KR20210043389A - Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique - Google Patents

Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique Download PDF

Info

Publication number
KR20210043389A
KR20210043389A KR1020190126538A KR20190126538A KR20210043389A KR 20210043389 A KR20210043389 A KR 20210043389A KR 1020190126538 A KR1020190126538 A KR 1020190126538A KR 20190126538 A KR20190126538 A KR 20190126538A KR 20210043389 A KR20210043389 A KR 20210043389A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
load
clusters
decomposition unit
smart
Prior art date
Application number
KR1020190126538A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
장병훈
김상진
Original Assignee
한국전력정보(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력정보(주) filed Critical 한국전력정보(주)
Priority to KR1020190126538A priority Critical patent/KR20210043389A/en
Publication of KR20210043389A publication Critical patent/KR20210043389A/en
Priority to KR1020220029020A priority patent/KR102612781B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/133Arrangements for measuring electric power or power factor by using digital technique
    • G01R21/1331Measuring real or reactive component, measuring apparent energy
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F16/00Information retrieval; Database structures therefor; File system structures therefor
    • G06F16/90Details of database functions independent of the retrieved data types
    • G06F16/906Clustering; Classification
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

Disclosed are a load power analysis device and load power analysis method by a clustering technique. The load power analysis device by a clustering technique of the present invention comprises: a smart power meter unit installed at a power inlet point of the consumer to which at least one load device is connected to measure the power usage of the consumer; and a load decomposition unit analyzing the power usage measured by the smart power meter unit and monitoring the power usage for each load device. The load decomposition unit pre-processes the power usage data measured by the smart power meter unit to obtain active power and apparent power for each time period, and classifies the load devices according to the load power characteristics using the active power and the apparent power.

Description

클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치 및 부하 전력 분석 방법{Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique}Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

본 발명은 부하 전력 분석 장치 및 부하 전력 분석 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 부하의 전력 특성에 기초하여 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치 및 부하 전력 분석 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a load power analysis apparatus and a load power analysis method, and more particularly, to a load power analysis apparatus and a load power analysis method using a clustering technique based on power characteristics of a load.

환경적인 문제로 인하여 화석 에너지에 의한 발전 비율을 낮추고 신재생 에너지에 의한 발전 비율을 높이려는 정책적 노력이 계속되고 있는 실정이다. 이와 함께 전력 수요량을 정확하게 예측하고 이에 따라 공급량을 일정 수준으로 유지할 수 있도록 수요-공급량을 균형적으로 관리하는 전력 관리 정책도 병행되고 있다.Due to environmental issues, policy efforts to lower the rate of generation by fossil energy and increase the rate of generation by renewable energy are continuing. Along with this, a power management policy is in parallel to manage demand-supply in a balanced manner so that the amount of demand for electricity is accurately predicted and the amount of supply is maintained at a certain level accordingly.

이러한 에너지 관리 정책을 실현시키기 위해서 수요측 전력 사용량을 정확하게 예측하기 위하여 지능형 원격 검침 장치(Advanced Metering Infrastructure : AMI)가 설치되서 운영되고 있다.In order to realize this energy management policy, an intelligent remote metering infrastructure (AMI) has been installed and operated to accurately predict the demand-side power usage.

AMI 계량 데이터는 전력 요금의 산정의 기준이 될 뿐만 아니라 위약, 도전 탐색, 전기 품질(전압, 전류) 모니터링, 실시간 정보 제공 등 배전/영업/고객 서비스 분야의 다양한 지능형 서비스로 활용되고 있다.AMI metering data is used not only as a standard for calculating electricity bills, but also as a variety of intelligent services in the field of distribution/sales/customer service, such as violations, challenge search, electricity quality (voltage, current) monitoring, and real-time information provision.

하지만 기존 AMI가 설치된 고객의 계획적/합리적 전력 소비 및 자발적 절전 지원을 위해서 AMI 데이터의 실시간 정보 제공뿐만 아니라 보다 세분화되고 유용한 정보로써 활용될 수 있어야 한다.However, in order to support the planned/reasonable power consumption and voluntary power saving of customers with existing AMIs installed, real-time information of AMI data must be provided as well as more detailed and useful information.

이를 위해서는 수용가에 설치된 부하별(전자 제품의 종류별)로 분석이 가능해야 하며, 이렇게 전자 제품별로 부하 분석을 하기 위해서는 별도의 장치를 수용가에 설치해야 하거나 별도의 분석 장비를 통해서만 의미있는 정보를 얻을 수 있었다.To do this, it is necessary to analyze by load installed at the customer (by type of electronic product).In order to analyze the load by electronic product in this way, a separate device must be installed at the customer, or meaningful information can be obtained only through a separate analysis equipment. there was.

그러나, 이미 설치된 AMI 이외에 별도의 장치를 추가 설치하지 않고도 수용가의 부하의 특성을 분석하여 부하별 전력 사용량을 파악할 수 있는 새로운 부하 전력 분석 장치 및 부하 전력 분석 방법의 개발의 필요성이 요구되고 있다.However, there is a need for the development of a new load power analysis device and a load power analysis method capable of grasping the power usage by load by analyzing the characteristics of a customer's load without additional installation of a separate device other than the already installed AMI.

특허문헌 1 : 등록특허 제10-1970186호(공고일 : 2019년04월18일)Patent Document 1: Registered Patent No. 10-1970186 (announcement date: April 18, 2019) 특허문헌 2 : 등록특허 제10-1708709호(공고일 : 2017년02월21일)Patent Document 2: Registered Patent No. 10-1708709 (announcement date: February 21, 2017) 특허문헌 3 : 공개특허 제10-2016-0143456호(공개일 : 2016년12월14일)Patent Document 3: Public Patent Publication No. 10-2016-0143456 (Publication date: December 14, 2016)

