KR20160076927A - 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지관리 시스템(Energy Management System: EMS)이 가능한 한 에너지를 스스로 내지 능동적으로 관리하고 절감 할 수 있도록 하며, 동시에 에너지 사용 또는 관리와 관련된 당사자들에게는 전력을 비롯한 에너지를 사용하는 과정에서 전력 사용량이나 비용상황을 간편하면서도 신속 정확히 파악할 수 있도록 하여, 전력사용 또는 절감 목표의 수립과 목표달성을 위한 절감관리를 원활히 수행할 수 있도록 전력사용 및 목표관리 상황을 제시해 주기 위한 기술이다. 보다 상세하게는 섹터그래프를 시계형태로 취합한 차트를 그 형태속성(shape attribute)값으로 갖는 노드(Node)들로 구성된 나무자료구조(Tree Data Structure)를 생성하고, 생성한 나무자료구조를 ECO Tree라 하며, 상기 ECO Tree를 활용하여, 에너지 관리자들에게 전력을 비롯한 에너지를 관리하고 절감하려고 설정하는 시한 즉 관리시한 내에서, 경과되는 시간동안 사용한 전력량의 목표 대비 절감 또는 초과 여부와, 현재의 전력 사용 상황과, 관리시한까지의 남은 시간동안 사용할 것으로 예상되는 전력량과, 관리시한이 끝나는 시점에서의 목표달성 가능성 여부를 집약하고 시각화하여, 진행하는 시간을 따라 명료하게 제시해 줄 수 있고, 상기 ECO Tree 및 ECO Tree 내의 각 노드를 대상으로 정의하는 다양한 연산이나 조작(Operation)을 통하여 에너지 관리자들에게 에너지사용상황의 판단, 분석 및 필요한 조치를 내릴 수 있는 유용한 수단을 제공해 줄 수 있을 뿐만 아니라, EMS 자신도 스스로 내지 능동적으로 전력을 관리하고 절감해 나갈 수 있도록 하는 EMS 구축 기반기술이다.

Description

섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리시스템{Energy Management System Based on Sector Graphs Organized in Watch-like Fashion and Tree Data Structure}

본 발명은 에너지관리 시스템(Energy Management System: EMS)이 가능한 한 에너지를 스스로 내지 능동적으로 관리하고 절감 할 수 있도록 하며, 동시에 에너지 사용 또는 관리와 관련된 당사자(이하 “에너지 관리자”로 설명)들에게는 전력을 비롯한 에너지(이하 “전력”으로 설명)를 사용하는 과정에서 전력 사용량이나 비용(이하 “전력사용량 ” 으로 설명) 상황을 간편하면서도 신속 정확히 파악할 수 있도록 하여, 전력사용 또는 절감 목표의 수립과 목표달성을 위한 절감관리를 원활히 수행할 수 있도록 전력사용 및 목표관리 상황을 제시해 주기 위한 기술이다. 보다 상세하게는 관찰 또는 관리하려는 수용가 전체 전력과 각 부문내지 부서별 및 개별 부하들의 현재 순시 전력사용상황은 물론 관리목표로 설정한 시한 또는 기간(이하 “관리시한”)의 시작부터 현시점까지의 목표대비 절감 또는 과다 사용 여부와, 설정한 목표시한에서의 예상 사용량 및 목표달성 가능성 여부와, 목표에 도움이 되는 부가정보 들을 체계적으로 수집, 저장 및 가공하여 현재와 과거 및 미래의 예측 상황들을 시계형태의 차트(chart)로 취합하여 진행되는 시간에 따라 모니터 화면에 집약해 나타내 주고, 상기 차트를 형태 속성(Shape Attribute)으로 갖는 노드(Node)들로 구성되는 나무 자료구조(Tree Data Structure)를 생성하여 에너지 사용상황에 파악과 목표관리에 활용하는 에너지관리시스템의 구축 기반기술이다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 종래의 통상적인 에너지관리시스템(EMS) 구축기술과 최대수요전력제어 기술, 그리고 본 발명의 출원인이 기 특허를 등록한 바 있는 부채꼴그래프기반의 건축물 및 플랜트 설비운영상태 감시기술(등록번호: 특허 제 12332640호) 과 공간분할기반 지능자율 에너지절감방법 및 시스템(등록번호: 특허 제 10-1233267호) 과, 현재 특허를 출원중인 양방향 조율 및 순차 보상 기반 최대수요전력관리 방법 및 시스템(출원 제 10-2014-0017615) 및 양방향 조율 기반 공장 부하관리 장치 및 방법(출원 제 10-2014-0062463) 기술들을 들 수 있다.

현재 전 세계적으로도 EMS 구축기술은 태동단계에 진입한 것으로 평가되고 있다 (2014 에너지관리공단(KEMCO) ESS & EMS 에너지 정책성과 포럼(2014.12.01 서울 교육문화회관). 이러한 현 기술수준은 에너지를 스스로 절감 할 수 있는 기능이 없거나 매우 제한적이며 주로 에너지사용상황의 모니터링 내지 리포트 기능만을 제시해 주는 기 구축사례로 보고되는 대부분의 EMS들에게서도 잘 나타나 있다. 특히 공장에너지 관리시스템(Factory Energy Management System: FEMS)의 경우에는 에너지를 절감하는 과정에서 설비나 공장이 안전하게 운영되고 안정운영여부가 모니터링 내지 확인될 수 있어야 하므로 그 구축을 더욱 어렵게 하고 있다. 따라서 EMS가 에너지를 체계적으로 관리하고 스스로 내지 능동적으로 절감하며 EMS자신의 절감능력도 계속해서 증대시켜갈 수 있는 기술은 아직까지 제대로 개발되지 못하고 있다. 또한 기존의 에너지 사용상황 및 리포트 제시기능들을 살펴보면 주로 전통적인 직교좌표 상에 막대그래프나 꺾은선 그래프를 사용하여 에너지사용 상황을 평면적으로 나타내는 제시방법을 사용하고 있어서 진행하는 현재시간을 기준으로 과거의 전력사용실적과 현재의 전력사용상황과 관리하려는 시한까지 남은시간동안의 예측사용전력량에 대한 정보를 진행하는 시간정보와 함께 동적으로 제시 해주는 데에는 한계가 있다.

본 발명의 출원인은 상기 기 등록한 특허기술을 기반으로, 섹터그래프 기반의 상황제시 및 감시기술을 활용하여 실제 플랜트의 운영 상태를 감시하고 감시결과를 고도로 집약하여 설비운영자들에게 시각적으로 제시하는 시스템을 500MW급 화력발전소에 기 구축한 바 있으며, 그 실용성 및 유용성을 인정받아 2011년 (주)한국전력의 발명특허 대전에 해당 발전회사의 대표발명으로 추천받아 전시된 바 있다. 본 발명에서는 상기 섹터그래프 기반의 설비운영 상황감시 기술과 기 등록 및 출원한 에너지절감관련 특허기술들을 배경기술로 활용하여 수용가의 전체부하, 부문 내지 부서별 부하와 주요개별부하들에 대하여 현재의 에너지사용 상황과 과거 이력 및 미래의 예측상황을 실시간으로 진행되는 시간정보와 함께 제시 해 주기 위해, 전력사용상황을 나타내 주는 섹터그래프들을 시계모양의 차트로 구성하고, 구성한 차트들을 형태 속성(Shape Attribute)으로 갖는 노드(Node)들로 구성되는 나무 자료구조(Tree Data Structure)를 생성하며, EMS자신도 생성한 자료구조를 에너지 사용상황의 감시와 사용결과의 분석 및 목표관리에 활용 할 수 있도록 하는 기술을 안출하고자 한다.

수용가에 설치되는 에너지관리 시스템(EMS)이 스스로 내지 능동적으로 전력 사용량과 비용을 절감하고 최대수요전력을 최대한 저감하기 위해서는 수용가의 전체 부하를 비롯하여 전체부하를 구성하는 각 부문 내지 부서의 부하들과 주요 개별부하들에 대하여 현재의 전력사용량과 전력비용은 물론 관리목표로 설정한 시한 내에서 경과된 시간과, 경과된 시간동안의 누적 전력사용량과 누적 비용, 현재시점에서의 관리목표 대비 여유나 초과 여부와, 목표시한까지의 남은 시간 동안에 예상되는 전력사용량 및 전력비용과, 관리시한에서의 총 예상 사용전력량 및 비용, 그리고 목표달성 가능성 여부를 경과되는 시간정보와 함께 지속적으로 판단하고 제시해주며 진행해 나갈 수 있어야 하고, 동시에 관리하려는 대상 부하들 상호간 또는 현재와 과거 상황들 간에 자유로운 비교 분석을 통해 관리 결과를 평가하고 새로운 관리목표와 기준을 설정하며 필요한 조치를 결정하고 이행 할 수 있는 기능들을 갖추어야 한다.

