KR20150102550A - 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법 - Google Patents

설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법 Download PDF

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KR20150102550A
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Abstract

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전력량계에 의해 측정된 사용 전력량을 사용자에게 제공하는 경우, 부하의 종류에 따라 보정된 사용 전력량 정보를 제공할 수 있는 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 제1 전력량계 및 상기 부하 그룹별 소비 전력량을 통해 산출된 역률을 근거로 상관 계수를 산출하고, 상기 상관 계수를 상기 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 중앙 제어 장치를 포함하는 설비 제어 시스템을 제공한다.
이상의 본 발명에 따른 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법은, 전력량계에 의해 측정된 사용 전력량을 사용자에게 제공하는 경우, 부하의 종류에 따라 보정된 사용 전력량 정보를 제공할 수 있다.

Description

설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법 {FACILITY CONTROL SYSTEM, CENTRAL CONTROL APPARATUS OF THE SYSTEM AND FACILITY CONTROL METHOD}
본 발명은 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법에 관한 발명으로서, 자세하게는 서로 다른 특성을 가진 부하 그룹의 전력량을 측정하는 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 빌딩은 전력 회사에서 제공되는 3상 4선 식 380V의 전원을 공급받아 가용하며, 전력 회사에서 제공된 전원을 사용처 별로 3상 전원을 그대로 부하에 제공하거나 또는 단상 220V 형태로 전원을 부하에 제공한다.
일 예로, 전력 회사에서 제공된 전력은 여러 구역으로 나누어진 구역별로 냉방, 난방 등 공기 조화를 수행하기 위한 공조기에 분배된다.
도 1은 종래 공조기 그룹과 전력량계 간의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
통상 빌딩에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전력 인입선을 통해 전력 회사로부터 전원이 공급되며, 제2 전력량계(12)는 상기 전력 인입선과 연결되어 일정 시간 동안 부하의 사용 전력량을 측정한다.
이때, 제2 전력량계(12)는 상기 전력 회사에서 한정한 각 빌딩당 허용하는 최대허용 전력치를 표시할 수 있으며, 상기 최대허용 전력치를 초과하면 누진적으로 전기세가 과세되거나 퓨즈(fuse)가 끊어져 빌딩 내로 인가되는 전력을 자동으로 차단할 수도 있다.
제1 전력량계(11a, 11b)는 빌딩에 인입된 전력이 부하 그룹별로 분배 및 공급되어 각 부하 그룹별로 일정 시간 동안 사용한 전력량을 측정한다.
부하 그룹은 제1 전력량계(11a, 11b)와 연결된 적어도 하나의 부하를 포함하며, 이때, 부하는, 일 예로서, 빌딩에서 전력을 사용하는 설비 또는 장비 등을 의미하며, 설비(도 4의 도면부호 200 참조)는 일 예로, 공조기(에어컨, 환기 장치, 팬, 보일러, 냉각탑 등을 포함), 각종 펌프, 조명, 전기기기 등 일 수 있고, 냉각탑 시스템을 설비로 하는 경우, 설비(도 4의 도면부호 300 참조)는 냉각탑, 펌프, 온도 센서 등 일 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 제1 전력량계(11a, 11b)에 연결된 일 부하 그룹은, 일 예로, 하나의 실외기(13a, 13b)에 다수의 실내기(14a, 14b)가 연결된 공조기일 수 있다.
이 경우, 실외기(13a, 13b)는 제2 전력량계(12)를 통해 빌딩 내 인입된 전력에서 분배된 전력에 의해 가동되며, 일정 시간 동안 가동시 소비된 전력 사용량은 제1 전력량계(11a, 11b)에 의해 측정될 수 있다.
따라서, 종래의 중앙 제어 장치(15)는 제1 전력량계(11a, 11b) 및 제2 전력량계(12)에 의해 측정된 사용 전력량을 수신하여, 상기 전력량계에서 측정된 전력량을 감시하였다.