상술한 필요성에 의해서 안출된 본 발명은 수용가의 부하별 전력 특성을 파악하여 클러스터링 기법에 의해서 분류함으로써, 개별 부하의 전력 사용량 및 사용 패턴을 분석할 수 있는 부하 전력 분석 장치 및 부하 전력 분석 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention conceived by the above-described necessity provides a load power analysis device and a load power analysis method capable of analyzing the power usage and usage pattern of individual loads by grasping the power characteristics of each load of customers and classifying them by a clustering technique. It aims to do.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치는, 적어도 하나 이상의 부하 기기가 연결되는 수용가의 전력 인입점에 설치되서 해당 수용가의 전력 사용량을 측정하는 스마트 전력 미터부; 및 상기 스마트 전력 미터부에서 측정된 전력 사용량을 분석하여 각각의 부하 기기별 전력 사용량을 모니터링하는 부하 분해부;를 포함하고, 상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부에 의해서 측정된 전력 사용량 데이터를 전처리하여 시간대별 유효 전력과 피상 전력을 획득하고, 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 부하 전력 특성에 따라 해당 부하 기기를 분류한다.In order to achieve the above object, a load power analysis device according to a clustering technique according to an embodiment of the present invention is installed at a power entry point of a customer to which at least one load device is connected, and measures the power consumption of the customer. Meter part; And a load decomposition unit that analyzes the electric power consumption measured by the smart power meter unit and monitors the electric power consumption for each load device, wherein the load decomposition unit stores the power consumption data measured by the smart power meter unit. Preprocessing is performed to obtain active power and apparent power for each time slot, and classifies the load device according to load power characteristics using the active power and the apparent power.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 상기 측정된 전력 사용량 데이터를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 복수 개의 클러스터로 군집화한다.In this case, the load decomposition unit clusters the measured power consumption data into a plurality of clusters on a daily or monthly basis.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산하고, 상기 유효 전력, 상기 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 기준으로 하여 상기 측정된 전력 사용량 데이터를 복수 개의 클러스터로 군집화한다.In this case, the load decomposition unit calculates a power factor using the active power and the apparent power, and calculates the measured power consumption data based on the active power, the power factor, and a meter reading time obtained by measuring the active power. Cluster into multiple clusters.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 상기 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값 및 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류한다.In this case, the load decomposition unit classifies clusters having a similar change pattern as homogeneous load devices by using the median value of the active power, the median power factor, and the median value of the meter reading time for each of the plurality of clusters.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산하고, 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류한다.In this case, the load decomposition unit calculates the total daily operation time by summing the average daily occurrence time of clusters classified as homogeneous load devices, and uses the active power and the total daily operation time to calculate the corresponding load. Classify the device into one of several types of power change.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 상기 복수의 전력 변화 유형을 2개의 전력 변화 상태를 갖는 제1 유형, 복수 개의 전력 변화 상태를 갖는 제2 유형, 단기간에 연속적인 전력 변화 상태를 갖는 제3 유형 및 장기간에 반복적인 전력 변화 상태를 갖는 제4 유형으로 구분하고, 상기 제1 내지 4 유형 중 어느 하나로 분류한다.In this case, the load decomposition unit includes a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, and a third type having a continuous power change state in a short period of time. And a fourth type having a state of repetitive power change over a long period of time, and classified into any one of the first to fourth types.

한편, 상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신한다.Meanwhile, the load decomposition unit receives a user's feedback through an application pre-installed in a user terminal previously registered as a user of the smart power meter unit.

한편, 상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신한다.On the other hand, the load decomposition unit receives the identification information on the load device acquired by the smart outlet pre-installed in the customer installed the smart power meter unit.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 부하 전력 분석 방법은, 적어도 하나 이상의 부하 기기가 연결되는 수용가의 전력 인입점에 설치되서 해당 수용가의 전력 사용량을 측정하는 스마트 전력 미터부 및 상기 스마트 전력 미터부에서 측정된 전력 사용량을 분석하여 각각의 부하 기기별 전력 사용량을 모니터링하는 부하 분해부를 포함하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치를 이용한 부하 전력 분석 방법에 있어서, 상기 부하 분해부는, 상기 측정된 전력 사용량의 정보를 전처리하여 기 결정된 시간대별 유효 전력, 피상 전력 및 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산하는 단계; 상기 부하 분해부는, 상기 유효 전력, 상기 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 이용하여 상기 측정된 전력 사용량의 정보를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 복수 개의 클러스터로 군집화하는 단계; 상기 부하 분해부는, 상기 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값, 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류하는 단계; 및 상기 부하 분해부는, 상기 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산하고, 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류하는 단계;를 포함하고, 상기 부하 분해부는, 상기 복수의 전력 변화 유형을 2개의 전력 변화 상태를 갖는 제1 유형, 복수 개의 전력 변화 상태를 갖는 제2 유형, 단기간에 연속적인 전력 변화 상태를 갖는 제3 유형 및 장기간에 반복적인 전력 변화 상태를 갖는 제4 유형 중 어느 하나로 분류한다.The load power analysis method according to another embodiment of the present invention includes a smart power meter unit installed at a power entry point of a customer to which at least one load device is connected to measure the power consumption of the customer, and the smart power meter unit. In the load power analysis method using a load power analysis device according to a clustering technique including a load decomposition unit that analyzes the generated power consumption and monitors the power consumption of each load device, the load decomposition unit comprises: information on the measured power consumption Preprocessing and calculating a power factor using the active power and the apparent power for each predetermined time slot, and the active power and the apparent power; The load decomposition unit clustering information on the measured power consumption into a plurality of clusters on a daily or monthly basis using the active power, the power factor, and a meter reading time obtained by reading the active power. ; The load decomposition unit may further include classifying clusters having similar patterns of change into homogeneous load devices by using an intermediate value of active power, an intermediate value of power factor, and an intermediate value of meter reading time for each of the plurality of clusters; And the load decomposition unit calculates the total daily operation time by summing the average daily occurrence time of the cluster classified as the homogeneous load device, and uses the active power and the total daily operation time to determine the load device. Classifying into one of a plurality of power change types; Including, wherein the load decomposition unit comprises: a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, and a short period of time. It is classified as one of a third type having a continuous power change state and a fourth type having a repetitive power change state over a long period of time.

이 경우에, 상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신하거나 상기 스마트 전력 미터부가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신하는 단계; 및 상기 사용자의 피드백 또는 상기 부하 기기에 관한 식별 정보를 이용하여 해당 부하 기기에 대한 분류 정보를 갱신한다.In this case, the load decomposition unit receives a user's feedback through an application pre-installed in a user terminal registered in advance as a user of the smart power meter unit, or a load acquired by a smart outlet pre-installed in the customer where the smart power meter unit is installed. Receiving identification information about the device; And updating classification information on the load device by using the user's feedback or identification information on the load device.

본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 수용가의 부하의 전력 특성을 분석하여 클러스터링 기법에 의해서 부하별로 구분할 수 있으므로 정확하게 수요자 전력 사용량을 예측할 수 있고, According to various embodiments of the present disclosure, since the power characteristics of the customer's load can be analyzed and classified by load by a clustering technique, the consumer's power consumption can be accurately predicted,

부하별 전력 사용 패턴을 분석하여 AMI 전력사용량을 분해함으로써 고객들에게 불필요한 가전 기기의 사용 정보와 누진세 알림 등을 통하여 고객들이 비용을 절감시킬 수 있으며, By analyzing the power usage pattern by load and decomposing AMI power usage, customers can reduce costs through unnecessary home appliance usage information and progressive tax notifications.

가전 기기별 소비전력 패턴을 이용하여 가전 기기의 고장을 탐지하여 가전 기기의 고장으로 인한 문제를 사전에 예방할 수 있으며, By using the power consumption pattern of each home appliance, it is possible to detect the failure of the home appliance and prevent the problem caused by the breakdown of the home appliance.