현재 소개되고 있는 대부분의 EMS들은 주로 기존의 통상적인 직교좌표기반의 막대그래프나 꺾은선 그래프들을 사용하여 현재와 지나간 전력사용 상황들을 단편적으로 제공해주며 사용결과의 리포트제공 기능을 주로하고 있어서 지나간 상황들과 현재 상황간의 비교 분석, 또는 목표대비 실제 사용량의 비교 분석 및 평가와, 관리목표 시한까지 남은 시간동안에 예상되는 상황전개, 관리시한에서의 목표달성 가능성 여부 등과 같은 다양하고 방대한 정보를 경과되는 시간과 함께 나타내 주고 에너지절감에도 활용하기에는 한계가 있다. 그 결과 EMS와 에너지관리자 공히 목표 대비 현재 상황을 비교하고 파악하여 필요한 조치를 결정하기가 어렵고 취해야 할 시점을 놓치거나 간과하여 목표관리를 제대로 수행하기 어려운 문제점이 있었다.

특히 최대수요전력 관리의 경우에는 수요관리 시한이 15분으로서 1시간에 4회의 별도 수요시한이 있고, 매 15분마다 따로 목표관리를 해야 하므로, 일단 최대수요전력 관리 목표를 초과할 가능성이 있을 경우에는 상황이 긴박하게 진행되어 경과되는 시간에 따라 정확한 상황판단과 부하의 적시 차단 및 투입과 같은 부하관리 조치가 요구 된다. 그러나 지나간 수요전력 상황과 현재의 상황 및 미래 예측 상황 정보를 경과되는 시간에 따라 입체적으로 명료하게 제시해 주며 진행해 나갈 수 있는 최대수요전력 관리기술은 아직까지 제대로 개발되지 못하고 있으며, 그에 따라 일순간에 최대수요 전력이 갱신되고 기본요금이 급증하는 상황이 많은 공장 및 빌딩 수용가들에게서 빈번하게 발생되고 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하여 에너지관리 시스템(Energy Management System: EMS)이 가능한 한 에너지를 스스로 내지 능동적으로 관리하고 절감 할 수 있도록 하며, 동시에 에너지 관리자들에게는 전력 사용상황을 간편하면서도 신속 정확히 파악할 수 있도록 하여, 전력사용 또는 절감 목표의 수립과 달성을 위한 절감관리를 원활히 수행할 수 있도록 하기위한 에너지관리 시스템 구축 기반기술을 안출하고자 한다.

앞에서 기술한 기존 EMS의 전력사용상황 판단, 제시 및 목표관리에서의 한계점들을 해결 내지 극복하기 위하여, 본안 발명에서는, 에너지 사용 및 목표관리 상황을 섹터그래프 기반의 시계모양의 차트(Chart)형태로 나타내고 이를 형태 속성(shape attribute)으로 갖는 노드(Node)들로 구성되는 나무 자료구조(Tree Data Structure)를 생성하고 이와 같이 생성한 나무자료구조를 에코트리(ECO Tree)라 명명하여 활용하기로 한다.

상기 ECO Tree는 전력사용량 뿐만 아니라 전력사용 금액에 대해서도 구성하도록 하며 수용가의 전체전력만이 아니라 원하는 전력관리 정밀도 수준에따라 임의의 세부 부하에 대해서도 구성 할 수 있도록 한다. 각 ECO Tree를 구성하는 노드들은 각 노드별로 노드에 해당하는 상기 시계모양의 차트에 나타내고 관리하려는 시간범위에 따라, 즉 설정하는 관리시한에 따라 과거노드, 현재노드 및 미래노드로 구별하며, 현재노드는 현재 경과되고 있는 시간을 해당 노드의 관리시한 내에 포함하고 있는 노드가 되고, 따라서 자식노드들이 모두 과거노드이면 부모노드도 과거노드가 되며, 자식노드들중 현재노드가 있으면 부모노드도 현재 노드가 되고, 자식노드들이 모두 미래노드면 부모노드도 미래노드가 된다. 과거노드는 지나간 전력사용 상황 및 관리정보들은 속성값으로 저장하고 있는 기록 및 보관 용 노드가 되고, 미래노드들은 전력사용상황정보 관련 속성값들은 비어있고(Null), 미래의 예상정보 관련 속성값들을 가질 수 있다.

각 노드는 해당 노드에 설정된 목표관리시한 내에서 다시 시간을 세분하여 관리하려는 관리단위시간을 정하도록 한다. 상기 시계모양의 차트를 구성하기 위하여 원(circle)을 관리시한 내에 포함되는 상기 관리단위시간 수만큼의 섹터(sector)들로 나누고, 각 섹터 내에는 해당 관리단위시간 동안 사용한 전력량 또는 전력량의 평균전력에 해당하는 길이의 관리목표 내지 관리기준과 비교한 결과를 색상으로 구별하여 섹터그래프를 나타내며, 동시에 관리시한 시작 후 현재까지 경과된 시간동안의 누적 사용전력량과 관리시한까지 추가로 사용할 것으로 예상되는 전력량 및 관리목표 내지 기준과 비교한 정보를 원주를 따라 형성하는 띠(band)내에 아크형태의 그래프를 이용하여 나타내도록 한다. 상기와 같이 구성한 시계모양의 상황정보 제시 차트(chart)를 본원 발명에서는 관리시한에 따라 에코시계(ECO watch) 또는 에코캘린더(ECO Calendar)로 명명하기로 한다.

ECO Watch는 다시 1시간 에코시계(Hour ECO Watch)와 일 에코시계(Day ECO Watch)로 구분하여 구성하며, ECO Calendar는 다시 주 에코캘린더(Week ECO Calendar), 개월 에코캘린더(Month ECO Calendar) 및 1년 에코캘린더(Year ECO Calendar)로 구분하여 구성하도록 한다.

상기 각 ECO Watch 및 ECO Calendar는 해당하는 노드가 소속된 ECO Tree에 따라 수용가의 전체 부하 외에도 각 부서 또는 부문 부하나 개별부하를 대상으로도 구성할 수도 있다. 그 외에도 에너지저장설비(ESS), 자가발전설비 및 대체에너지설비와 전력 목표관리와 관련되는 변수, 예를 들면 기온이나 특정 공간이나 매체의 온도를 대상으로 구성할 수도 있다.

상기 ESS경우에는 방전 시에는 마이너스부하가 되며 섹터그래프의 색상도 구별하여 나타내도록 한다. 자가발전설비의 경우에도 발전 시에는 마이너스부하가 되고 대체에너지설비의 경우에도 방전 시에는 역시 마이너스부하로 취급한다. 또한 ECO Watch나 ECO Calendar는 사용하는 전력량에 대한 정보 외에 사용금액을 나타낼 수 있고, 현재 진행되는 상황의 제시 뿐 만이 아니라, 일단 관리시한이 경과되면 지나간 이력의 기록 용 Watch나 Calendar 가 된다.

또한 상기 ECO Watch나 ECO Calendar는 차트에 나타내는 정보의 정확한 수치값을 나타내기 위한 각종 상황제시 테이블과 목표와 기준을 설정하고 관리하기 위한 목표관리 테이블들을 포함하며, 비교, 평균, 취합, 분리, 합산, 감산 등과 같은 각종 연산이나 조작(Operation)을 정의하여 행할 수 있고, 전개와 같은 조작을 통해 기존의 전통적인 직교좌표계를 이용하는 막대그래프나 꺾은선 그래프로 펼쳐서 볼 수도 있도록 하는 등 EMS와 에너지관리자가 전력 사용상황의 판단과 목표관리를 편리하게 수행할 수 있는 유용한 수단을 제공 하고자한다.