한편, 중앙 제어 장치(15)가 제1 전력량계(11a, 11b)로부터 수신한 각 부하 그룹별 사용 전력량들의 합은 제2 전력량계(12)로부터 수신한 전체 사용 전력량과 같아야 함에도 불구하고, 제1 전력량계(11a, 11b) 각각에 연결된 부하 그룹의 종류가 서로 다른 경우에는, 제1 전력량계(11a, 11b)에 의해 측정된 사용 전력량들의 합은 제2 전력량계(12)에 의해 측정된 전체 사용 전력량과 같지 않고, 오차가 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 필요 기술이 절실히 요구되는 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 바와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 전력량계에 의해 측정된 사용 전력량을 사용자에게 제공하는 경우, 부하의 종류에 따라 보정된 사용 전력량 정보를 제공할 수 있는 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법을 제공하는 데 있다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명은 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 제1 전력량계 및 상기 부하 그룹별 소비 전력량을 통해 산출된 역률을 근거로 상관 계수를 산출하고, 상기 상관 계수를 상기 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 중앙 제어 장치를 포함하는 설비 제어 시스템을 제공한다.
일 실시예에 따라, 적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량을 측정하는 제2 전력량계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 제2 전력량계를 통해 측정된 상기 전체 소비 전력량은, 상기 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량들을 합한 값과 동일한 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00001
여기서, λ는 상관 계수, D는 상기 제2 전력량계를 통해 측정된 상기 전체 소비 전력량과 상기 제1 전력량계를 통해 측정된 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수이다.
일 실시예에 따라, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00002
일 실시예에 따라, 상기 기준 부하 그룹은, 전체 부하 그룹 중 임의의 부하 그룹일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치는, 상기 제1 전력량계 또는 제2 전력량계와 무선 통신으로 데이터를 송수신하는 통신부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치는, 직접 혹은 설비 제어 장치를 통하여 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치는, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하고, 비교 차이에 따라 상기 적어도 하나의 설비 또는 장비의 운전을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 제1 전력량계에 의해 측정된 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량으로부터 산출된 역률을 근거로 상관 계수를 산출하고, 상기 상관 계수를 상기 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치를 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00003
여기서, λ는 상관 계수, D는 제2 전력량계를 통해 측정된 적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량과 상기 제1 전력량계를 통해 측정된 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수이다.
일 실시예에 따라, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00004
일 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치는, 상기 제1 전력량계 또는 제2 전력량계와 무선 통신으로 데이터를 송수신하는 통신부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치는, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기 설정된 기준 전력량과 비교하고, 비교 차이에 따라 알람 신호를 출력하거나, 상기 적어도 하나의 부하의 운전을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 단계, 상기 부하 그룹별 소비 전력량으로부터 역률을 산출하는 단계, 상기 역률을 근거로 상관 계수를 산출하는 단계 및 상기 상관 계수를 상기 측정된 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 단계를 포함하는 설비 제어 방법을 제공한다.
일 실시예에 따라, 적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량을 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 측정된 전체 소비 전력량은, 상기 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량들을 합한 값과 동일한 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따라, 상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00005
여기서, λ는 상관 계수, D는 상기 전체 소비 전력량과 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수이다.
일 실시예에 따라, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은, 하기 수학식에 의해 산출될 수 있다.
Figure pat00006
일 실시예에 따라, 상기 기준 부하 그룹은, 전체 부하 그룹 중 임의의 부하 그룹일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 부하 그룹별 소비 전력량 또는 상기 전체 소비 전력량을 무선 통신으로 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 직접 혹은 설비 제어 장치를 통하여 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하는 단계 및 비교 차이에 따라 상기 적어도 하나의 설비 또는 장비의 운전을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 설비 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
이상의 본 발명에 따른 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법은, 전력량계에 의해 측정된 사용 전력량을 사용자에게 제공하는 경우, 부하의 종류에 따라 보정된 사용 전력량 정보를 제공할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 설비 제어 시스템, 이에 포함된 중앙 제어 장치 및 설비 제어 방법은, 중앙 제어 장치를 통해 부하 또는 부하 그룹에 대한 운전 제어시, 오차에 의해 사용자가 의도하지 않은 제어가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
즉, 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 근거로 설비 또는 장비의 운전을 제어함으로써, 공조기 설비에 대한 제어시 사용자에 쾌적감을 최대한 유지하여 만족도를 높일 수 있다.