가구별 사용자의 사용 패턴을 분석하여 독거노인 가구에서 발생되는 응급 상황을 예측하여 사고 예방의 효과를 발휘한다.By analyzing the usage patterns of users by household, it predicts emergency situations that occur in elderly households living alone, thereby exerting the effect of preventing accidents.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치를 예시적으로 설명하는 블럭도,
도 2는 부하 기기의 전력 특성을 설명하는 4개 유형의 전력 패턴 그래프,
도 3은 본 발명의 클러스터링 기법을 설명하기 위한 유효전력, 역률 및 검침시간에 따른 3차원 시뮬레이션 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 역률 그룹별 데이터 분포 그래프,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 공휴일과 평일의 데이터 분포 그래프,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 요일별 데이터 분포 그래프,
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 역률 그룹별 데이터 분포 그래프,
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 공휴일과 평일의 데이터 분포 그래프,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 요일별 데이터 분포 그래프,
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 단말로부터 피드백을 입력받는 사용자 인터페이스를 예시적으로 설명하는 도면, 그리고,
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 부하 전력 분석 방법을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도.
1 is a block diagram exemplarily illustrating an apparatus for analyzing load power using a clustering technique according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph of four types of power patterns illustrating power characteristics of a load device;
3 is a 3D simulation diagram according to active power, power factor, and meter reading time for explaining the clustering technique of the present invention;
4 is a graph of data distribution for each power factor group of six clusters according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph of distribution of data on holidays and weekdays of six clusters according to an embodiment of the present invention;
6 is a graph of data distribution for each day of the week of six clusters according to an embodiment of the present invention;
7 is a data distribution graph for each power factor group of four clusters according to another embodiment of the present invention.
8 is a data distribution graph of holidays and weekdays of four clusters according to another embodiment of the present invention;
9 is a data distribution graph for each day of the week of four clusters according to another embodiment of the present invention.
10 is a diagram exemplarily illustrating a user interface for receiving feedback from a user terminal according to another embodiment of the present invention; and
11 is a flowchart illustratively illustrating a load power analysis method according to another embodiment of the present invention.

이하 도면과 표를 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하에서 설명하는 실시예는 바람직한 일 예를 설명한 것이며, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 다양하게 설계변경될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and tables. The embodiments described below are for describing a preferred example, and various design changes may be made within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치를 예시적으로 설명하는 블럭도이다. 도 1을 참고하면, 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치(100)는 스마트 전력 미터부(110) 및 부하 분해부(130)를 포함한다. 1 is a block diagram illustrating an apparatus for analyzing load power using a clustering technique according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the load power analysis apparatus 100 using a clustering technique includes a smart power meter unit 110 and a load decomposition unit 130.

스마트 전력 미터부(110)는 적어도 하나 이상의 부하 기기가 연결되는 수용가의 전력 인입점에 설치되서 해당 수용가의 전력 사용량을 측정한다. 스마트 전력 미터부(110)는 스마트 콘센트(300)를 통해서 연결된 복수의 부하 기기(L1 내지 L5)의 전력 사용량을 측정한다.The smart power meter unit 110 is installed at a power entry point of a customer to which at least one load device is connected to measure the power consumption of the customer. The smart power meter unit 110 measures power consumption of a plurality of load devices L1 to L5 connected through the smart outlet 300.

본원 발명의 일 실시 예에 따르면 유효전력과 무효전력의 차이를 가지고 클러스터링을 하면 되는데 제공받은 데이터에는 한 개 이상의 가전 제품의 유효전력, 무효지상, 무효진상전력, 피상전력이 15분동안 누적되어 발생하기 때문에 데이터의 구조에 맞도록 전처리 작업을 해야 할 필요성이 있다.According to an embodiment of the present invention, clustering can be performed with the difference between active power and reactive power. In the received data, active power, reactive ground, reactive leading power, and apparent power of one or more home appliances are accumulated for 15 minutes. Therefore, there is a need to perform pre-processing work to fit the structure of the data.

부하 분해부(130)는 스마트 전력 미터부(110)에 의해서 측정된 전력 사용량 데이터를 전처리한다. 다음의 표 1은 부하 분해부(130)에 의해서 전처리된 전력 사용량 데이터의 일 예를 나타낸다.The load decomposition unit 130 preprocesses the power consumption data measured by the smart power meter unit 110. Table 1 below shows an example of power usage data preprocessed by the load decomposition unit 130.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 1을 참고하면, METR_NO는 스마트 전력 미터부의 식별 번호, MR_YMD는 검침 일자, MR_HHMI는 검침 시간, WHM_NDL_LP는 유효전력량, ONEA_VAR_LP는 무효지상전력량, CDNPH_VARNDL_LP는 무효진상전력량, PH_WHM_NDL_LP는 피상 전력을 의미한다. Referring to Table 1 above, METR_NO is the identification number of the smart power meter, MR_YMD is the meter reading date, MR_HHMI is the meter reading time, WHM_NDL_LP is the amount of active power, ONEA_VAR_LP is the amount of reactive ground power, CDNPH_VARNDL_LP is the amount of reactive power, and PH_WHM_NDL_LP means the amount of reactive power. .

이때, 역률(factor)는 실제 걸리는 전압과 전류가 얼마나 효율적으로 일을 하는지 나타내는 수치를 의미한다. 이론상 효율이 100%일 때 전체 전력량(피상전력) 중에 유효전력의 비율로 구할 수 있다. 역률= 유효전력/피상전력으로 정의한다. 유효전력과 피상전력을 기준으로 역률(factor)을 정의하는 파생변수를 추가한다. 다음의 표 2는 이렇게 연산된 역률을 추가한 표이다. At this time, the power factor (factor) means a number that indicates how efficiently the actual voltage and current applied to work. In theory, when the efficiency is 100%, it can be calculated as the ratio of the active power to the total amount of power (apparent power). Power factor = Active power/Apparent power. Add a derived variable that defines the power factor based on the active power and apparent power. Table 2 below is a table that adds the calculated power factor.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 표 2에서 연산된 역률을 정의하는 파생변수를 factor_check로 정의한다. 또한, P, Q1, Q2, S, factor check, Time, holiday, Day 항목은 다음 표 3처럼 정의된다.The derived variable defining the calculated power factor in Table 2 is defined as factor_check. In addition, the items P, Q1, Q2, S, factor check, Time, holiday, and Day are defined as shown in Table 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

부하 분해부(130)는 전처리된 전력 사용량 데이터로부터 시간대별 유효 전력과 피상 전력을 획득한다. 부하 분해부(140)는 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산한다.The load decomposition unit 130 acquires active power and apparent power for each time period from the preprocessed power usage data. The load decomposition unit 140 calculates a power factor using the active power and the apparent power.

부하 분해부(130)는 역률값 수치를 4가지 기준으로 분류하여 factor group 변수항목으로 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 factor group 항목은 다음의 표 4와 같은 방식으로 생성할 수 있다.The load decomposition unit 130 may classify the power factor value according to four criteria and generate a factor group variable item. The factor group item created in this way can be created in the manner shown in Table 4 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

역률값의 종류는 다음의 표 5와 같이 빈도수 95% 이상인 역률의 수치는 [0.94, 0.93, 1.0, 0.96, 0.99, 0.98, 0.92]이고, 빈도수 95%이상인 역률값의 종류는 내림차순을 기준으로 8종류이다, 부하 분해부(130)는 일일 제품 사용량 빈도를 전체의 95%전후로 가정하여 역률값을 추출한다.The types of power factor values are [0.94, 0.93, 1.0, 0.96, 0.99, 0.98, 0.92] for power factor values with a frequency of 95% or more, as shown in Table 5 below, and the types of power factor values with a frequency of 95% or more are 8 based on descending order. It is a kind, and the load decomposition unit 130 extracts a power factor value assuming that the daily product usage frequency is around 95% of the total.