본 발명은, 섹터그래프를 시계형태로 취합한 차트를 그 형태속성(shape attribute)값으로 갖는 노드(Node)들로 구성된 나무자료구조(Tree Data Structure)를 생성하고, 생성한 나무자료구조를 ECO Tree라 하며, 상기 ECO Tree를 활용하여, 에너지 관리자들에게 전력을 비롯한 에너지(이하 “전력”으로 설명)를 관리하고 절감하려고 설정하는 시한 즉 관리시한 내에서, 경과되는 시간동안 사용한 전력량의 목표 대비 절감 또는 초과 여부와, 현재의 전력 사용 상황과, 관리시한까지의 남은 시간동안 사용할 것으로 예상되는 전력량과, 관리시한이 끝나는 시점에서의 목표달성 가능성 여부를 집약하고 시각화하여, 진행하는 시간을 따라 입체적으로 명료하게 제시해 줄 수 있고, 상기 ECO Tree 및 ECO Tree 내의 각 노드를 대상으로 정의하는 다양한 연산이나 조작(Operation)을 통하여 에너지 관리자들에게 에너지사용상황의 판단, 분석 및 필요한 조치를 내릴 수 있는 유용한 수단을 제공해 줄 수 있을 뿐만 아니라, EMS 자신도 스스로 내지 능동적으로 전력을 관리하고 절감해 나갈 수 있도록 하는 EMS 구축 기반기술을 마련해 줄 수 있다.

도1은 목표관리시한이 15분인 최대수요전력관리 모드에서의 전력사용 및 수요관리의 진행상황을 나타내주는 Hour ECO Watch의 예시도.
도2는 목표관리시한이 1일인 Day ECO Watch를 나타내는 예시도.
도3은 Year ECO Tree구성을 나타내는 예시도
도4는 ECO Tree를 활용하는 에너지관리 시스템의 구성을 나타내는 블럭도
도5는 EMS가 전력사용 및 관리 상황을 ECO Watch나 ECO Calendar에 나타내기 위한 흐름도

도1을 참조하여 본원 발명의 ECO Tree를 활용한 에너지관리시스템에서 ECO Tree를 구성하는 각 노드의 주 속성값인 ECO Watch 및 ECO Calendar의 구성에 대하여 상세하게 설명한다. 설명의 명확성을 기하기 위해 동일한 용어의 정의를 반복해서 기술 할 수도 있다. 먼저 전력을 비롯한 에너지(이하 “전력”을 주로 하여 설명)를 관리하기 위한 목표설정과 사용상황의 판단기준을 정하기 위해, 전력 관리 운영모드를 전력절감운영 모드, 최대수요전력관리 모드, 수요관리 부하제어 모드 및 절전규제 모드와 같이 구별하기로 한다.

도1은 관리하려는 시한 (이하 “목표관리시한”또는 “관리시한”)이 1시간인 Hour ECO Watch의 예시도이며 상기 4개의 모드에서 모두 공통적으로 활용될 수 있고 주로 전력절감운영 모드와 최대수요전력관리 모드에서 사용된다. 특정 시간 동안 행하는 수요관리를 위한 직접제어 부하관리나 전력수급에 어려움이 있을 경우 시행하는 절전규제 시에는 수요관리 부하제어 모드나 전력규제모드로 운영하게 되고, 각각 상응하는 관리 목표값을 설정하면 그대로 활용할 수 있다. 먼저 1시간 동안의 전력 사용상황과 목표관리 또는 수요관리(이하 “목표관리”)의 진행상황을 나타내기 위하여, 도1에서와 같이, 원을 60분(minute)에 해당하는 중심각이 6°인 60개의 섹터로 구분하고 1부터 60까지의 섹터번호를 부여한다. 이와 같이 구분한 경우 각 섹터의 해당하는 시간(이하 “수요관리단위시간” 또는 “관리단위시간” 또는 “단위시간”)은 1분이 되고, 각 섹터는 위치에 따라 특정 시간구간 (이하 “수요관리단위구간” 또는 “관리단위구간” 또는 “단위시간”)에 해당한다. 최대수요전력 관리모드에서는 목표관리 시한이 15분일 경우에는 다시 60개의 섹터를 4개의 최대수요전력관리 시한(이하 “최대수요관리시한”) 그룹으로 나누도록 한다. 각 섹터에는 해당 단위구간동안 사용한 전력량의 평균(이하 “단위구간 평균전력” 또는 “단위구간 수요전력”)에 해당하는 길이의 섹터그래프를 나타낸다. 상기 단위시간은 필요에 따라 증감하여 설정 할 수도 있다.

또한 원 내에는 상기 섹터그래프를 나타내기 위한 눈금을 표시하기 위한 동심원(이하 “눈금표시 동심원”)들을 나타내며, 특히 최대눈금을 표시하는 동심원 (이하 "최대눈금 동심원") 내 에는 현재 적용되고 있는 최대수요 전력을 표시하는 동심원(이하 “적용 최대수요전력 동심원”)과 관리목표 수요전력에 해당하는 눈금을 표시하는 동심원(이하 “최대수요전력 관리목표 동심원”)을 추가로 나타내고, 이때 관리목표 동심원은 적용 최대수요전력 동심원과 같을 수도 있으며, 관리목표를 2개 이상 설정 할 수도 있다. 각 단위 구간마다 관리 목표나 기준을 달리 설정 할 수도있고, 이 경우에는 관리 목표나 기준의 표시는 동심원이 아니고 해당 단위구간의 해당 눈금위치에 표시되는 아크(arc)형태가 된다.

그 외 수요관리 부하제어 모드시에는 해당 부하관리 목표전력을 표시하는 동심원(이하 “부하관리목표전력 동심원”)을 나타내며, 절전규제 모드시에는 절전규제 의무전력을 표시하는 동심원(이하 “절전규제관리목표전력 동심원”)을 나타내고, 통상적인 전력절감관리운영 모드로 운영시에는 절감량 산정을 위한 기준을 표시하는 동심원(이하 “절감기준 동심원” 또는 “관리기준 동심원” 또는 “Base Line 동심원")과 절감 목표를 표시하는 동심원 (이하 ”절감목표 동심원“ 또는 ”관리목표 동심원“)을 나타내도록 한다. 평상시에는 주로 전력절감관리운영 모드로 운영하게 되고 운영 중 여타 모드로 전환하게 될 경우를 대비하여 필요한 정보와 데이터는 항상 수집하고 저장하도록 한다. 운영 중 최대수요전력을 관리해야할 상황이 발생하여 최대수요전력관리 모드로 전환하게 될 경우에는 상기와 같이 4개의 수요관리 시한으로 나뉘고 상응하는 관리목표나 관리기준 동심원들로 대치된다. 여타 모드들의 전환이나 전력절감관리운영 모드로의 복귀 시 에도 상응하는 목표나 기준동심원들로 대치하게 된다.

또한 관리목표와 관리기준 부근에서의 눈금을 확대해 나타낼 경우에는 확대 눈금구간의 최소눈금을 표시하는 눈금표시 동심원(이하 "최소눈금 동심원")을 나타내고, 0부터 최소눈금까지의 눈금은 생략하며, 상기 최소 눈금 동심원내에는 현재의 시간이나 현재 순시전력값, 현재시간대의 전력요금 및 외기온도와 같은 전력사용상황 판단에 도움을 줄 수있는 정보를 나타내도록 한다.

각 관리시한이 시작되어 매 1분이 경과될 때 마다 경과된 섹터에는 1분간 사용한 단위구간 수요전력값에 해당하는 길이의 섹터그래프를 나타내며, 이때 섹터그래프의 색상은 관리목표 수요전력과 비교한 상기 단위구간 수요전력 값에 따라 각각 구별하여 나타내고 (예를 들어 목표대비 여유 시에는 초록, 목표근접 경계요망 시 에는 주황, 목표 초과 시에는 적색 및 목표 과다초과로 목표 갱신가능 비상시에는 자주 등), 관리목표 초과 시에는 추가로 깜빡임(vlinking)이나 경보(alarm) 또는 핸드폰 메시지 통보를 병행 할 수 있다.