도 1은 종래 공조기 그룹과 전력량계 간의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 시스템에서 전력 인입선과 부하 간의 연결 관계의 일 예를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 시스템의 일부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어 장치가 설비 또는 장비와 연결된 구성을 나타낸 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 5b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 설비 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
아래에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구성될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙여 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하고도 명확하게 설명하기로 한다.
제1 실시예
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 시스템의 일부 구성을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 설비 제어 시스템(100)은 제1 전력량계(110), 제2 전력량계(120) 및 중앙 제어 장치(130)를 포함할 수 있다.
제1 전력량계(111 ~ 116)는 빌딩에 인입된 전력이 각각의 부하 그룹별로 분배되어 공급된, 일정 시간 동안의 사용 전력량을 측정한다.
즉, 제1 전력량계(111 ~ 116)는 이에 연결된 부하 그룹(G1 ~ G6)에서 사용 전력량을 측정한다. 이때, 제1 전력량계(111 ~ 116)는 상기 부하 그룹(G1 ~ G6)의 사용 전력량을 유효 전력 이외에도 무효 전력(또는 피상 전력)으로 계량할 수 있고, 나아가 상기 유효 전력 및 무효 전력(또는 피상 전력)을 이용하여 역률(PF; Power Factor)를 산출할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 설비 제어 시스템(100)은 제2 전력량계(120)를 더 포함할 수 있다.
제2 전력량계(120)는 전력 회사로부터 공급된 전원이 빌딩에 인입되도록 전력 인입선에 연결되고, 상기 전력 인입선으로부터 공급된 전력이 그룹 부하별(G1 ~ G6)로 분배되어 공급될 수 있도록 한다.
따라서, 제2 전력량계(120)는 적어도 하나의 부하 그룹(G1 ~ G6) 전체가 소비하는 전체 소비 전력량을 측정한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 시스템에서 전력 인입선과 부하 간의 연결 관계의 일 예를 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 일반적으로 빌딩에는 3상 4선 식 380V의 전원이 공급되고, 단상 220V 형태의 전원을 그룹 부하별로 공급한다.
일 예로, 제2 전력량계(120)의 출력 단자에는 R, S, T, N의 4선이 연결되고, 이로부터 단상 220V의 전원을 각각의 부하 그룹(G1 ~ G6)에 공급하기 위해, N을 기준으로 R, S 및 T 중 어느 하나가 제1 전력량계(111 ~ 116)의 입력 단자에 연결되도록 결선될 수 있다.
즉, 제1 전력량계(111 ~ 116)의 출력단은 부하 그룹(G1 ~ G6)에 전원을 공급하기 위해 어느 하나의 부하 그룹과 전기적으로 연결되며, 일 예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 6개의 제1 전력량계(111 ~ 116)의 입력단 각각은 순차적으로 제2 전력량계(120)의 출력단의 4선 중 S, N / T, N / R, N / N, R / N, S / N, T와 결선될 수 있다.
이때, 제1 전력량계(111 ~ 116)의 수, 또는 제1 전력량계(111 ~ 116)와 제2 전력량계(120) 간의 결선 방법 등은 달리 설계될 수 있으며, 상기와 같은 예시는 본 발명의 권리 범위를 한정하고자 하는 의도는 아니다.
또한, 중앙 제어 장치(130)는 제1 전력량계(110)와 통신 가능하도록 연결되어, 제1 전력량계(111 ~ 116)에 의해 산출된 역률을 수신하거나, 혹은 상기 중앙 제어 장치(130)가 제1 전력량계(111 ~ 116)로부터 유효 전력 및 무효 전력(또는 피상 전력)을 수신하여 역률을 직접 산출할 수 있다.
아울러, 후술하는 바와 같이, 중앙 제어 장치(130)는 상관 계수(λ) 등을 산출하기 위해, 제2 전력량계(120)를 통해 측정된 상기 전체 소비 전력량을 수신할 수도 있다.
중앙 제어 장치(130)는 상기 역률을 근거로 상관 계수(λ)를 산출하고, 상기 상관 계수(λ)를 상기 제1 전력량계(111 ~ 116)에 의해 측정된 부하 그룹(G1 ~ G6)별 소비 전력량에 적용하여 보정한다.