Figure pat00005
Figure pat00005

부하 분해부(130)는 측정된 전력 사용량 데이터를 일단위 또는 월단위로 구분하여 전처리한다. 다음의 표 6은 일 단위 또는 월 단위로 전처리된 데이터 세트의 일 예를 나타낸다.The load decomposition unit 130 pre-processes the measured power consumption data by dividing it on a daily or monthly basis. Table 6 below shows an example of a data set preprocessed on a daily or monthly basis.

Figure pat00006
Figure pat00006

부하 분해부(130)는 유효 전력, 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 기준으로 하여 측정된 전력 사용량 데이터를 복수 개의 클러스터로 군집화한다. 이때 부하 분해부(130)는 군집화된 그룹의 크기(거리)의 변화에 따라 클러스터의 개수를 조절한다. 바람직하게는 클러스터의 개수를 늘려가면서 군집화된 그룹의 크기(거리)가 급격히 작아지는 임계점에서 클러스터의 개수를 결정한다. 이렇게 클러스터의 개수를 결정하기 위하여 다음의 표 7과 같은 로직을 사용할 수 있다.The load decomposition unit 130 clusters the measured power usage data into a plurality of clusters based on the active power, the power factor, and the meter reading time obtained by reading the active power. At this time, the load decomposition unit 130 adjusts the number of clusters according to a change in the size (distance) of the clustered group. Preferably, the number of clusters is determined at a critical point where the size (distance) of the clustered group rapidly decreases while increasing the number of clusters. In order to determine the number of clusters in this way, the logic shown in Table 7 below can be used.

Figure pat00007
Figure pat00007

보다 구체적으로 살펴보면, 다음의 표 8과 같이 클러스터의 개수를 증가시키면서 형성되는 군집화된 개별 그룹의 크기 변화를 살펴서 급격하게 감소하는 지점의 클러스터 개수를 클러스터링을 위한 개수로 선택한다.In more detail, as shown in Table 8 below, the number of clusters at points that rapidly decrease is selected as the number for clustering by looking at the change in the size of the clustered individual groups formed while increasing the number of clusters.

Figure pat00008
Figure pat00008

상술한 방식으로 클러스터의 개수를 결정하면, 부하 분해부(130)는 결정된 클러스터의 개수에 따라 측정된 전력 사용량 데이터를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 군집화한다. 다음의 표 9는 6개 그룹으로 군집화된 예를 나타낸다.When the number of clusters is determined in the above-described manner, the load decomposition unit 130 clusters the power consumption data measured according to the determined number of clusters in units of days or months. Table 9 below shows an example of clustering into 6 groups.

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 표 9는 6개의 클러스터별로 검침시간, 유효전력, 역률값 및 발생시간을 나타낸다. 이때 각 클러스터의 검침시간, 유효전력 및 역률값은 해당 클러스터를 구성하는 전력 사용량 데이터 중 중간값을 의미하고, 발생 시간은 일평균 발생 시간을 의미한다.Table 9 shows the meter reading time, active power, power factor value, and generation time for each of the six clusters. At this time, the meter reading time, active power, and power factor values of each cluster mean the median value of the power usage data constituting the cluster, and the occurrence time means the average daily occurrence time.

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 표 10은 클러스터 1, 2, 4를 동질의 클러스터로 분류한 것이며, 그 기준은 유효전력 및 역률값의 유사도이다. 이렇게 클러스터 1, 2, 4의 일평균 발생시간을 합치면 13.2시간을 차지하게 되며, 이러한 전력 사용 시간 패턴을 보여주는 부하 기기는 냉장고로 유추할 수 있다.In Table 10, clusters 1, 2, and 4 are classified as homogeneous clusters, and the criterion is the degree of similarity between active power and power factor values. When the average daily occurrence times of clusters 1, 2, and 4 are combined in this way, it takes up 13.2 hours, and a load device showing such a power usage time pattern can be inferred as a refrigerator.

즉, 부하 분해부(130)는 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값, 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류한다.That is, the load decomposition unit 130 classifies clusters having similar patterns of change as homogeneous load devices by using the median value of the active power, the median power factor, and the median value of the meter reading time for each of a plurality of clusters.

이렇게 클러스터링된 데이터 세트를 분석하면 유사한 패턴을 보이는 경우에는 동질의 부하 기기로 유추할 수 있다. 표 11을 참고하면, 부하 분해부(130)는 클러스터 8 및 10의 유효 전력 및 역률값이 유사하므로 동질의 부하 기기로 분류할 수 있다.By analyzing this clustered data set, if it shows a similar pattern, it can be inferred as a homogeneous load device. Referring to Table 11, since the active power and power factor values of the clusters 8 and 10 are similar, the load decomposing unit 130 can be classified as a load device of the same type.

Figure pat00011
Figure pat00011

부하 분해부(130)는 유효전력 및 역률값의 변화 패턴을 이용하여 해당 전력 변화 패턴에 부합하는 4종의 유형으로 해당 클러스터를 분류할 수 있다. The load decomposing unit 130 may classify the corresponding cluster into four types corresponding to the corresponding power change pattern by using the change pattern of the active power and the power factor value.

부하 분해부(130)는 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산한다. 부하 분해부(130)는 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류한다.The load decomposition unit 130 calculates the total operating time per day by summing the average daily occurrence times of clusters classified as load devices of the same homogeneity. The load decomposition unit 130 classifies the load device into one of a plurality of power change types using the active power and the total operating time per day.

부하 분해부(130)는 상기 복수의 전력 변화 유형을 2개의 전력 변화 상태를 갖는 제1 유형, 복수 개의 전력 변화 상태를 갖는 제2 유형, 단기간에 연속적인 전력 변화 상태를 갖는 제3 유형 및 장기간에 반복적인 전력 변화 상태를 갖는 제4 유형으로 구분하고, 상기 제1 유형 내지 제4 유형 중 하나로 분류한다. 하기 표 12를 참고하면, 4개의 유형은 전력 변화 패턴으로 구별가능하며, 대표적인 4개의 변화 패턴 이외에도 추가적인 전력 변화 패턴도 얼마든지 해석할 수 있다.The load decomposition unit 130 includes a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, a third type having a continuous power change state for a short period of time, and a long period of the plurality of power change types. It is classified into a fourth type having a repetitive power change state, and classified into one of the first to fourth types. Referring to Table 12 below, the four types can be distinguished by power change patterns, and additional power change patterns in addition to the representative four change patterns can be interpreted as much as possible.

Figure pat00012
Figure pat00012

부하 분해부(130)는 스마트 전력 미터부(110)의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말(200)에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신한다. 부하 분해부(130)는 스마트 전력 미터부(110)가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트(300)에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신한다.The load decomposition unit 130 receives a user's feedback through an application preinstalled in the user terminal 200 registered in advance as a user of the smart power meter unit 110. The load decomposition unit 130 receives identification information about the load device acquired by the smart outlet 300 pre-installed in the customer in which the smart power meter unit 110 is installed.

도 2는 부하 기기의 전력 특성을 설명하는 4개 유형의 전력 패턴 그래프이다. 도 2를 참고하면, 4개의 유형은 제1 내지 4 유형으로 구분된다. 2 is a graph of four types of power patterns illustrating power characteristics of a load device. Referring to FIG. 2, the four types are divided into first to fourth types.

