KR20160010793A - 전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템 - Google Patents

Abstract

전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템이 제공된다. 본 전력 관리 방법에 따르면, 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하고, 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하며, 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출할 수 있게 되어, 여러 소비패턴을 가지는 가전 기기에 대한 전력 분석을 패턴 분석을 통해 처리할 수 있게 되어, 전력 사용 장치 검출의 복잡도를 낮추고 정확도를 높일 수 있게 된다.

Description

전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템{Power management method and power management system applying the same}

본 발명은 전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 비접촉식 전력 식별 기술을 이용한 전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템에 관한 것이다.

스마트그리드의 발전과 더불어 전력사용의 최적화를 위해 개별 기기마다 전력사용량을 측정하기 위핸 스마트 플러그에 대한 기술개발 및 확산사업이 추진되고 있다. 그러나 개별기기 혹은 단자마다 전력을 측정하기 위한 추가적인 회로와 측정된 정보를 전달하는 통신모듈에 소비되는 추가적인 소비전력량이 증대된다는 점이 단점으로 작용할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 NILM(Non Instruction Line Monitoring)기술이 제안되었으며, 이를 간단히 설명하면 전력총량정보(전압,전류)분석을 통해 가전내 개별기기의 사용여부, 전력사용량을 식별하는 기술을 말한다. 전력추산과 각 가전기기의 ON/OFF검출을 위한 NILM은 입력되는 전류의 THD(Total Harmonic Distortion), PF(Power Factor), Active/ Reactive Power, 소모전력의 시변화량등의 정보를 이용한다. 이 방식의 장점을 개별 기기마다 추가적인 회로를 설치 않아도 된다는 점과 공급 및 생산되는 전력을 한 개의 인입단에서 관리하므로 각 기기와의 통신을 위한 추가모듈이 필요하지 않다는 것이다. 하지만, NILM은 모터와 전열기 같이 사용전력의 특징이 뚜렷한 기기의 검출과 측정은 용이한 반면 PFC(Power Factor Correction) 가 적용된 기기의 경우, PF, THD등의 전력사용이 사라져 정확한 특징추출 및 검출이 어렵다는 단점이 있다.

이에 따라, 전력 사용량을 이용하여 개별 장치를 더욱 정확하게 추출하기 위한 방안의 모색이 요청된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하고, 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하며, 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 특정 그룹의 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 전력 관리 방법은, 상기 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하는 단계; 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 결정 단계는, 상기 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제1 패턴으로 결정할 수도 있다.

또한, 상기 추출 단계는, 상기 제1 패턴에 대응되는 장치들 중 상기 특정 전력값의 크기에 대응되는 장치를 추출함으로써, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출할 수도 있다.

그리고, 상기 결정 단계는, 상기 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제2 패턴으로 결정할 수도 있다.

또한, 상기 추출 단계는, 전력 사용량 단계의 개수 및 단계별 전력값의 크기 정보를 이용하여, 상기 제2 패턴에 대응되는 장치들 중 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출할 수도 있다.

그리고, 상기 결정 단계는, 상기 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제3 패턴으로 결정할 수도 있다.

또한, 상기 추출 단계는, 상기 제3 패턴에 대응되는 장치들 중 상기 특정 전력값의 크기에 대응되는 장치를 추출함으로써, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출할 수도 있다.

그리고, 상기 특정 그룹에 포함된 장치들 각각에 대해 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초한 사용 전력 패턴에 대한 데이터베이스를 구축하는 단계;를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 데이터베이스 구축 단계는, 상기 특정 그룹에 포함된 장치들 중 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 제3 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화하는 단계; 상기 제3 패턴에 해당되는 장치들의 파악이 완료되면, 상기 특정 그룹에 포함된 장치들 중 상기 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태의 제1 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화하는 단계; 및 상기 제1 패턴에 해당되는 장치들의 파악이 완료되면, 상기 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어나는 형태의 제2 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화 하는 단계;를 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른, 특정 그룹의 전력을 관리하는 전력 관리 시스템은, 상기 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하는 전력 모니터링부; 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하는 전력 패턴 결정부; 및 상기 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 전력 관리부;를 포함한다.

본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하고, 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하며, 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 전력 관리 방법 및 이를 적용한 전력 관리 시스템을 제공할 수 있게 되어, 여러 소비패턴을 가지는 가전 기기에 대한 전력 분석을 패턴 분석을 통해 처리할 수 있게 되어, 전력 사용 장치 검출의 복잡도를 낮추고 정확도를 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 관리 시스템의 구성을 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 관리 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제2 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제3 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 관리 시스템(100)의 구성을 도시한 블럭도이다. 전력 관리 시스템(100)은 특정 그룹의 사용 전력과 관련한 전반적인 사항을 모니터링 및 관리한다. 여기에서, 특정 그룹은 전력 사용의 한 단위가 되는 그룹을 나타내는 것으로, 예를 들면 가정, 빌딩, 회사 등을 나타낸다. 구체적으로, 전력 관리 시스템(100)은 특정 그룹의 총 전력 사용량의 변화를 기초로 하여, 현재 전력을 사용 중인 장치를 파악하고, 장치별 전력 사용량을 관리하게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 전력 관리 시스템(100)은 전력 모니터링부(110), 전력 패턴 결정부(120) 및 전력 관리부(130)를 포함한다.