현재 경과 중인 수요관리 단위구간 (이하 "현 단위구간") 내, 즉 60초 이내에서는 현 단위구간 시작 시부터 현재 시간까지 사용한 전력량을 현 단위구간 시작 시부터 현재까지 경과된 시간으로 나눈 평균전력을 상기 섹터그래프를 나타내는 방법과 동일한 방법을 사용하여 길이와 색상으로 나타내며, 현 단위구간이 끝나는 시점에서는 그래프의 길이와 색상은 현 단위구간의 단위구간 수요전력 값으로 최종 확정되게 된다. 관리시한 시작부터의 누적전력량 정보를 나타내기 위하여, 외곽 원주와 최대눈금 동심원사이로 형성되는 원형의 띠(band)를 활용하며, 띠 내에는 관리시한 시작에 해당하는 위치를 원점으로 하여 관리시한 시작부터 현재까지 경과된 시간동안 사용한 누적 전력량에 해당하는 길이의 아크(arc) 형태의 그래프(이하 “누적사용전력량 아크그래프 ”)를 섹터그래프와 유사하게 비교하려는 목표나 기준 대비 초과 여부와 정도에 따라 구별하기 위해 선정하는 색상을 사용하여 나타낸다. 섹터간 경계로 생성되는 띠의 각 마디는 섹터번호와 동일한 번호가 부여되고, 상기 아크그래프의 눈금으로 사용되는 각 마디의 길이는 관리시한까지의 관리하려는 목표전력량을 관리시한에 포함되는 단위구간으로 나눈 전력량에 해당된다. 또한 현재부터 나머지 관리시한(이하 “잔여 관리시한”)동안 사용할 것으로 예상되는 전력량을 나타내는 그래프(이하 “잔여관리시한 예상전력량 아크그래프”)를 상기 누적사용전력량 아크그래프에 이어서 나타내며, 상기 잔여 관리시한 예상전력량 아크그래프의 색상은 상기 두 아크그래프를 합한 길이를 관리목표시한에서의 관리목표 누적전력량과 비교하여 여유 또는 초과여부와 정도에 따라 상기 누적사용전력량 아크그래프를 나타낸 색상과 유사하게 상응하는 색상으로 나타내도록 한다. 이때 목표대비 예상사용량이라는 의미로 실제 사용전력량의 색상보다는 연한 톤(tone)으로 나타내도록 한다(예. 여유: 연한 초록; 주의: 연한 주황 또는 황색; 초과 및 갱신 가능성: 분홍).

상기와 같이 구성한 1시간 동안의 전력 사용 및 수요관리 상황을 나타내는 시계모양의 원형의 차트를 Hour ECO Watch라 하고, 상기 Hour ECO Watch는 상기 원형의 차트 외에도 전력사용 및 수요관리 전력값들을 나타내는 미니 창(mini window)과, 각 섹터그래프와 아크그래프 관련 상세 수치값들을 나타내 주는 테이블과 전력관리나 사용상황 분석을 위해 각 ECO Watch나 ECO Watch들 상호간에 정의하고 수행할 수 있는 연산이나 조작(Operation)을 포함한다. 특히 최대수요전력관리 모드시에는 경과 시간에 따르는 최대수요전력관리 진행 상황과 상세 전력 및 전력량 값들을 나타내는 테이블 (이하 "최대수요전력관리 진행상황 테이블")과, 최대수요전력관리를 위해 차단 내지 감소(이하 “차단”으로 설명)시킬 부하를 차단 후 재투입이 필요할 때까지의 여유시간이 큰 순서로 정하는 실시간 차단우선순위정보를 나타내는 테이블 (이하 "실시간 차단 우선순위 부하 테이블")과, 재투입이나 증가(이하 “투입”으로 설명)가 필요한 부하들을 투입시간까지의 남은시간이 짧은 순서로 정하는 실시간 투입 우선순위정보를 나타내는 테이블(이하 "실시간 투입 우선순위 테이블")과, 차단/투입 이력을 나타내는 테이블(이하 “차단/투입 부하상황 테이블”)을 추가로 포함하여 구성하도록 한다. 상기 테이블들은 EMS가 스스로 내지 능동적으로 전력을 관리하고 절감하며 운영모드간의 자유로운 전환을 위해 여타 운영모드에서도 항상 구성하고 나타낼 수 있는 정보를 수집하는 것을 기본으로 한다.

이상은 최대수요전력관리 모드에서 구성하는 Hour ECO Watch를 대상으로 설명하였으나 상기 모드 외에 전력절감운영 모드와 수요관리직접제어 모드 및 절전규제제어 모드에서도 상응하는 관리기준이나 관리목표 동심원들을 나타내어 같은 방법으로 Hour ECO Watch를 구성하도록 하고, 부하의 차단이나 투입을 하기위한 테이블을 구성하여 최대수요전력관리와 유사하게 부하관리를 수행해 나갈 수 있다. 평상시에는 전력절감운영 모드를 기본운영모드로서 운영하도록 하며, 전력절감운영모드에서 수집하고 가공 및 저장하는 정보는 여타모드로 전환시 해당ECO Watch를 나타낼 수 있는 정밀도를 확보하여 운영모드의 전환이 자유롭게 이루어질 수 있도록 한다.

다음은 하루 동안의 전력사용 및 절감상황과 수요관리 진행상황을 나타내기 위한 ECO Watch(이하 "Day ECO Watch")를 구성하기 위하여, 원을 24시간에 해당하는 중심각이 15°인 24개의 섹터로 구분하고, 단위구간의 기본값은 1시간으로 하며, 다시 각 단위구간에 해당하는 섹터는 원하는 관리시간 정밀도(preciesion)에 따라 세분할 수도 있으며, (예를 들어 15분씩 4개 세부 단위구간), 각 섹터 내에는 해당 단위구간 동안 사용한 전력량의 평균인 단위구간 수요전력에 해당하는 길이의 섹터그래프를 나타내도록 한다.

상기 Day ECO Watch는 주로 전력절감관리운영 모드에서 목표관리에 활용하며, 섹터그래프의 색상은 전력사용을 관리하기 위해 비교의 기준으로 선택하는 관리목표 전력 또는 Base Line 전력과 비교한 단위구간 수요전력값에 따라 Hour ECO Watch에서와 같이 구별하여 나타내도록 한다. 또한 섹터그래프를 나타내기 위하여 섹터그래프의 길이를 표시하기 위한 눈금표시 동심원들과 관리목표나 관리기준 동심원들을 나타내는 방법은 Hour ECO Watch와 동일하며, 매 단위구간 마다 관리목표나 관리기준이 달라질 경우에는 동심원 대신에 해당 섹터 내에만 따로 표시되는 아크(arc)의 형태로 나타내게 되고 이 경우 상기 목표나 기준을 나타내는 아크들을 해당 눈금까지의 섹터그래프로 ECO Watch의 배경에 연한색상으로 나타낼 경우 관리기준패턴을 형성할 수 있고 시각적으로도 쉽게 비교할 수 있도록 할 수 있다. 특히 Day ECO Watch에서는 시간대별로 적용요금이 달라질 경우 추가로 경부하, 중간부하 및 최대부하 전력요금 시간대를 색상으로 구별하여 시간과 함께 표시하도록 하여 현재시간의 소속시간대와 각 시간대별 전력사용량이나 비용의 산출이 가능하도록 한다.

Hour ECO Watch와 마찬가지로 최대눈금 동심원과 차트의 외곽 원주 사이에 형성되는 아크 띠(band)에는 금일 0시부터 현재까지 경과된 시간동안 사용한 누적전력량에 해당하는 길이의 아크 형태의 누적사용전력량 아크그래프를 나타내며, 이때 섹터경계로 생성되는 아크형태 띠의 각 마디의 길이는 금일 관리목표전력량을 단위구간 수, 즉 24로 나눈 값에 해당하고, 상기 누적사용전력량 아크 그래프의 눈금 역활을 한다. 또한 상기 누적사용전력량 아크그래프는 비교 또는 관리기준으로 선정하는 목표 또는 기준 아크 눈금과 비교하여 초과여부와 정도에 따라 서로 다른 색상으로 구별하여 나타내도록 한다.

또한 금일 잔여시간동안에 사용할 것으로 예상되는 전력량을 산정하여 그에 상응하는 길이를 상기 누적사용전력량 아크그래프에 이어서 역시 아크그래프(이하 “잔여관리시한 예상전력량 아크그래프”)로 나타내며, 이때 상기 잔여관리시한 예상전력량 아크그래프의 색상은 상기 2개의 아크그래프를 합한 총 길이를 원 전체 띠의 길이에 해당하는 관리목표전력량과 비교하여 상응하는 색상으로 나타내고, 이때 예상값이라는 표시로 원래의 색상보다 연한 톤(Tone)으로 선정하여 나타내도록 한다.