구체적으로, 상관 계수(λ)는 하기 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00007
여기서, D는 제2 전력량계(120)를 통해 산출된 상기 전체 소비 전력량과 제1 전력량계(111 ~ 116)를 통해 측정된 부하 그룹별(G1 ~ G6) 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량(도 2 및 3에 도시한 예시의 경우, n 값은 1 ~ 6의 값이다), l은 상기 부하 그룹의 수(도 2 및 3에 도시한 예시의 경우, l 값은 6이다)이다.
즉, 제2 전력량계(120)를 통해 산출된 상기 전체 소비 전력량과 제1 전력량계(111 ~ 116)를 통해 측정된 부하 그룹별(G1 ~ G6) 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차를 부하 그룹의 소비 전력량과 역률을 근거로 한 비율에 따라 분배하여 보정함으로써, 종래와 달리, 특성이 다른 즉, 역률이 다른 부하 그룹들에게도 분배 공급되된 소비 전력량 산출에 정확도를 향상시킬 수 있다.
그리고, 상관 계수(λ)를 산출하기 위해 이용되는 인자 중, 제1 전력량계(111 ~ 116) 및 제2 전력량계(120)에 측정되어 상관 계수(λ)에 의해 보정되는 부하 그룹의 소비 전력량은 전력량계에서 표시되는 유효전력량(kWh)인 것이 일반적이다.
부하 그룹별(G1 ~ G6) 보정된 소비 전력량은, 상기와 같이 산출된 상관 계수(λ)를 이용하여, 하기 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, Gn는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, Gn′은 보정된 소비 전력량이다.
이와 같이, 본 발명에 따른 설비 제어 시스템(100)은 적어도 하나의 제1 전력량계(111 ~ 116)를 통해 그룹 부하(G1 ~ G6)에 대해 측정된 소비 전력량을 보정함으로써, 상기 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량들의 합은 제2 전력량(120)을 통해 측정된 전체 소비 전력량의 합과 동일하게 되고, 따라서, 빌딩으로 인입되어 부하 그룹들(G1 ~ G6)별로 분배된 소비 전력량 산출에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 중앙 제어 장치(130)는 전술한 바와 같이, 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 통신하기 위하여, 통신부(미도시)를 포함하는 것이 바람직하다.
이때, 중앙 제어 장치(130)의 통신부는 내장되거나 외장될 수 있으며, 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 RS-232, RS-485, USB(Universal Serial Bus), IEEE 1394, Thunderbolt 등과 같은 유선 통신 방식으로 연결되어 데이터 송수신할 수 있으나, 제1 전력량계(111 ~ 116)의 수가 증가하였을 때, 설치가 용이하도록 무선 통신 방식으로 연결되어 데이터 송수신하는 것이 바람직하다.
따라서, 중앙 제어 장치(130)는 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 WLAN(Wireless LAN), Wibro(Wireless broadband), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 방식으로 통신할 수 있다.
제2 실시예
한편, 중앙 제어 장치(130)는 상기 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하고, 비교 차이에 따라 알람 신호를 출력하거나, 적어도 하나의 설비(200) 또는 장치(300)에 직접 혹은 설비 제어 장치(131a, 131b)를 통하여, 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송할 수 있다(도 4 참조).