전력 모니터링부(110)는 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링한다. 전력 모니터링부(110)는 전력 사용량을 측정하는 미터기로부터 전력 사용 정보를 수신할 수도 있다.

전력 패턴 결정부(120)는 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정한다. 구체적으로, 전력 패턴 결정부(120)는 특정 기간동안 모니터링된 사용 전력량 정보를 기반으로 전력량의 변화 형태를 파악하고, 이를 바탕으로 전력 패턴을 결정하게 된다.

여기에서, 전력 패턴은 전력량의 변화에 따라 제1 패턴, 제2 패턴, 및 제3 패턴으로 분류된다.

제1 패턴은 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태를 나타낸다. 제1 패턴의 형태는 도 3에 그 예시가 도시되어 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 패턴의 경우, 일정 전력이 사용과 비사용이 반복되어 나타나게 된다. 전력 사용량의 변화가 제1 패턴에 해당되는 장치로는 TV, 조명기기 등이 될 수 있다.

제2 패턴은 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어나는 형태를 나타낸다. 제2 패턴의 형태는 도 4에 그 예시가 도시되어 있다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제2 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 패턴의 경우, 전력 사용량이 단계적으로 계단식 변화가 일어나게 되며, 이에 해당되는 장치는 사용 상태에 따라 전력 사용량이 달라지는 장치가 된다. 따라서, 전력 사용량의 변화가 제2 패턴에 해당되는 장치로는 컴퓨터, 선풍기, 셋톱박스, 전열기, 보일러 등이 될 수도 있다.

제3 패턴은 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 패턴을 나타낸다. 제3 패턴의 형태는 도 5에 그 예시가 도시되어 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 제3 패턴에 해당되는 전력 사용량 변화 형태의 일 예를 도시한 그래프이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제3 패턴의 경우, 전력 사용량이 일정하게 유지되는 형태로, 이에 해당되는 장치는 거의 켜져있는 상태가 유지되는 장치가 된다. 따라서, 전력 사용량의 변화가 제3 패턴에 해당되는 장치로는 냉장고, 액세스 포인트(AP) 등이 될 수도 있다.

전력 관리부(130)는 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하게 된다. 그리고, 전력 관리부(130)는 추출된 장치 정보, 사용한 전력량 정보 및 해당 특정 기간 정보를 매칭하여 저장 및 관리하게 된다.

이와 같은 구조의 전력 관리 시스템(100)은 사용 전력량의 패턴을 분석하여 전력을 사용한 장치를 파악할 수 있게 되어, 장치별 전력 사용량을 쉽게 기록 및 관리할 수 있게 된다.

이하에서는, 전력 관리 방법에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 전력 관리 시스템(100)에 의한 전력 관리 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

먼저, 전력 관리 시스템(100)은 특정 그룹에 포함된 장치들 각각에 대해 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초한 사용 전력 패턴에 대한 데이터베이스를 구축한다(S210). 이와 같은 과정은 사용자의 관련 정보 입력 및 전력 관리 시스템(100)의 학습 알고리즘 과정에 의해 수행된다.

구체적으로, 전력 관리 시스템(100)는 특정 그룹에 포함된 장치들 중 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 제3 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화한다. 여기에서, 제3 패턴에 해당되는 장치들의 정보는 장치종류, 모델명, 제조회사, 및 단위시간당 소모 전력량을 포함할 수도 있다. 제3 패턴에 해당되는 장치에 대한 정보는 사용자에 의해 입력될 수도 있고 전력 관리 시스템(100)의 학습에 의해 추출될 수도 있다. 제3 패턴에 해당되는 장치는 비교적 쉽게 파악할 수 있기 때문에, 전력 관리 시스템(100)은 우선적으로 제3 패턴에 해당되는 장치의 정보를 파악 및 데이터베이스화하게 된다.

그 다음, 전력 관리 시스템(100)은 제3 패턴에 해당되는 장치들의 파악이 완료되면, 특정 그룹에 포함된 장치들 중 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태의 제1 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화한다. 여기에서, 제1 패턴에 해당되는 장치들의 정보는 장치종류, 모델명, 제조회사, 사용 시간대, 단위시간당 소모 전력량을 포함할 수도 있다. 제1 패턴에 해당되는 장치에 대한 정보는 사용자에 의해 입력될 수도 있고 전력 관리 시스템(100)의 학습에 의해 추출될 수도 있다. 또한, 제1 패턴에 해당되는 장치에 대한 사용 여부는 별도의 센서(예를 들어, 빛 감지 센서, 적외선 감지 센서)를 통해 파악될 수도 있다. 제1 패턴에 해당되는 장치는 사용/미사용이 반복되기 때문에 센서를 이용하여 사용여부를 파악하게 되는 것이다. 이와 같은 과정을 통해, 전력 관리 시스템(100)은 제1 패턴에 해당되는 장치의 정보를 파악 및 데이터베이스화하게 된다.