다음에 일주일동안의 전력목표관리 상황을 나타내기 위하여 7개 또는 분할의 편의를 위해 8개의 단위구간으로 구분된 주 에코캘린더(Week ECO Calendar)를 상기 Day ECO Watch와 같은 방법으로 구성하며, 이때에는 날짜와 함께 요일 및 공휴일을 나타낸다. 8개로 분할시 8번째 섹터에는 전체평균을 취한 섹터그래프를 나타낸다. 마찬가지로 월간 전력목표관리 상황을 나타내기 위하여 월별 일수 만큼 또는 분할의 편의를 위하여 32개의 단위구간으로 구분된 월 에코캘린더(Month ECO Calendar)를 구성한다. 32개로 분할시 32번째 섹터에는 전체 평균을 취한 섹터그래프를 나타낸다. 연간 전력목표관리 상황을 나타내기 위하여 12개의 단위구간으로 구분된 1년 에코캘린더(Year ECO Calendar)를 구성한다.

다음에는 상기와 같이 구성한 ECO Watch나 ECO Calendar들을 형태 속성(Shape Attribute)으로 갖는 노드(node)들로 구성되는 자료구조를 구성하고 ECO Tree로 명명하도록 한다.

ECO Tree는 상기 Year ECO Calendar를 뿌리노드(Root Node)로 하고, 자식노드(Children Node)로써 12개의 Month ECO Calendar를 가지며, 다시 각 Month ECO Calendar노드는 해당 월이 포함하는 일수만큼의 Day ECO Watch 자식노드를 갖고, 다시 각 Day ECO Watch노드는 24개의 Hour ECO Watch노드를 자식노드로 갖도록 한다. 상기 ECO Tree는 뿌리노드의 자식노드들로 Month ECO Calendar 대신에 Week ECO Calendar 들을 노드로 하는 Tree를 별도로 구성 할 수 있다. 이 때 각 Week Calendar 노드의 모두 월요일부터 시작하여 일요일까지를 포함하며, 따라서 첫 번째 Week ECO Calendar 노드는 해당 년도의 첫 번째 월요일에 Day ECO Watch부터 일요일의 Day ECO Watch까지 7개의 자식노드를 가지게 되고, 마지막 Week ECO Calendar노드는 해당 년도의 마지막 일요일을 7번째 자식노드로 갖게 된다. 이때 Day ECO watch노드는 소속 월 정보를 별도속성으로 갖도록 한다. 또한 연초와 연말에 상기 Week Calendar에 속하지 못하는 날(day)들은 직접 뿌리노드의 자식노드가 된다. 계속해서 ECO Tree에는 해당 년도 번호를 부여하고, ECO Tree의 각 노드들에 대하여는 해당 월이나 날짜와 시간을 나타내는 식별번호를 부여하여 임의의 노드 및 노드내의 섹터들까지도 모두 전력사용 상황의 파악이나 분석을 위해 정의하고 수행하는 추적(Trace)이나 조작(Manipulation) 또는 연산(Operation)의 대상으로 활용 할 수 있도록 한다.

각 ECO Tree를 구성하는 노드들은 각 노드별 관리시한에 따라 과거노드, 현재노드 및 미래노드로 구별하며, 현재노드는 현재 경과되고 있는 시간을 해당 노드의 관리시한 내에 포함하고 있는 노드가 된다. 따라서 자식노드들이 모두 과거노드이면 부모노드도 과거노드가 되고, 자식노드들 중 현재노드가 있으면 부모노드도 현재 노드가 되며, 자식노드들이 모두 미래노드면 부모노드도 미래노드가 된다. 과거노드는 지나간 전력사용 상황 및 관리정보들을 속성값으로 저장하고 있는 기록 및 보관 용 노드가 되고, 미래노드들의 경우 전력사용상황정보 관련 속성값들은 비어있고(Null 값), 대신에 미래의 예상정보 관련 속성값들을 가지게 된다.

상기 ECO Tree는 수용가의 전체 부하에 대해 구성하는 외에도 각 부서 또는 부문 부하와 각 개별부하를 대상으로 구성할 수도 있고, 전력사용량 뿐만 아니라 전력사용 금액에 대해서도 구성하도록 하며 전력외의 가스나 오일등 여타 에너지에 대하여도 구성 할 수있다.

그 외에도 에너지저장설비(ESS), 자가발전설비 및 대체에너지설비와 전력 목표관리와 관련되는 변수, 예를 들면 기온이나 특정 공간이나 매체의 온도를 대상으로 ECO Tree를 구성할 수도 있다.

상기 ESS경우에는 방전 시에는 마이너스(-)부하가 되며 섹터그래프의 색상도 구별하여 나타내도록 한다. 자가발전설비의 경우에도 발전 시에는 마이너스부하가 되고 대체에너지설비의 경우에도 방전 시에는 역시 마이너스부하로 취급한다.

따라서 상기 ECO Tree의 각 노드들은 해당 ECO Watch나 ECO Calendar를 구성하기위해 필요한 정보와 함께 소속 ECO Tree에서의 부모(parent)와 자식(children)관계를 나타내기 위해 필요한 포인터(pointer)나 정보들도 그 속성(attribute)으로 저장하도록 한다.

상기 ECO Tree의 각 노드들은 해당 ECO Watch나 ECO Calendar에 포함되는 섹터그래프나 아크그래프가 나타내는 길이 및 절감 관련 정보의 정확한 수치값을 나타내기 위하여 앞에서 설명한 전력사용상황제시용 미니 창(mini-window)과 각종부속테이블 정보들도 속성값으로 저장한다. 각종 테이블의 예로는 관리목표와 기준을 설정하고 관리하기 위한 테이블 (이하 “목표관리 테이블”)과 전력사용량과 사용금액 및 절감 상황을 나타내는 테이블 (이하 “전력사용상황 테이블”)들과 그 외 차단투입우선순위를 나타내는 테이블 등을 들 수 있다. 각 테이블의 행(row)은 섹터그래프와 동일한 번호가 부여되며, 상응하는 섹터그래프의 색상에 따라 함께 색상이 변하도록 하고, 누적전력량이나 금액을 표시하는 열(column)은 별도로 누적전력량이나 금액을 나타내는 아크그래프의 색상에 따라 함께 색상이 변하도록 한다.

또한 이들 ECO Tree와 소속 각 노드들에 대하여는 전력사용 상황 판단과 분석 및 절감관리의 편의를 위해 개별 노드 또는 노드들 상호간에 행할 수 있는 연산이나 조작(Operation)을 노드의 속성으로 정의 하도록 한다. 상기 연산이나 조작에는 트리제시(Tree Display), 노드제시(Node Display), 비교(Compare), 평균(Average), 합산(Add) 또는 감산(Subtract), 차이(Difference), 노드간 이동(Tree Traverse), 전개(Expand) 또는 변환(Convert), 시뮬레이션 가동(Simulation Run), 편차산정(Deviation), 회귀분석(Regression Analysis), 상관관계분석(Correlation Analysis), 분포산정(Distribution Estimation), 검색(Search), 리포트(Report) 등이 포함되며, 필요에 따라 상위 개념(Higher Abstraction Level) 속성값들을 추가해 나갈 수 있다.