제1 유형은 전원이 오프되는 구간과, 전원이 온되는 구간으로 구성되는 2개의 전력 변화 패턴을 갖는 유형이다(도 2(a) 참조), The first type is a type having two power change patterns consisting of a section in which the power is turned off and a section in which the power is turned on (see Fig. 2(a)),

제2 유형은 동작 구간에서 다양한 전력 변화 패턴을 갖는 유형이다(도 2(b) 참조), 예를 들어, 전원이 오프되는 제1 구간, 제1 상태 레벨값으로 동작하는 제2 구간, 제2 상태 레벨값으로 동작하는 제3 구간, 제3 상태 레벨값으로 동작하는 제4 구간으로 전력 변화 패턴이 다양한 유형이다. The second type is a type having various power change patterns in an operation period (refer to FIG. 2(b)), for example, a first period in which the power is turned off, a second period operating at a first state level value, and a second There are various types of power change patterns as a third section operating as a state level value and a fourth section operating as a third state level value.

제3 유형은 단기간의 동작 구간에서 연속적인 전력 변화 패턴을 보이는 유형이다(도 2(c) 참조). 예를 들어, 전원이 오프되는 구간과 전원이 최대치로 상승하는 구간과 전원 최대치 구간보다는 낮은 레벨로 떨어지는 구간으로 전력 변화 패턴이 단기간에 이루어지는 유형이다. 여기서 단기간은 몇십분, 몇시간을 의미한다.The third type is a type showing a continuous power change pattern in a short-term operation period (see Fig. 2(c)). For example, a period in which power is turned off, a period in which the power is raised to a maximum value, and a period in which the power is dropped to a lower level than the maximum value period is a type in which a power change pattern occurs in a short period of time. Here, the short term means tens of minutes or hours.

제4 유형은 장기간의 동작 구간에서 반복적인 전력 변화 패턴을 갖는 유형이다(도 2(d) 참조). 예를 들어, 지속적인 전력 사용 패턴을 보이면서 동작 전력과 대기 전력의 두 가지 전력 레벨에서 반복적인 패턴을 나타낸다. 이러한 제4 유형의 경우에는 수십시간에서 수백시간을 지속하는 패턴을 나타낸다. The fourth type is a type having a repetitive power change pattern in a long-term operation period (see Fig. 2(d)). For example, while showing a continuous power usage pattern, it shows a repetitive pattern at two power levels: operating power and standby power. In the case of this fourth type, a pattern lasting from tens to hundreds of hours is shown.

도 3은 본 발명의 클러스터링 기법을 설명하기 위한 유효전력, 역률 및 검침시간에 따른 3차원 시뮬레이션 도면이다. 도 3을 참고하면, 부하 분해부(130)는 측정된 전력 사용량 데이터를 10개의 클러스터로 군집화한다. 3 is a 3D simulation diagram according to active power, power factor, and meter reading time for explaining the clustering technique of the present invention. Referring to FIG. 3, the load decomposition unit 130 clusters the measured power usage data into 10 clusters.

이때 군집화의 기준 요소는 유효 전력, 검침 시간 및 역률값이며, 10개의 클러스터의 유효 전력, 역률 값 및 검침 시간의 특징을 유사한 클러스터끼리 묶을 경우에는 해당 클러스터는 동질의 부하 기기에 의한 전력 사용 구간으로 해석할 수 있다. At this time, the standard elements of clustering are active power, meter reading time, and power factor value, and if the characteristics of active power, power factor value, and meter reading time of 10 clusters are grouped together, the cluster is a power use section by the same load device. I can interpret it.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 역률 그룹별 데이터 분포 그래프이다. 도 4를 참고하면, 4개의 역률 그룹에 대한 6개의 그룹의 데이터 분포를 확인할 수 있다. 4 is a graph of data distribution for each power factor group of six clusters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, data distribution of 6 groups for 4 power factor groups can be confirmed.

제1 클러스터의 경우에는 제3 역률 그룹이 약 600개 전력 사용 데이터가 밀집되어 있다. 제2 클러스터의 경우에는 제1 역률 그룹과 제2 역률 그룹이 각각 980개 및 1100개의 데이터로 분포되어 있다. 제3 클러스터의 경우에는 제3 역률 그룹, 제4 역률 그룹의 데이터가 분포되어 있다. 제4 클러스터의 경우에는 제1 역률 그룹, 제2 역률 그룹의 데이터가 분포되어 있다. 제5 클러스터의 경우에는 제1 역률 그룹, 제2 역률 그룹 및 제3 역률 그룹의 데이터가 분포되어 있다. 제 6 클러스터의 경우에는 제3 역률 그룹과 제4 역률 그룹의 데이터가 분포되어 있다.In the case of the first cluster, about 600 power usage data are concentrated in the third power factor group. In the case of the second cluster, the first power factor group and the second power factor group are distributed as 980 and 1100 data items, respectively. In the case of the third cluster, data of the third power factor group and the fourth power factor group are distributed. In the case of the fourth cluster, data of the first power factor group and the second power factor group are distributed. In the case of the fifth cluster, data of the first power factor group, the second power factor group, and the third power factor group are distributed. In the case of the sixth cluster, data of the third power factor group and the fourth power factor group are distributed.

도 4에 도시된 바와 같이 복수의 클러스터에 대해서 역률 그룹별로 데이터 분포 분석을 통해서 동일한 클러스터에 다양한 부하기기가 포함될 경우에도 정확하게 부하 기기의 전력 사용량을 분석하기 위함이다.As shown in FIG. 4, this is to accurately analyze the power usage of the load device even when various load devices are included in the same cluster through data distribution analysis for each power factor group for a plurality of clusters.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 공휴일과 평일의 데이터 분포 그래프이다. 도 5를 참고하면, 공휴일과 평일에 전력 사용 데이터의 분포를 확인할 수 있다. 5 is a graph of distribution of data on holidays and weekdays of six clusters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, distribution of power use data on public holidays and weekdays can be confirmed.

제1 내지 6 클러스터의 경우에는 공휴일과 평일의 전력 사용 데이터의 분포가 구분될 수 있으므로, 이러한 데이터 분포 패턴을 분석하여 어떤 종류의 부하 기기를 사용하는지 구별할 수 있다. In the case of the first to sixth clusters, the distribution of power usage data on holidays and weekdays can be distinguished, and thus the data distribution pattern can be analyzed to distinguish which type of load device is used.

