 다시 공기조화기의 동작을 제한하는 과정이 반복된다. 즉 도시된 바와 같이 예측전력(112)의 변화폭이 크게 나타난다.

한편, 도 7 에 도시된 바와 같이, 최대전력 학습테이블을 이용하는 경우, 초기 공기조화기에 대한 운전율이 소정 기간에 대한 최대전력 사용을 모두 고려하여 설정되므로, 초반부터 공기조화기의 과도한 사용을 방지할 수 있다.

또한, 소비되는 전력의 증가 감소에 대응하여 최대전력 학습테이블을 갱신함에 따라, 공기조화기의 운전율을 그때그때 변화하여 실제 소비되는 전력량은 일정 수준을 꾸준히 유지할 수 있게 된다.

그에 따라 소비되는 전력량의 변화폭이 적으므로 그에 따른 예측전력(122)의 변화가 적게 나타난다.

전술한 도 7과 비교할 때, 실제 사용된 현재전력, 그에 따른 기준전력, 그리고 목표전력은 유사하나, 예측전력에 대한 변화폭이 상이함을 알 수 있다.

따라서, 일정기간 동안에 대한 최대전력값을 미리 산출하여 최대전력 학습 테이블을 설정하고 그에 따라 운전율을 제어함으로써, 전력사용에 대한 여유가 있는 초반부터 전력사용이 과다하지 않도록 제어하고 후반부에서 일정 수준 이상의 운전율을 유지할 수 있도록 하여, 전력사용에 대한 여유가 있는 초반에는 공기조화 기를 과다 운전하다가 전력사용에 여유가 적은 후반부에 가서 공기조화기의 동작을 과다하게 제한하여 유닛이 동작의 온, 오프 반복하는 문제를 해결하여, 공기조화기의 효율적인 운전이 가능하고 디멘드 제어를 통한 전력사용 제어가 용이하다.

이상과 같이 본 발명을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일실시예에 따른 공기조화기 및 디멘드 제어 구성이 도시된 도,

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디멘드 제어기의 구성이 도시된 블록도,

도 3 은 디멘드 제어기의 최대전력 학습테이블을 설명하는데 참조되는 예,

도 4 는 본 발명의 일실시예에 따른 최대전력 학습테이블 설정방법을 설명하는데 참조되는 순서도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 최대전력 학습테이블을 이용한 디멘드 제어방법이 도시된 순서도,

도 6 및 도 7 은 최대전력 학습테이블을 이용한 디멘드 제어 및 그에 따른 전력사용의 변화를 설명하는데 참조되는 화면이 도시된 도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

1: 변전실 2: 전력측정기

3: 디멘드 제어기 10: 원격제어기

20: 실외기 30: 실내기

40: 설비기기

110: 제어부 120: 디멘드 제어부

130: 데이터부 133: 최대전력 학습테이블

Claims (13)

1. 공기조화기의 운전율에 따른 최대 소비전력량에 대한 최대전력 학습테이블을 생성하는 단계;

   목표전력에 대응하는 최대전력을 설정하는 단계;

   상기 최대전력 학습테이블을 이용하여 상기 최대전력에 대응하는 운전율을 설정하는 단계; 및

   상기 운전율에 따라 상기 공기조화기가 운전되도록 제어하는 단계를 포함하는 디멘드 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 공기조화기의 운전율을 0%로부터 단계적으로 증가하면서 각 운전율 별 소비되는 전력량을 측정하여, 일정기간 동안 소비되는 최대전력에 대한 상기 최대전력 학습테이블을 생성하는 것을 특징으로 하는 디멘드 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 최대전력 학습테이블은 공기조화기 이외의 설비기기에 의해 소비되는 전력량을 포함하여, 상기 공기조화기와 상기 설비기기에 의해 일정기간 동안 소비되는 전력에 대한 최대전력으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디멘드 제어방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   전력측정기로부터 입력되는 현재전력에 대응하여 소정시간 후에 대한 기준전력 및, 현재전력에 따른 최대전력에 대한 예상전력을 산출하고, 상기 예상전력 또는 상기 기준전력이 상기 목표전력을 넘지 않도록 상기 최대전력 학습테이블을 이용하여 상기 최대전력에 대응하는 상기 운전율을 설정하는 것을 특징으로 하는 디멘드 제어방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   전력측정기로부터 입력되는 현재전력이 변경되는 경우, 변화량에 대응하여 상기 최대전력 학습테이블을 갱신하는 단계를 더 포함하는 디멘드 제어방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   갱신된 상기 최대전력 학습테이블을 이용하여 상기 공기조화기에 대한 상기 운전율을 재설정하고 상기 공기조화기로 상기 재설정된 운전율을 전송하는 단계를 더 포함하는 디멘드 제어방법.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 현재전력이 증가하는 경우, 증가분에 대응하는 일정기간 동안의 전력량을 산출하여 상기 최대전력 학습테이블의 운전율 별 최대전력을 증가시키고,

   상기 현재전력이 감소하는 경우, 감소분에 대응하는 상기 일정기간 동안의 전력량을 산출하여 상기 최대전력 학습테이블의 운전율 별 최대전력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 디멘드 제어방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 운전율을 상기 공기조화기의 원격제어기로 전송하고,

   상기 원격제어기를 통해 상기 공기조화기에 포함되는 유닛의 운전율이 제어되도록 하는 디멘드 제어방법.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 현재전력에 대한 상기 변화량이 일정 값 이상인 경우, 연결된 설비기기중 적어도 하나에 대하여 랜덤제어, 기 지정된 순서에 따른 제어, 우선순위제어, 순차제어 중 어느 하나를 이용하여 상기 설비기기에 대한 동작을 제어하는 단계를 더 포함하는 디멘드 제어방법.
10. 실내기 및 실외기를 포함한 복수의 유닛이 구비되는 공기조화기;

    상기 공기조화기 외에 전력을 소비하여 동작하는 설비기기;

    상기 공기조화기 및 상기 설비기기에 의해 소비되는 전력량을 측정하는 전력측정기; 및

    설정된 목표전력에 대응하는 최대전력을 설정하고, 기 저장된 최대전력 학습테이블을 바탕으로 상기 최대전력에 대응하는 운전율을 설정하여 상기 공기조화기 의 운전율을 제어하고, 상기 전력측정기로부터 입력되는 현재전력에 대응하여 상기 운전율을 변경하거나 상기 설비기기의 동작을 제어하는 디멘드 제어기를 포함하는 디멘드 제어 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 디멘드 제어기는 상기 공기조화기의 운전율을 0%부터 단계적으로 증가시켜 소비되는 전력량에 따라, 일정기간 동안 소비되는 운전율 별 최대전력을 산출하여 상기 최대전력 학습테이블을 생성하는 디멘드 제어 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 디멘드 제어기는 상기 현재전력에 대응하여 소정시간 후에 대한 기준전력과, 상기 현재전력에 따른 일정기간 동안의 최대전력에 대한 예측전력을 산출하고,

    상기 기준전력 또는 상기 예측전력이 상기 목표전력을 초과하지 않도록 상기 운전율을 설정하고, 상기 설비기기를 제어하는 디멘드 제어 시스템.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 디멘드 제어기는 상기 현재전력이 변경되는 경우 변화량에 대응하여 상기 최대전력 학습테이블의 최대전력값을 증가 또는 감소시켜 갱신하고,

    갱신된 상기 최대전력 학습테이블에 따라 상기 공기조화기에 대한 운전율을 재설정하는 디멘드 제어 시스템.

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