상기 트리제시는 ECO Tree 전체의 형태를 뿌리노드부터 나무의 형태로 화면에 나타내주는 조작으로, 나타낸 ECO Tree의 노드들을 선택하며 상기 노드제시 조작을 비롯한 연산이나 조작들을 행할 수 있다. 상기 노드제시는 선택한 노드에 해당하는 ECO Watch나 ECO Calendar를 나타내주는 조작이며, 상기 비교(Compare)는 2개 이상의 노드들의 해당 ECO Watch나 ECO Calendar을 겹쳐서 나타내고 그 차이점을 상호 비교 할 수 있도록 하며, 이때 비교의 편의를 위해 비교기준이 되는 노드를 선정하여 차트배경에 섹터그래프들의 패턴으로 나타낼 수도 있고, 평균(Average)은 두 개 이상의 노드들에 대하여 전체 및 각 각 대응하는 섹터그래프를 비롯한 속성값별로 평균을 취한 ECO Watch나 ECO Calenda를 생성하며, 주로 관리목표나 관리기준 설정에 활용되고, 합산(Add) 또는 감산(Subtract)은 2개 이상의 노드들의 ECO Watch나 ECO Calendar의 각 속성값들을 각각 대응하는 값들끼리 각각 합산 또는 감산한 결과로 구성되는 ECO Watch나 ECO Calendar를 생성하며, 노드간 이동은 ECO Tree를 따라 부모노드 또는 자식노드로 이동하여 해당노드의 ECO Watch나 ECO Calendar를 나타내고, 전개(Expand)또는 변환(Convert)은 해당노드의 ECO Watch 또는 ECO Calendar를 펼쳐서 전통적인 직교좌표를 사용하는 막대그래프나 꺾은선 그래프로 매핑(mapping)하여 나타내주는 조작을 하며, 시뮬레이션 가동(Simulation Run)은 원하는 조건을 설정하고 가상으로 부하를 가동했을때 생성되는 ECO Watch나 ECO Calendar를 미리 산정해 보고 목표관리에 미치는 영향을 사전에 비교 또는 분석을 할 수 있도록 하는 조작이다. 편차산정(Deviation), 회귀분석(Regression Analysis), 상관관계분석(Correlation Analysis) 및 분포산정(Distribution Estimation)은 파라미터로 주어지는 노드들에 대한 해당 통계분석을 행하는 조작이며, 검색(search)은 주어진 조건에 해당하는 ECO Tree에서 노드들을 찾아내는 조작이고, 리포트는 선정한 노드와 관련하여 주어지는 조건에 따라 핸드폰 메시지를 전송하거나 리포트를 생성하여 화면에 나타내고 프린트를 할 수 있도록 하는 조작이다. 상기 조건은 사용자가 실시간으로 입력할 수 도있고, 미리설정한 조건이 만족되면 노드가 스스로 상기 조작을 일으킬(invoke)수도 있으며 조작에 필요한 조건이나 노드들은 조작의 파라미터로 주어진다.

상기 상위개념의 조작으로는 등가변환(Equivalent Conversion), 절감기준생성, 절감량산정, 절감금액산정, 낭비요소추적, 효율변화분석 , Tree간이동, 에너지맵(Energy Map)등과 같은 조작들을 포함하며 앞의 기본조작이나 연산의 결과들을 활용하여 각 명칭이 의미하는 2차적인 결과를 도출하는 조작들을 주로 포함 하고 상세조작 내용은 조작의 목적에 따라 정의하도록 한다.

예를 들어 상기 등가변환은 ECO Tree의 노드들간의 비교나 절감기준의 설정, 절감량의 산정 등을 할 경우 의미있는 결과를 도출하기 위하여 비교하는 노드들이 포함하고 있는 관리시한과 전력사용 정보를 등가로 변환하여 동일한 조건으로 비교하고 분석 할 수 있도록 하는 조작이다. 예를 들어 2개 이상의 Month ECO Calendar를 비교할 경우, 포함되는 각 요일 수나 공휴일 수가 다르면 의미 있는 비교가 될 수 없다. 따라서 비교하기 전에 각 월이 포함하는 각 요일와 공휴일수를 카운트하여 상호 동일한 조건으로 비교 할 수 있도록 등가의 ECO Watch나 ECO Calendar를 생성하는 조작이다.

상기 절감량산정 조작은 선택한 노드를 절감기준으로 선정한 노드 또는 따로 기준으로 설정한 ECO Watch나 ECO Calendar와 비교하여 노드 전체 절감량과 소속된 각 섹터그래프별 절감량을 산정하고 비교하여 나타내주거나 EMS가 자체적으로 활용하는 조작이며, 이때 기준으로 설정하는 ECO Watch나 ECO Calendar는 수용가와 합의하여 정하거나 또는 공신력있는 기관이 제시하는 M&V(Measurement & Verification)기법이나 기준을 적용하여 생성 할 수도 있다. 상기 Tree간 이동은 현재의 ECO Tree에서 선택하는 ECO Tree로 이동하는 조작이다. 예를 들면 전력사용량 ECO Tree에서 전력비용 ECO Tree로의 이동, 전체부하 ECO Tree에서 부문부하 ECO Tree로의 이동 등을 포함한다. 상기 에너지맵은 선택한 노드의 관리시한을 기준으로 에너지의 흐름을 따라 공급량과 소비량의 밸런스와 손실을 추적 할 수 있는 조작이다. 또한 상기 조작의 결과로 얻어지는 ECO Watch나 ECO Calendar가 나타내는 시간은 조작의 특성에 따라 절대시간이 될 수도 있고, 단지 시간의 길이만을 의미하는 상대시간이 될 수도 있다.

도4는 본 발명에 따른 섹터그래프를 시계형태로 취합한 에너지사용상황의 제시기법과 나무 자료구조를 활용한 에너지관리 시스템의 바람직한 실시 예를 도시한 블록도이다.

도4를 참조하면, 본 발명에 따른 에너지관리 시스템은 EMS서버에 구현되는 전력사용 및 부하관리 상황 판단부(101), 데이터베이스(102; DB), 전력사용 및 관련정보 수집부(103), 사용자 입출력 처리부(104), 부하관리 이행부(105)와 외부의 전력량계(106), 계측 및 센싱(sensing) 데이터 수집설비(107)와 에너지 관리 지원회사 서버(108)로 구성된다.

상기 계측 및 센싱데이터 수집 설비(107)는 계측기 및 센서 외에도 계측값 또는 센서값을 전달받을 수 있는 PLC 또는 DDC나 데이터 서버도 포함한다.

먼저 전력사용 및 부하관리 상황 판단부(101)는 DB에 저장된 정보를 활용하여 과거노드, 현재노드 및 미래노드들로 구성된 ECO Tree들을 생성한다. 이후 전력량계(106)로 부터 전체 및 각 주요 부하들의 순시전력, 수요시한 정보, 실시간 적산전력 정보와 그 외 전압 정보, 전류 정보 및 역률 정보를 주기적으로 입력받고 동시에 계측 및 센싱 데이터 수집설비(107)로 부터도 데이터를 입력받아 전력사용 및 관리상황을 판단하고 현재노드에 해당하는 ECO Watch와 ECO Calendar를 나타내기 위한 연산을 수행하여 사용자 입출력 처리부(103)로 하여금 모니터상에 나타내 주도록 한다.

또한 전력절감관리나 수요관리를 위해 특정부하를 조작할 필요가 있을 경우에는 부하관리 이행부(105)를 통해 해당부하를 조작하도록 한다. 부하의 조작은 에너지관리시스템(EMS)이 직접 수행하거나 현장의 부하관리 담당자를 통해서 상호 협의하거나 조율 해가며 수행할 수도 있다. 에너지 관리자와의 입출력은 현장에 별도로 설치하는 로컬서버 외에도 입력을 받는 것은 핸드폰을 통하여 수행 할 수도 있다. 상기 사용자입출력 처리부(104)는 ECO Tree의 각 노드의 해당하는 ECO Watch 및 ECO Calendar를 나타내주는 외에도 사용자로부터 입력을 받아 처리해주는 기능도 함께 수행한다. 에너지관리자 즉 사용자로부터의 입력에는 앞에서 기술한 ECO Tree의 각 노드와 관련된 조작들을 포함한다. EMS는 그 외에도 에너지관리회사 서버(108)로부터 요금정보, 임시공휴일 정보, 날씨 정보 등 에너지 사용상황판단에 도움을 줄 수 있는 정보를 받아 활용할 수도 있으며 SMS Message를 송출하는 기능도 수행한다. 수요관리요청을 받을 경우에는 해당 부하관리 태스크를 수행 할 수있고, 원격으로 에너지목표관리를 지원 받을 수도 있다.

도5는 본원 발명의 섹터그래프 기반의 시계형태의 노드로 구성된 나무 자료구조의 구성기술을 활용한 에너지관리 시스템에서 수용과 전체 전력사용량 관리를 위한 ECO Tree를 구성하고 활용하는 과정을 도시한 흐름도 이다.