이때, 부하 그룹(G1 ~ G6)별 소비 전력량이 목표로 한 기준 전력량을 초과하지 않도록, 중앙 제어 장치(130)는 직접 혹은 설비 제어 장치(131a, 131b)를 통해 설비(200) 또는 장비(300)의 운전을 제어(일 예로, 부하가 공조기인 경우, 설정 온도 하강, 운전 모드를 냉난방 모드에서 송풍 모드로 변경, 냉난방 운전 시간을 하향 조정 등)할 수 있다. 이때, 상기 기준 전력량은 사용자 입력에 의해 설정되거나, 바람직하게는 시간대별 혹은 계절별로 동적으로 설정되도록 스케줄링될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 중앙 제어 장치(130)가 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량을 근거로 설비(200) 또는 장비(300)의 운전을 제어함으로써, 소비 전력량 오측정에 따른 제어를 방지함으로써, 공조기 부하에 대한 제어시 사용자에 쾌적감을 최대한 유지하여 만족도를 높일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 중앙 제어 장치(130)는 상기 비교 결과에 따라 알람 신호를 디스플레이 수단 또는 스피커 등에 전달하여, 부하 그룹(G1 ~ G6)의 사용 전력량이 기준 전력량을 초과하였음을 사용자에게 경고할 수 있다. 이때, 중앙 제어 장치(130)는 경고와 별도로 혹은 경고와 이와 동시에, 설비(200) 또는 장비(300)를 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어 장치가 설비 또는 장비와 연결된 구성을 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 중앙 제어 장치(130)는, 건물 전체의 상황을 종합적으로 제어 및/또는 감시할 수 있고, 상기 설비들(200), 예를 들어 기계설비, 조명, 전력, 출입통제, 방재, 주차관리, 시설관리 등을 제어 및/또는 감시하기 위한 별도의 단말기들을 구비할 수도 있다.
본 실시예에 따라, 상기 중앙 제어 장치(130)는, 적어도 하나의 설비(200) 또는 장비(300)와, 상기 설비(200) 또는 장비(300)에 대한 하나 이상의 관제점을 등록하고, 상기 관제점을 이용하여 상기 설비를 관제할 수 있다.
상기 중앙 제어 장치(130)는 상기 관제점을 통해 상기 설비(200) 또는 장비(300)를 운전하는 관제 프로그램을 포함하고, 상기 관제 프로그램을 이용하여 상기 설비들(200) 또는 장비들(300)을 제어 및/또는 감시할 수 있다.
일 예로, 설비(200)가 공조기인 경우, 중앙 제어 장치(130)는 실외기 또는 실내기의 가동 여부, 운전 모드, 온도, 습도, 풍속, 풍향 등과 같은 상태를 디스플레이부를 통해 출력하거나, 사용자에 의한 입력에 의해 실외기 또는 실내기가 제어되도록 제어 명령을 실외기 또는 실내기에 전송할 수 있다.
상기 중앙 제어 장치(130)는 상기 관제점의 적어도 일부를 등록하여 생성되는 적어도 하나의 스테이션(또는 "가상의 서버")을 구비하고, 상기 각 스테이션은 사용자 입력을 통해 입력된 제어명령에 따라 등록된 일부 관제점에 대한 설비를 관제하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 상기 중앙 제어 장치(130)는, 건물 전체의 상황을 종합적으로 제어 및/또는 감시하는 장치로서, 상기 설비들(200), 예를 들어 기계설비, 조명, 전력, 출입통제, 방재, 주차관리, 시설관리 등을 위한 별도의 단말기들을 구비할 수 있다.
또한, 상기 중앙 제어 장치(130)는, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)와 네트워크 통신을 통해 서로 정보를 공유하고, 관제점을 통해 상기 설비(200) 또는 이에 포함된 장비들(300)을 제어 또는 감시하는 자동화 서버일 수 있다.
설비 제어 장치(131a, 131b)는, 상기 중앙 제어 장치(130)와 상기 적어도 하나의 설비(200) 사이에 위치하고, 상기 중앙 제어 장치(130)로부터 수신되는 관제 프로그램을 실행할 수 있다.
상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는, 설비들(200)을 제어하는 직접 제어기(DDC; Direct Digital Controller 또는 PLC; Programmable Logic Controller)일 수 있다.
또한, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는, 상기 중앙 제어 장치(130)와 서로 통신하여 정보를 교환하고, 상기 관제 프로그램 또는 상기 관제 프로그램에 따른 제어 명령을 수신하여 실행함으로써 상기 설비(200) 또는 장비(300)를 제어할 수 있다.
또한, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는, 상기 설비(200)에 구비된 하나 이상의 장비(300), 예를 들어 각각의 센서 및 조작 기기들에 설정된 관제점을 통해 건물 내 설비들의 제어 출력 및 상태 변화 등과 같은 설비관련 정보를 기록하거나 저장할 수 있다.