예를 들어, 도 5에 도시된 제6 클러스터의 경우에는 평일의 전력 사용 데이터의 분포가 휴일의 전력 사용 데이터 분포보다 훨씬 많으므로 평일에 많이 사용되는 부하 기기로 추정되며, 이러한 추정의 정확도를 높이기 위해서 사용자로부터 부하 기기별 특징에 관한 정보를 피드백 정보로 수신하여 이를 반영한다면 해당 부하 기기를 보다 정밀하게 추론할 수 있다. 평일 또는 휴일의 전력 사용 데이터 분포를 분석하는 것보다 더욱 정밀하게 요일별로 전력 사용 데이터 분포를 분석한다면 부하 기기의 분류 정확도를 더욱 높일 수 있다.For example, in the case of the sixth cluster shown in FIG. 5, since the distribution of power use data on weekdays is much larger than the distribution of power use data on holidays, it is estimated as a load device that is frequently used on weekdays, and the accuracy of this estimation is improved. For this purpose, if information on the characteristics of each load device is received from the user as feedback information and reflected, the corresponding load device can be inferred more precisely. If you analyze the distribution of power use data by day of the week more precisely than analyzing the distribution of power use data on weekdays or holidays, the classification accuracy of load devices can be further improved.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 6개 클러스터의 요일별 데이터 분포 그래프이다. 도 6을 참고하면, 제2 클러스터의 경우에는 토요일에 전력 사용 데이터 분포가 집중되어 있으므로, 토요일 사용 빈도가 높은 부하 기기로 추론되며, 이러한 부하 기기의 추론 정확도를 높이기 위해서는 사용자로부터 피드백 정보를 받거나 스마트 콘센트와 같이 부하 기기의 종류를 식별할 수 있는 장비로부터 동작 부하 기기의 식별 정보를 수신하여 해당 부하 기기를 분류할 수 있다. 6 is a data distribution graph for each day of the week of six clusters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, in the case of the second cluster, since the power usage data distribution is concentrated on Saturday, it is inferred as a load device with a high frequency of use on Saturday. The load device can be classified by receiving identification information of the operating load device from equipment that can identify the type of the load device, such as an outlet.

도 6에 도시된 전력 사용 데이터 패턴은 예시적인 것이지만 제2 클러스터의 요일별 전력 사용 데이터 패턴을 분석할 경우에 평일에 고르게 사용되고, 토요일에 사용 빈도수가 많은 부하 기기(예컨대, 세탁기)의 사용으로 인한 전력 변화 패턴을 나타낸다.Although the power usage data pattern shown in FIG. 6 is exemplary, when analyzing the power usage data pattern for each day of the week of the second cluster, it is evenly used on weekdays, and power due to the use of load devices (e.g., washing machines) with a high frequency of use on Saturdays. Indicate the pattern of change.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 역률 그룹별 데이터 분포 그래프이다. 도 7을 참고하면, 제1 내지 4 클러스터에 대한 역률 그룹별 분포 특징을 확인할 수 있다. 제3 클러스터의 경우에는 제1 역률 그룹의 전력 사용 데이터 분포가 나타나고, 나머지 클러스터의 경웅에는 제2 역률 그룹의 전력 사용 데이터 분포가 나타나고 있음을 확인할 수 있다.7 is a data distribution graph for each power factor group of four clusters according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, distribution characteristics for each power factor group for the first to fourth clusters can be confirmed. In the case of the third cluster, it can be seen that the distribution of the power usage data of the first power factor group is shown, and the distribution of the power usage data of the second power factor group is shown in Kyungwoong of the remaining clusters.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 공휴일과 평일의 데이터 분포 그래프이다. 도 8을 참고하면, 제1 내지 4 클러스터의 공휴일과 평일의 전력 사용량 분포 패턴을 통해서 특정 클러스터는 특정 부하 기기의 동작 특성을 나타내는 클러스터로 분류할 수 있다. 8 is a data distribution graph of public holidays and weekdays of four clusters according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, a specific cluster may be classified as a cluster representing the operating characteristics of a specific load device through the power usage distribution pattern of the first to fourth clusters on holidays and weekdays.

예컨대 제4 클러스터는 평일 사용 빈도가 높은 특징을 갖는 부하 기기로 분류하고, 제2 클러스터는 공휴일 사용 빈도가 높은 특징을 갖는 부하 기기로 분류할 수 있다. 부하 기기의 특징을 파악하기 위하여 사용자로부터 피드백 정보로 수신한다면 보다 정확하게 클러스터의 전력 사용 데이터 분포와 피드백 정보를 활용하여 해당 클러스터에서 사용된 주요 부하 기기의 종류를 식별할 수 있다.For example, the fourth cluster may be classified as a load device having a characteristic that is frequently used on weekdays, and the second cluster may be classified as a load device having a characteristic that is used on a public holiday. If feedback information is received from the user in order to grasp the characteristics of the load device, it is possible to more accurately identify the type of the main load device used in the cluster by using the power usage data distribution and the feedback information of the cluster.

도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 4개 클러스터의 요일별 데이터 분포 그래프이다. 도 9를 참고하면, 4개의 클러스터에 대해서 요일별로 데이터 분포 특징을 확인할 수 있으므로, 제10 클러스터의 경우에는 수요일에 사용 빈도가 높은 경향을 보이므로 수요일에 사용되는 빈도가 높은 부하 기기의 특징을 보이는 클러스터로 분석될 수 있다.9 is a graph of data distribution for each day of the week of four clusters according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, since data distribution characteristics can be checked for each day of the week for four clusters, in the case of the 10th cluster, the frequency of use tends to be high on Wednesday, so the characteristics of load devices with high frequency used on Wednesday are shown. It can be analyzed as a cluster.

도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사용자 단말로부터 피드백을 입력받는 사용자 인터페이스를 예시적으로 설명하는 도면이다. 도 10을 참고하면, 사용자 단말로부터 부하 기기별로 사용주기, 사용시간, 사용요일 등에 관한 피드백 정보를 수신하여 데이터 분석시에 참고한다면 클러스터링 후 각 클러스터에서의 전력 변화 패턴을 분석하여 부하 기기를 종류별로 분해하여 전력 사용량 분석을 할 수 있다.10 is a diagram exemplarily illustrating a user interface for receiving feedback from a user terminal according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 10, if feedback information on the use cycle, use time, and day of use for each load device is received from the user terminal and referenced when analyzing data, the power change pattern in each cluster is analyzed after clustering and the load device is classified by type. It can be disassembled and analyzed for power consumption.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 부하 전력 분석 방법을 예시적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 11을 참고하면, 부하 전력 분석 방법은 측정된 전력 사용량의 정보를 전처리하여 기 결정된 시간대별 유효 전력, 피상 전력 및 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산하는 단계(S1101), 유효 전력, 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 이용하여 측정된 전력 사용량의 정보를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 복수 개의 클러스터로 군집화하는 단계(S1103), 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값, 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류하는 단계(S1105), 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산하고, 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류하는 단계(S1107)를 포함한다.11 is a flowchart illustrating a method of analyzing load power according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11, the load power analysis method pre-processes the measured power usage information and calculates a power factor using the active power and apparent power for each predetermined time slot, and the active power and the apparent power (S1101). Clustering information on the power consumption measured using the power, power factor, and the meter reading time of the corresponding active power into a plurality of clusters in daily or monthly units (S1103), effective for each of a plurality of clusters Classifying clusters showing similar patterns of change as homogeneous load devices using the median power, median power factor, and median reading time (S1105), the daily average occurrence time of clusters classified as homogeneous load devices And calculating the total daily operation time by adding them, and classifying the load device into one of a plurality of power change types by using the active power and the total daily operation time (S1107).