본원 발명의 섹터그래프 기반의 시계형태의 노드로 구성된 나무 자료구조의 구성기술을 활용한 에너지관리 시스템이 가동되면 도4에서의 전력사용 및 부하관리 상황 판단부(101)는 DB(102)로부터 기본정보를 입력받아 ECO Tree를 구성한 후 전력사용 및 관련 정보수집부(103)로부터 전력사용 및 관리상황 정보를 주기적으로 수집한다(S201). 다음에는 사용자로부터 입력이 들어와 있으면(S202) 처리해주고 (S203), 이어서 ECO Tree의 현재노드들의 전력사용목표관리 또는 부하관리 시한의 경과여부를 점검한다(S204). 시한이 경과되지 않았으면 현재노드들의 현 관리단위구간의 경과여부를 확인한다(S205). 현 단위구간의 경과되지 않았으면 현 단위 구간 시작부터 경과된 시간동안의 평균사용 전력을 산정하여(S206), 관리목표와 비교하여 결과를 현재노드들의 ECO Watch나 ECO Calendar의 속성으로 기록하여 EMS자체 또는 사용자요청에 의해 수행하는 각종 조작에 활용 할 수 있도록 한다(S207). 단위구간이 경과되었으면 경과된 단위 구간동안의 평균사용전력을 산정하고(S208), 경과된 단위구간까지의 누적 사용전력량도 산정한다(S209). 또한 추가로 관리목표시한에서의 예상 사용전력량을 산정한 후(S210) 상기 산정결과를 관리목표와 대비하여 평가하고 그 결과를 해당 ECO Watch나 ECO Calendar의 속성값으로 저장하여 제시해주며 EMS 자체적으로 또는 사용자 여부에 의해 수행하는 각종 조작의 활용 할 수 있도록 한 후 (S211), 처음으로 돌아가 다시 전력사용 및 관리상황 정보수집 과정을 반복한다(S201). 상기 전력사용 및 관리상황 정보 수집 후(S201) 사용자 입력을 처리하고(S202, S203) 현재의 운영모드에 따른 전력사용 목표관리시한이 경과 되었으면 목표관리시한의 최종 단위구간 동안 사용한 전력량과 전력량의 평균을 산정하고(S212), 경과 된 관리 시한 동안의 총 사용 전력량을 산정한 후 (S213), 상기 산정 결과들을 목표와 대비하여 ECO Watch나 ECO Calendar 창에 나타내고 처음 과정으로 되돌 아간다.

이상 수용가의 전체 전력사용상황 파악 및 관리를 위한 ECO Tree을 위주로 설명하였으나 앞에서 기술 한 바와 같이 일부 부서나 부문의 부하, 또는 주요 개별부하에 대해서도 ECO Tree를 구성할 수도 있고, 전력사용량 외 에도 사용금액에 그외 전력사용상황 판단에 관련되는 주요변수나 파라미터 값들에 대해서도 구성하고 전력사용량과의 상관관계분석과 같은 조작들을 정의하여 수행할 수도 있다. 본 발명은 전 력외에 가스나 오일과 같은 여타 에너지에도 적용이 가능하다.

본 발명은 또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 하드디스크, CD-ROM, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(Dp를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시Dp에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없어 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (11)

1시간 동안의 전력사용 상황과 목표관리 진행상황을 나타내기 위하여, 원을 60분(minute)에 해당하는 중심각이 6°인 60개의 섹터로 구분하고, 각 섹터에는 1부터 60까지의 번호(이하 “섹터번호”)를 부여 하며, 각 섹터에 해당하는 시간인 1분을 상황 모니터링 및 목표관리 단위 시간(이하 “단위시간”)으로 하고, 각 섹터 내에는 상기 단위시간으로 구분되는 해당 시간 간격(이하 ”단위구간“)동안 사용한 전력량 또는 전력량의 평균 (이하 “단위구간 수요전력” 또는 “단위구간 평균전력”으로 설명) 에 해당하는 길이의 섹터그래프를 나타내고, 상기 단위구간은 섹터번호와 동일한 일련번호(이하 “단위구간번호”)가 부여되며,
상기 섹터그래프를 나타내기 위한 눈금을 표시하기 위하여 원내에는 눈금표시 동심원들을 나타내며, 상기 눈금은 원의 중심을 원점으로 하고 원주의 내측에 나타내는 최대눈금을 표시하는 동심원 (이하 "최대눈금 동심원")까지로 나타내고, 관리목표 전력에 해당하는 눈금 위치에는 관리목표를 표시하는 동심원(이하 “관리목표 동심원)과 절감량 산정을 위한 기준에 해당하는 눈금 위치에는 절감기준(Base Line)을 나타내는 동심원(이하 ”절감기준 동심원“ 또는 “Base Line 동심원" 또는 ”관리기준 동심원“)을 나타내도록 하며, 상기 눈금은 비례눈금 외에도 대수눈금이나 제곱눈금을 사용할 수도 있고,
상기 관리목표 동심원 또는 관리기준 동심원 부근에서의 눈금을 확대해서 나타내기 위하여 나타내려는 확대 눈금 구간을 따로 정의할 수 있고, 이를 위하여 상기 최대눈금 동심원 내에 임의의 반지름 크기로 확대 눈금구간의 최소 눈금을 표시하는 동심원 (이하 "최소눈금 동심원")을 나타내어 0부터 최소눈금 동심원까지의 눈금은 생략하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

제 1항에 있어서,

매 목표관리 또는 부하관리 시한(이하“관리시한”)이 시작되어 매 단위시간이 경과될 때 마다 경과된 단위구간에 해당하는 섹터에는 해당 단위구간 수요전력에 해당하는 길이의 섹터그래프를 나타내며, 이때 섹터그래프의 색상은 상기 관리목표 동심원 또는 절감기준 동심원으로 표시되는 관리목표전력 또는 절감기준전력 중 비교대상으로 선정한 전력값(이하 “관리목표전력”으로 설명)과 비교한 상기 단위구간 수요전력값에 따라 서로 다른 색상으로 구별하여 나타내고, 관리목표 초과 시에는 추가로 깜빡임이나 소리(alarm) 또는 핸드폰 메시지 통보를 병행할 수 있으며,

현재 경과 중인 단위구간 (이하 "현 단위구간") 내, 즉 60초 내 에서는 현 단위구간 시작부터 현재 시간까지 사용한 전력량을 현 단위구간 시작부터 현재까지 경과된 시간으로 나눈 평균전력을 상기 경과된 단위구간의 섹터그래프를 나타내는 방법과 동일한 방법으로 길이와 색상을 나타내며, 그에 따라 현 단위구간 내에서의 경과시간이 늘어남에 따라 섹터그래프의 폭도 함께 늘어나게 되고, 현 단위구간이 끝나는 시점에서는 섹터그래프의 폭은 섹터와 같아지고, 길이와 색상은 현 단위구간 수요전력 값에 따라 최종 확정되는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

제 2항에 있어서,

상기 최대눈금 동심원과 최외곽 원주 사이에 형성되는 원형의 띠(band) 에는 현 관리시한 시작부터 현재까지 경과된 시간 동안의 누적사용전력량을 아크(arc) 형태의 그래프(이하 “누적사용전력량 아크그래프”)로 나타내며, 상기 누적사용전력량 아크그래프의 눈금으로는 상기 원형의 띠에서 각 섹터의 경계로 생성되는 각 마디를 사용하고, 이때 상기 각 마디는 관리목표전력을 관리시한동안 사용할 경우의 전력량(이하 “ 관리목표전력량”) 을 관리시한에 포함되는 단위구간 수로 나눈 전력량, 즉 각 단위구간에 할당 된, 관리목표를 초과하지 않고 사용할 수 있는 목표 대비 기준 전력량 (이하 "단위구간 기준전력량")이 되며, 상기 누적사용전력량 아크그래프의 색상은 관리목표전력량과 비교하여 상기 섹터그래프를 나타낸 색상과 동일하게 나타내고, 상기 누적사용전력량 아크그래프에 이어서 관리목표 시한까지의 잔여시간 동안 예상되는 사용전력량(이하 “잔여시한 예상사용전력량”)에 해당하는 길이의 그래프(이하 “잔여시한 예상사용전력량 아크그래프”)를 나타내며, 상기 잔여시한 예상사용전력량 아크그래프의 색상은 상기 누적사용전력량과 상기 잔여시한 예상사용전력량을 합한 전력량을 현 관리시한의 관리목표전력량과 비교하여 섹터그래프를 나타낸 색상과 동일하면서도 예상값이라는 의미로 연한 톤(tone)의 색상을 사용하여 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