상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는, 예를 들어, 상기 관제 프로그램에 따라 상기 설비(200) 또는 장비(300)를 제어 또는 감시하는 마이크로 컴퓨터일 수 있다. 다시 말해, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는 통신 네트워크를 통해 상기 중앙 제어 장치(130)와 연결되어, 필요한 정보를 서로 송수신하고, 그에 따라, 건물 내에 설치된 공조 및 기타 설비에 대한 각 관제점들을 감시 또는 제어하며, 상기 각 관제점들에 내장된 함수를 이용하여 설비(200) 또는 장비(300)의 입출력 신호를 직접 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는, 상기 중앙 제어 장치(130)와 상기 하나 이상의 설비(200) 사이에 연결되어서 관제 프로그램 또는 상기 관제 프로그램에 따른 제어 명령을 수신하여, 이를 실행할 수 있다.
그리고 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)는 그 실행 결과를 상기 중앙 제어 장치(130)에 전송할 수 있다. 이를 위해, 상기 중앙 제어 장치(130)는, 상기 관제 프로그램 또는 상기 관제 프로그램에 따른 제어 명령을 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)에 전송하고, 상기 설비 제어 장치(131a, 131b)로부터 상기 관제 프로그램 또는 상기 관제 프로그램에 따른 제어 명령에 따른 실행 결과를 수신하는 수단으로 통신부를 구비할 수 있다.
설비 제어 방법
도 5A는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 5A에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 설비 제어 방법은, 제1 전력량계가 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 단계(S110), 중앙 제어 장치 또는 제1 전력량계가 상기 부하 그룹별 소비 전력량으로부터 역률을 산출하는 단계(S120), 상기 중앙 제어 장치가 상기 역률을 근거로 상관 계수를 산출하는 단계(S130) 및 상기 중앙 제어 장치가 상기 상관 계수를 상기 측정된 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 단계(S140)를 포함한다.
또한, 도 5B는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 설비 제어 방법에 대한 단계별 흐름도이다.
도 5B에 도시한 바와 같이, 제2 전력량계가 적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량을 측정하는 단계(S101), 중앙 제어 장치가 제1 및 제2 전력량계로부터 측정된 소비 전력량을 수신하는 단계(S111), 상기 중앙 제어 장치가 부하 그룹별 보정된 소비 전략량을 기준 전력량과 비교하는 단계(S150) 및 비교 차이에 따라 알람 신호를 출력하거나, 적어도 하나의 부하의 운전을 제어하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.
도 5B의 일부 단계는 도 5A의 각 단계와 중복되므로, 중복되는 설명을 생략하기 위해, 도 5B를 참조하여, 이하 각 단계별로 설명하되, 앞선 설명과 중복되는 부분은 그에 갈음하고, 자세한 설명은 생략하기로 한다.
먼저, 제1 전력량계(111 ~ 116)는 빌딩에 인입된 전력이 부하 그룹별로 분배되어, 각 각 부하 그룹별로 일정 시간 동안 사용한 전력량을 측정하고(S110), 제2 전력량계(120)는 적어도 하나의 부하 그룹(G1 ~ G6) 전체가 소비하는 전체 소비 전력량을 측정한다(S101).
도 5B는 S110 단계가 S101 단계 이후의 단계임을 도시하고 있으나, 그 순서를 한정하고자 하는 의도는 아니며, S110 단계 이후에 S101 단계가 수행되더라도 무방하다.
전술한 바와 같이, 제1 전력량계(111 ~ 116)는 제2 전력량계(120)를 거쳐 각각의 부하 그룹(G1 ~ G6)별로 분배되어 공급된 전력의 소비량을 측정한다.
또한, 제2 전력량계(120)는 전력 회사로부터 공급된 전원이 빌딩에 인입되도록 전력 인입선에 연결되고, 상기 전력 인입선으로부터 공급된 전력이 그룹 부하별(G1 ~ G6)로 분배되어 공급될 수 있도록 하되, 부하 그룹(G1 ~ G6) 전체가 소비하는 전력량을 측정한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 제어 장치(130)는 통신부(미도시)를 포함하여, 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 통신할 수 있다(S111).