전력 관리 시스템(100)은 제3 패턴 및 제1 패턴에 해당되는 장치들의 파악이 완료되면, 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어나는 형태의 제2 패턴에 해당되는 장치들을 파악하여 관련 정보를 데이터베이스화 하게 된다. 여기에서, 제2 패턴에 해당되는 장치들의 정보는 장치종류, 모델명, 제조회사, 사용 시간대, 단계의 개수, 단계별 단위시간당 소모 전력량을 포함할 수도 있다. 제2 패턴에 해당되는 장치에 대한 정보는 사용자에 의해 입력될 수도 있고 전력 관리 시스템(100)의 학습에 의해 추출될 수도 있다. 또한, 제2 패턴에 해당되는 장치는 다양하기 때문에, 전력 관리 시스템(100)은 NILM(Non Instruction Line Monitoring) 기술을 이용하여 제2 패턴에 해당되는 장치를 파악하고 관련 정보를 데이터베이스화하는 과정을 반복 및 학습하게 된다.

이와 같은 과정을 통해, 전력 관리 시스템(100)은 제1 패턴, 제2 패턴 및 제3 패턴에 해당되는 장치들을 분류하고 관련 정보를 저장한 데이터베이스를 구축할 수 있게 된다.

그 후에, 전력 관리 시스템(100)은 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링한다(S220). 그리고, 전력 관리 시스템(100)은 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하게 된다(S230)

구체적으로, 전력 관리 시스템(100)은 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 사용 전력 패턴을 제1 패턴으로 결정한다. 그리고, 전력 관리 시스템(100)은 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 사용 전력 패턴을 제2 패턴으로 결정한다. 또한, 전력 관리 시스템(100)은 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 사용 전력 패턴을 제3 패턴으로 결정하게 된다.

그 다음, 전력 관리 시스템(100)은 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출한다(S240).

구체적으로, 전력 관리 시스템(100)은 사용 전력 패턴이 제1 패턴으로 결정된 경우, 데이터베이스를 이용하여 제1 패턴에 대응되는 장치들 중 특정 전력값의 크기에 대응되는 장치를 추출함으로써, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하게 된다.

또한, 전력 관리 시스템(100)은 사용 전력 패턴이 제2 패턴으로 결정된 경우, 데이터베이스를 이용하여 전력 사용량 단계의 개수 및 단계별 전력값의 크기 정보를 이용하여, 제2 패턴에 대응되는 장치들 중 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하게 된다.

그리고, 전력 관리 시스템(100)은 사용 전력 패턴이 제3 패턴으로 결정된 경우, 데이터베이스를 이용하여 제3 패턴에 대응되는 장치들 중 특정 전력값의 크기에 대응되는 장치를 추출함으로써, 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하게 된다.

이와 같은 과정을 통해, 전력 관리 시스템(100)은 특정 기간동안 전력을 사용한 장치를 추출할 수 있게 되고, 해당 장치가 사용한 전력량을 기록하여 모니터링 및 관리할 수 있게 된다.

이를 통해, 전력 관리 시스템(100)은 여러 소비패턴을 가지는 가전 기기등 과 같은 장치에 대한 전력 분석을 패턴 분석을 통해 처리할 수 있게 되어, 전력 사용 장치 검출의 복잡도를 낮추고 정확도를 높일 수 있게 된다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 전력 관리 시스템 110 : 전력 모니터링부
120 : 전력 패턴 결정부 130 : 전력 관리부

Claims (6)

1. 특정 그룹의 전력을 관리하는 전력 관리 시스템의 전력 관리 방법에 있어서,
   상기 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하는 단계;
   특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하는 단계; 및
   상기 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 단계;를 포함하는 전력 관리 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 결정 단계는,
   상기 특정 기간 동안 특정 전력값의 사용과 미사용이 반복적으로 일어나는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제1 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 결정 단계는,
   상기 특정 기간 동안 전력 사용량이 단계적으로 변화하는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제2 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 결정 단계는,
   상기 특정 기간 동안 특정 전력값이 일정하게 유지되는 형태의 사용 전력량 변화가 일어난 경우, 상기 사용 전력 패턴을 제3 패턴으로 결정하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 특정 그룹에 포함된 장치들 각각에 대해 특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초한 사용 전력 패턴에 대한 데이터베이스를 구축하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 관리 방법.
   
6. 특정 그룹의 전력을 관리하는 전력 관리 시스템에 있어서,
   상기 특정 그룹의 사용 전력량을 모니터링하는 전력 모니터링부;
   특정 기간 동안의 사용 전력량의 변화에 기초하여 사용 전력 패턴을 결정하는 전력 패턴 결정부; 및
   상기 결정된 사용 전력 패턴을 이용하여, 상기 특정 기간 동안 해당 전력을 사용한 장치를 추출하는 전력 관리부;를 포함하는 전력 관리 시스템.
   

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