이때, 단계(S1107)를 실행하기 전후에 스마트 전력 미터부(110)의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말(200)에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신하거나 스마트 전력 미터부(110)가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트(300)에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신하는 단계(S1108)를 더 실행할 수 있다. 또한 단계(S1108) 이후에 사용자의 피드백 또는 부하 기기에 관한 식별 정보를 이용하여 해당 부하 기기에 대한 분류 정보를 갱신하거나 수정하는 단계(S1109)를 더 수행할 수 있다.At this time, before and after executing step (S1107), the user's feedback is received through an application pre-installed in the user terminal 200 registered in advance as a user of the smart power meter unit 110, or the smart power meter unit 110 is installed. The step (S1108) of receiving identification information on the load device acquired by the smart outlet 300 previously installed in the customer may be further performed. In addition, after step S1108, a step S1109 of updating or correcting classification information for a corresponding load device may be further performed by using the user's feedback or identification information about the load device.

100 : 부하 전력 분석 장치
110 : 스마트 전력 미터부
130 : 부하 분해부
200 : 사용자 단말
300 : 스마트 콘센트
100: load power analysis device
110: smart power meter unit
130: load disassembly part
200: user terminal
300: smart outlet

Claims (10)

클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치에 있어서,
적어도 하나 이상의 부하 기기가 연결되는 수용가의 전력 인입점에 설치되서 해당 수용가의 전력 사용량을 측정하는 스마트 전력 미터부; 및
상기 스마트 전력 미터부에서 측정된 전력 사용량을 분석하여 각각의 부하 기기별 전력 사용량을 모니터링하는 부하 분해부;를 포함하고,
상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부에 의해서 측정된 전력 사용량 데이터를 전처리하여 시간대별 유효 전력과 피상 전력을 획득하고, 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 부하 전력 특성에 따라 해당 부하 기기를 분류하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
In the load power analysis apparatus using a clustering technique,
A smart power meter unit installed at a power entry point of a customer to which at least one load device is connected to measure the power consumption of the customer; And
Including; a load decomposition unit for monitoring the power consumption of each load device by analyzing the power consumption measured by the smart power meter unit,
The load decomposition unit pre-processes the power consumption data measured by the smart power meter unit to obtain active power and apparent power for each time period, and uses the active power and the apparent power to determine the load device according to load power characteristics. An apparatus for analyzing load power using a clustering technique, characterized in that for classifying.
제1 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 측정된 전력 사용량 데이터를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 복수 개의 클러스터로 군집화하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 1,
The load decomposition unit clusters the measured power usage data into a plurality of clusters on a daily or monthly basis.
제2 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산하고, 상기 유효 전력, 상기 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 기준으로 하여 상기 측정된 전력 사용량 데이터를 복수 개의 클러스터로 군집화하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 2,
The load decomposition unit calculates a power factor using the active power and the apparent power, and converts the measured power consumption data into a plurality of clusters based on the active power, the power factor, and a meter reading time of the active power. An apparatus for analyzing load power using a clustering technique, characterized in that clustering is performed.
제3 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값, 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 3,
The load decomposition unit classifies clusters having similar patterns of change into homogeneous load devices by using an intermediate value of active power, an intermediate value of power factor, and an intermediate value of meter reading time for each of the plurality of clusters. By load power analysis device.
제4 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산하고, 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 4,
The load decomposition unit calculates the total daily operation time by summing the average daily occurrence time of clusters classified as homogeneous load devices, and uses the active power and the total daily operation time to determine a plurality of corresponding load devices. Load power analysis apparatus using a clustering technique, characterized in that classified as one of the power change types.
제5 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 복수의 전력 변화 유형을 2개의 전력 변화 상태를 갖는 제1 유형, 복수 개의 전력 변화 상태를 갖는 제2 유형, 단기간에 연속적인 전력 변화 상태를 갖는 제3 유형 및 장기간에 반복적인 전력 변화 상태를 갖는 제4 유형으로 구분하고, 상기 제1 내지 4 유형 중 어느 하나로 분류하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 5,
The load decomposition unit includes a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, a third type having a continuous power change state in a short period, and repetitively in a long period of time. A load power analysis apparatus according to a clustering technique, characterized in that it is classified into a fourth type having a power change state and classified into any one of the first to fourth types.
제1 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 1,
The load decomposition unit receives a user's feedback through an application preinstalled in a user terminal registered in advance as a user of the smart power meter unit.
제1 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치.
The method of claim 1,
The load decomposition unit receives the identification information on the load device obtained by the smart outlet pre-installed in the customer in which the smart power meter unit is installed, the load power analysis device according to the clustering technique.
적어도 하나 이상의 부하 기기가 연결되는 수용가의 전력 인입점에 설치되서 해당 수용가의 전력 사용량을 측정하는 스마트 전력 미터부 및 상기 스마트 전력 미터부에서 측정된 전력 사용량을 분석하여 각각의 부하 기기별 전력 사용량을 모니터링하는 부하 분해부를 포함하는 클러스터링 기법에 의한 부하 전력 분석 장치를 이용한 부하 전력 분석 방법에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 측정된 전력 사용량의 정보를 전처리하여 기 결정된 시간대별 유효 전력, 피상 전력 및 상기 유효 전력과 상기 피상 전력을 이용하여 역률을 연산하는 단계;
상기 부하 분해부는, 상기 유효 전력, 상기 역률 및 해당 유효 전력을 검침한 검침 시간을 이용하여 상기 측정된 전력 사용량의 정보를 일(日) 단위 또는 월(月) 단위로 복수 개의 클러스터로 군집화하는 단계;
상기 부하 분해부는, 상기 복수 개의 클러스터 별로 유효 전력의 중간값, 역률의 중간값, 검침시간의 중간값을 이용하여 유사한 변화 패턴을 나타내는 클러스터를 동질의 부하 기기로 분류하는 단계; 및
상기 부하 분해부는, 상기 동질의 부하 기기로 분류된 클러스터의 일 평균 발생시간을 합쳐서 일(日) 전체 동작 시간을 연산하고, 유효 전력 및 일(日) 전체 동작 시간을 이용하여 해당 부하 기기를 복수의 전력 변화 유형 중 하나로 분류하는 단계;를 포함하고,
상기 부하 분해부는, 상기 복수의 전력 변화 유형을 2개의 전력 변화 상태를 갖는 제1 유형, 복수 개의 전력 변화 상태를 갖는 제2 유형, 단기간에 연속적인 전력 변화 상태를 갖는 제3 유형 및 장기간에 반복적인 전력 변화 상태를 갖는 제4 유형 중 어느 하나로 분류하는 것을 특징으로 하는 부하 전력 분석 방법.
A smart power meter unit installed at the power entry point of the customer to which at least one load device is connected to measure the power consumption of the customer, and the power consumption for each load device by analyzing the power consumption measured by the smart power meter unit. In the load power analysis method using a load power analysis device by a clustering technique including a load decomposition unit to monitor,
The load decomposition unit may pre-process the measured power usage information to calculate a power factor using active power and apparent power for each predetermined time slot, and the active power and the apparent power;
The load decomposition unit clustering information on the measured power consumption into a plurality of clusters on a daily or monthly basis by using the active power, the power factor, and a meter reading time obtained by reading the active power. ;
The load decomposition unit comprises the steps of classifying clusters having similar patterns of change into homogeneous load devices by using an intermediate value of active power, an intermediate value of power factor, and an intermediate value of meter reading time for each of the plurality of clusters; And
The load decomposition unit calculates the total daily operation time by adding the average daily occurrence time of the clusters classified as the homogeneous load devices, and multiplexes the corresponding load devices using active power and the total daily operation time. Including; classifying as one of the power change types
The load decomposition unit includes a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, a third type having a continuous power change state in a short period, and repetitively in a long period of time. Load power analysis method, characterized in that classified into any one of the fourth type having a power change state.
제9 항에 있어서,
상기 부하 분해부는, 상기 스마트 전력 미터부의 사용자로 미리 등록된 사용자 단말에 미리 설치된 애플리케이션을 통해서 사용자의 피드백을 수신하거나 상기 스마트 전력 미터부가 설치된 수용가에 미리 설치된 스마트 콘센트에 의해서 취득된 부하 기기에 관한 식별 정보를 수신하는 단계; 및
상기 사용자의 피드백 또는 상기 부하 기기에 관한 식별 정보를 이용하여 해당 부하 기기에 대한 분류 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 부하 전력 분석 방법.
The method of claim 9,
The load disassembly unit receives user feedback through an application pre-installed in a user terminal that is registered as a user of the smart power meter unit, or identifies a load device acquired by a smart outlet pre-installed at the customer in which the smart power meter unit is installed. Receiving information; And
And updating classification information for a corresponding load device by using the user's feedback or identification information about the load device.
KR1020190126538A 2019-10-11 2019-10-11 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique KR20210043389A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126538A KR20210043389A (en) 2019-10-11 2019-10-11 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique
KR1020220029020A KR102612781B1 (en) 2019-10-11 2022-03-07 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190126538A KR20210043389A (en) 2019-10-11 2019-10-11 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220029020A Division KR102612781B1 (en) 2019-10-11 2022-03-07 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210043389A true KR20210043389A (en) 2021-04-21