이때, 중앙 제어 장치(130)의 통신부는 내장되거나 외장될 수 있으며, 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 RS-232, RS-485, USB(Universal Serial Bus), IEEE 1394, Thunderbolt 등과 같은 유선 통신 방식으로 연결되어 데이터 송수신할 수 있으나, 제1 전력량계(111 ~ 116)의 수가 증가하였을 때, 설치가 용이하도록 무선 통신 방식으로 연결되어 데이터 송수신하는 것이 바람직하다.
따라서, 중앙 제어 장치(130)는 제1 전력량계(111 ~ 116) 및/또는 제2 전력량계(120)와 WLAN(Wireless LAN), Wibro(Wireless broadband), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등의 방식으로 통신할 수 있다.
또한, 중앙 제어 장치(130)는 제1 전력량계(110)와 통신 가능하도록 연결되어, 제1 전력량계(111 ~ 116)에 의해 산출된 역률을 수신하거나, 혹은 제1 전력량계(111 ~ 116)로부터 유효 전력 및 무효 전력(또는 피상 전력)을 수신하여 역률을 직접 산출할 수 있다(S120).
유효 전력 및 무효 전력(또는 피상 전력)으로부터 역률을 산출하는 방법은 공지의 다양한 방법에 의해 산출될 수 있으며, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 중앙 제어 장치(130)는 상기 역률을 근거로 상관 계수(λ)를 산출한다(S130).
구체적으로, 상관 계수(λ)는 상기 수학식 1을 통해 산출될 수 있다.
즉, 제2 전력량계(120)를 통해 산출된 상기 전체 소비 전력량과 제1 전력량계(111 ~ 116)를 통해 측정된 부하 그룹별(G1 ~ G6) 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차를 부하 그룹의 소비 전력량과 역률을 근거로 한 비율에 따라 분배하여 보정함으로써, 종래와 달리, 특성이 다른 즉, 역률이 다른 부하 그룹들에게도 분배 공급되었던 소비 전력량 산출에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 중앙 제어 장치(130)는 상기 상관 계수(λ)를 상기 제1 전력량계(111 ~ 116)에 의해 측정된 부하 그룹(G1 ~ G6)별 소비 전력량에 적용하여 보정한다(S140).
따라서, 부하 그룹별(G1 ~ G6) 보정된 소비 전력량은, 상기와 같이 산출된 상관 계수(λ)를 이용하여, 상기 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 설비 제어 시스템(100)은 적어도 하나의 제1 전력량계(111 ~ 116)를 통해 그룹 부하(G1 ~ G6)에 대해 측정된 소비 전력량을 보정함으로써, 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량들의 합은 제2 전력량(120)을 통해 측정된 전체 소비 전력량의 합과 동일하게 되고, 따라서, 빌딩으로 인입되어 부하 그룹들(G1 ~ G6)별로 분배된 소비 전력량 산출에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
한편, 중앙 제어 장치(130)는 상기 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교할 수 있다(S150).
이에 따라, 중앙 제어 장치(130)는 상기 비교 차이에 따라 알람 신호를 출력하거나, 적어도 하나의 설비(200) 또는 장치(300)에 직접 혹은 설비 제어 장치(131a, 131b)를 통하여, 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송할 수 있다(S160).