제 3항에 있어서,

상기와 같이 1시간 관리시한 (또는 최대수요전력 관리시에는 15분 관리시한 4회)동안의 과거 및 현재의 전력 사용 및 목표관리 상황과 미래의 예측 상황을 경과되는 시간에 따라 나타내도록 구성한 원형의 차트를 1시간 에코시계 또는 Hour ECO Watch로 명명하기로 하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

제 4항에 있어서,

상기 1시간 관리시한의 전력사용 및 목표관리 상황을 경과되는 시간에 따라 나타내는 Hour ECO Watch와 마찬가지로, 원을 24시간에 해당하는 중심각이 15°인 24개의 섹터로 구분하여 일 에코시계 (Day ECO Watch)를 구성하며, 원을 각 요일을 포함하는 일주일에 해당하는 7개 또는 분할의 편의를 위하여 8개의 섹터로 구분하여 주 에코달력 (Week ECO Calendar)을 구성하고, 8개의 섹터로 구성할 경우에는 8번째 섹터에는 일주일간의 평균전력을 나타내도록 하고, 원을 31개 또는 분할의 편의를 위하여 32개의 섹터로 구분하여 월 에코달력(Month ECO Calendar)을 구성하며, 32개의 섹터로 구성할 경우에는 32번째 섹터에는 1개월의 평균전력을 나타내도록 하고, 다시 원을 12개의 섹터로 구분하여 년 에코달력(Year ECO Calendar)을 구성하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

제 5항에 있어서

전력사용 목표관리 또는 수요관리시의 관리목표를 설정하기 위해 에너지관리시스템(EMS)의 운영모드를 전력절감운영 모드, 최대수요전력관리 모드, 수요관리 부하제어 모드 및 절전규제 모드로 구별하고, 관리목표 대비 여유나 초과 여부의 판단을 위해, 관리시한이 1시간인 Hour ECO Watch의 경우, 전력절감운영 모드에서는 절감량 산정의 기준이 되는 절감기준( Base Line) 동심원과 절감하려는 목표를 나타내는 관리목표 동심원을 나타내며, 최대수요전력관리 모드에서는 현재적용 최대수요전력 동심원과 관리목표 최대수요전력 동심원을 나타내고, 전력 회사의 수요관리에 참여하여 부하관리를 시행하는 수요관리 부하제어 모드에서는 부하관리목표전력을 나타내는 부하관리목표 동심원을 나타내고, 전력회사의 절전규제 시에는 절전규제 관리목표전력을 나타내는 절전규제 관리목표 동심원을 나타내며, 상기 각 운영모드에서의 섹터 그래프의 색상은 해당 모드에서 관리기준으로 선정하는 관리목표 동심원들로 표시되는 눈금과 비교하여 초과나 여유여부와 정도에 따라 구별하여 나타내도록 하고,
ECO Watch나 ECO Calendar의 경우 관리시한 내에서 관리목표가 2개 이상으로 달라질 경우에는 상기 관리목표 동심원들은 해당 섹터에만 표시되는 호(arc)의 형태로 나타내게 되는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템.

상기와 같이 구성한 ECO Watch나 ECO Calendar들을 형태 속성(Shape Attribute)으로 갖는 노드(node)들로 구성되는 자료구조를 구성하고 이를 ECO Tree로 명명하며 상기 ECO Tree는 상기 Year ECO Calendar를 뿌리노드(Root Node)로 하고, 자식노드(Children Node)로써 12개의 Month ECO Calendar를 가지며, 다시 각 Month ECO Calendar노드는 해당 월이 포함하는 일수만큼의 Day ECO Watch 자식노드를 갖고, 다시 각 Day ECO Watch노드는 24개의 Hour ECO Watch노드를 자식노드로 갖도록 하며, 상기 ECO Tree는 뿌리노드의 자식노드들로 Month ECO Calendar 대신에 Week ECO Calendar 들을 노드로 하는 별도의 Tree를 구성 할 수도 있고, 또한 상기 ECO Tree에는 해당 년도 번호를 부여하고, ECO Tree의 각 노드들에 대하여는 해당 월이나 날짜와 시간을 나타내는 식별번호를 부여하여 임의의 노드 및 노드내의 섹터들까지도 모두 전력사용 상황의 파악이나 분석을 위해 정의하고 수행하는 추적(Trace)이나 조작(Manipulation) 또는 연산(Operation)의 대상으로 활용 할 수 있도록 하며, 각 ECO Tree를 구성하는 노드들은 각 노드별 관리시한에 따라 과거노드, 현재노드 및 미래노드로 구별하도록 하는것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템

제 7항에 있어서
상기 ECO Tree의 각 노드들은 해당 ECO Watch나 ECO Calendar에 포함되는 섹터그래프나 아크그래프가 나타내는 길이 및 절감 관련 정보의 정확한 수치값을 나타내기 위하여, 전력사용상황제시용 미니 창(mini-window)과, 관리목표와 기준을 설정하고 관리하기 위한 목표관리 테이블과 전력사용량과 사용금액 및 절감 상황을 나타내는 전력사용상황 테이블들과 차단투입우선순위를 나타내는 테이블들을 포함하며, 각 테이블의 행(row)은 섹터그래프와 동일한 번호가 부여되고, 상응하는 섹터그래프의 색상에 따라 함께 색상이 변하도록 하며, 누적전력량이나 금액을 표시하는 열(column)은 별도로 누적전력량이나 금액을 나타내는 아크그래프의 색상에 따라 함께 색상이 변하도록 하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리 시스템 .

제 8항에 있어서
상기 ECO Tree와 소속 각 노드들에 대하여는 전력사용 상황 판단과 분석 및 절감관리의 편의를 위해 개별 노드 또는 노드들 상호간에 행할 수 있는 연산이나 조작(Operation)을 노드의 속성으로 정의 하도록 하며, 상기 연산이나 조작에는 트리제시(Tree Display), 노드제시(Node Display), 비교(Compare), 평균(Average), 합산(Add) 또는 감산(Subtract), 차이(Difference), 노드간 이동(Tree Traverse), 전개(Expand) 또는 변환(Convert), 시뮬레이션 가동(Simulation Run), 편차산정(Deviation), 회귀분석(Regression Analysis), 상관관계분석(Correlation Analysis), 분포산정(Distribution Estimation), 검색(Search), 리포트(Report)를 포함하며, 상기 조작이나 연산의 결과들을 활용하여 각 명칭이 의미하는 2차적인 결과를 도출하는 조작들인 등가변환(Equivalent Conversion), 절감기준생성, 절감량산정, 절감금액산정, 낭비요소추적, 효율변화분석 , Tree간 이동, 에너지 맵(Energy Map)등과 같은 조작들을 더 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리시스템.

제 9항에 있어서
상기 ECO Tree는 수용가의 전체 부하에 대해 구성하는 외에도 각 부서 또는 부문 부하와 각 개별부하를 대상으로 구성할 수도 있고, 전력사용량 뿐만 아니라 전력사용 금액에 대해서도 구성하도록 하며, 전력외의 가스나 오일 등 여타 에너지에 대하여도 구성 할 수 있고, 에너지저장설비(ESS), 자가발전설비 및 대체에너지설비에 대해서도 구성 할 수 있으며, 전력 목표관리와 관련되는 변수, 예를 들면 기온이나 특정 공간이나 매체의 온도를 대상으로도 구성 할 수 있고, 상기 ESS의 경우에는 방전 시에는 마이너스(-)부하가 되며, 섹터그래프의 색상도 구별하여 나타내도록 하고, 자가발전설비의 경우에는 역시 발전 시 마이너스부하가 되며, 대체에너지설비의 경우에도 방전 시에는 마이너스부하로 취급하는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리시스템.

제 10항에 있어서
상기 ECO Tree를 기반으로 활용하는 에너지관리 시스템은 전력사용 및 부하관리 상황 판단부, 데이터베이스, 전력사용 및 관련정보 수집부, 사용자 입출력 처리부, 부하관리 이행부, 전력량계, 계측 및 센싱(sensing) 데이터 수집설비와 에너지 관리 지원회사 서버로 구성되는 것을 특징으로 하는 섹터그래프로 구성한 시계모양의 에너지 사용상황 제시 기법과 나무자료구조를 활용한 에너지관리시스템.

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