즉, 부하 그룹(G1 ~ G6)별 소비 전력량이 목표로 한 기준 전력량을 초과한 경우에는, 중앙 제어 장치(130)가 상기 부하 그룹(G1 ~ G6)별 소비 전력량이 기준 전력량을 초과하지 않도록, 직접 혹은 설비 제어 장치(131a, 131b)를 통해 설비(200) 또는 장비(300)의 운전을 제어(일 예로, 부하가 공조기인 경우, 설정 온도 하강, 운전 모드를 냉난방 모드에서 송풍 모드로 변경, 냉난방 운전 시간을 하향 조정 등)할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 중앙 제어 장치(130)가 부하 그룹(G1 ~ G6)별 보정된 소비 전력량을 근거로 설비(200) 또는 장비(300)의 운전을 제어함으로써, 소비 전력량 오측정에 따른 제어를 방지함으로써, 공조기 부하에 대한 제어시 사용자에 쾌적감을 최대한 유지하여 만족도를 높일 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 중앙 제어 장치(130)는 상기 비교 결과에 따라 알람 신호를 디스플레이 수단 또는 스피커 등에 전달하여, 부하 그룹(G1 ~ G6)의 사용 전력량이 기준 전력량을 초과하였음을 사용자에게 경고할 수 있고, 경고와 별도로 혹은 경고와 이와 동시에, 설비(200) 또는 장비(300)를 제어할 수 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록매체
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 설비 제어 방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당 업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크, 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상 및 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
10, 100: 설비 제어 시스템 11a, 11b, 111~116: 제1 전력계
12, 120: 제2 전력계 13a, 13b: 실외기
14a, 14b: 실내기 15, 130: 중앙 제어 장치
131a, 131b: 설비 제어 장치 200: 설비
300: 장비

Claims (22)

  1. 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 제1 전력량계; 및
    상기 부하 그룹별 소비 전력량을 통해 산출된 역률을 근거로 상관 계수를 산출하고, 상기 상관 계수를 상기 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 중앙 제어 장치;
    를 포함하는 설비 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량을 측정하는 제2 전력량계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 전력량계를 통해 측정된 상기 전체 소비 전력량은,
    상기 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량들을 합한 값과 동일한 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출되고,
    Figure pat00009

    여기서, λ는 상관 계수, D는 상기 제2 전력량계를 통해 측정된 상기 전체 소비 전력량과 상기 제1 전력량계를 통해 측정된 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수인 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은,
    Figure pat00010

    상기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는,
    상기 제1 전력량계 또는 제2 전력량계와 무선 통신으로 데이터를 송수신하는 통신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는,
    직접 혹은 설비 제어 장치를 통하여 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하고, 비교 차이에 따라 상기 적어도 하나의 설비 또는 장비의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 시스템.
  9. 제1 전력량계에 의해 측정된 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량으로부터 산출된 역률을 근거로 상관 계수를 산출하고, 상기 상관 계수를 상기 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출되고,
    Figure pat00011

    여기서, λ는 상관 계수, D는 제2 전력량계를 통해 측정된 적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량과 상기 제1 전력량계를 통해 측정된 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수인 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은,
    Figure pat00012

    상기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는,
    상기 제1 전력량계 또는 제2 전력량계와 무선 통신으로 데이터를 송수신하는 통신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 제어 장치는,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하고, 비교 차이에 따라 알람 신호를 출력하거나, 상기 적어도 하나의 부하의 운전을 제어하는 것을 특징으로 하는 설비의 중앙 제어 장치.
  14. 적어도 하나의 설비 또는 장비에 대한 부하 그룹별 소비 전력량을 측정하는 단계;
    상기 부하 그룹별 소비 전력량으로부터 역률을 산출하는 단계;
    상기 역률을 근거로 상관 계수를 산출하는 단계; 및
    상기 상관 계수를 상기 측정된 부하 그룹별 소비 전력량에 적용하여 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 산출하는 단계;
    를 포함하는 설비 제어 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 부하 그룹이 소비하는 전체 소비 전력량을 측정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 측정된 전체 소비 전력량은,
    상기 부하 그룹 간 부하의 종류와 무관하게, 상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량들을 합한 값과 동일한 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 상관 계수는, 하기 수학식에 의해 산출되고,
    Figure pat00013

    여기서, λ는 상관 계수, D는 상기 전체 소비 전력량과 상기 부하 그룹별 소비 전력량들을 합한 값 간의 오차, Gk는 상기 부하 그룹의 소비 전력량, l은 상기 부하 그룹의 수인 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량은,
    Figure pat00014

    상기 수학식에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 부하 그룹별 소비 전력량 또는 상기 전체 소비 전력량을 무선 통신으로 수신하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    직접 혹은 설비 제어 장치를 통하여 상기 부하 그룹에 속한 적어도 하나의 설비 또는 장비에 제어 명령을 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 부하 그룹별 보정된 소비 전력량을 기준 전력량과 비교하는 단계; 및
    비교 차이에 따라 상기 적어도 하나의 설비 또는 장비의 운전을 제어하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비 제어 방법.
  22. 제 15 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 상기 설비 제어 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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