Family

ID=75744352

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190126538A KR20210043389A (en) 2019-10-11 2019-10-11 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique
KR1020220029020A KR102612781B1 (en) 2019-10-11 2022-03-07 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220029020A KR102612781B1 (en) 2019-10-11 2022-03-07 Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20210043389A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117150191A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 国网冀北电力有限公司 Method and system for calculating miswiring power tracing and withdrawing power of digital ammeter
CN117455124A (en) * 2023-12-25 2024-01-26 杭州烛微智能科技有限责任公司 Environment-friendly equipment monitoring method, system, medium and electronic equipment for enterprises
CN118630792A (en) * 2024-08-06 2024-09-10 国网浙江省电力有限公司诸暨市供电公司 Three-phase load balancing method for charging new energy automobile
CN118707186A (en) * 2024-08-27 2024-09-27 北京博纳电气股份有限公司 Use evaluation system and method of intelligent ammeter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160143456A (en) 2015-06-05 2016-12-14 주식회사 인코어드 테크놀로지스 System and User Terminal having Power Managing Function, and Method for Managing Power thereof
KR101708709B1 (en) 2014-08-20 2017-02-21 서강대학교산학협력단 Method for estimating customer baseline load using data mining and apparatus thereof
KR101970186B1 (en) 2016-12-26 2019-04-18 주식회사 인코어드 테크놀로지스 System And Method for Collecting Power Usage Data

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170014095A (en) * 2015-07-28 2017-02-08 (주)산들네트웍스 A Method and System of Smart Consumer Service for Home Power Saving
KR101770798B1 (en) * 2016-01-20 2017-08-23 동아대학교 산학협력단 Apparatus and method for identifying type of electronic device
KR101783599B1 (en) * 2016-06-02 2017-10-10 충북대학교 산학협력단 Supply/Demand Management System based on Power Consumption Control using Pattern Analysis for Load Distribution
KR20180070842A (en) * 2016-12-19 2018-06-27 주식회사 새론테크 Peak power detection and alarm system
KR20180137635A (en) * 2017-06-16 2018-12-28 고려대학교 산학협력단 Method and device of load clustering in subway station for demand response

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101708709B1 (en) 2014-08-20 2017-02-21 서강대학교산학협력단 Method for estimating customer baseline load using data mining and apparatus thereof
KR20160143456A (en) 2015-06-05 2016-12-14 주식회사 인코어드 테크놀로지스 System and User Terminal having Power Managing Function, and Method for Managing Power thereof
KR101970186B1 (en) 2016-12-26 2019-04-18 주식회사 인코어드 테크놀로지스 System And Method for Collecting Power Usage Data

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117150191A (en) * 2023-10-30 2023-12-01 国网冀北电力有限公司 Method and system for calculating miswiring power tracing and withdrawing power of digital ammeter
CN117150191B (en) * 2023-10-30 2024-01-30 国网冀北电力有限公司 Method and system for calculating miswiring power tracing and withdrawing power of digital ammeter
CN117455124A (en) * 2023-12-25 2024-01-26 杭州烛微智能科技有限责任公司 Environment-friendly equipment monitoring method, system, medium and electronic equipment for enterprises
CN117455124B (en) * 2023-12-25 2024-03-08 杭州烛微智能科技有限责任公司 Environment-friendly equipment monitoring method, system, medium and electronic equipment for enterprises
CN118630792A (en) * 2024-08-06 2024-09-10 国网浙江省电力有限公司诸暨市供电公司 Three-phase load balancing method for charging new energy automobile
CN118707186A (en) * 2024-08-27 2024-09-27 北京博纳电气股份有限公司 Use evaluation system and method of intelligent ammeter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220050843A (en) 2022-04-25
KR102612781B1 (en) 2023-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102612781B1 (en) Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique
Karthick et al. Design of IoT based smart compact energy meter for monitoring and controlling the usage of energy and power quality issues with demand side management for a commercial building
Stephen et al. Incorporating practice theory in sub-profile models for short term aggregated residential load forecasting
Luo et al. Personalized residential energy usage recommendation system based on load monitoring and collaborative filtering
CN108490288B (en) A kind of stealing detection method and system
Wang et al. Time-varying stochastic assessment of conservation voltage reduction based on load modeling
US9189822B2 (en) Process, device and system for mapping transformers to meters and locating non-technical line losses
Batra et al. Indic: Improved non-intrusive load monitoring using load division and calibration
Sharma et al. Electrical load profile analysis and peak load assessment using clustering technique
Rodrigues Junior et al. A methodology for detection and classification of power quality disturbances using a real‐time operating system in the context of home energy management systems
CN113469486A (en) Line negative loss and high loss analysis method
KR102060301B1 (en) Apparatus and method for analysing living pattern based on power data
Alquthami et al. Analytics framework for optimal smart meters data processing
KR20130033214A (en) System and method for separating the power usage patterns of each load device in a load profile of a remote meter reading
Ząbkowski et al. Grade analysis for energy usage patterns segmentation based on smart meter data
CN112734593B (en) Power distribution network planning method
Aravind et al. Smart electricity meter on real time price forecasting and monitoring system
Yin et al. Big-Data Analytics for Electric Grid and Demand-Side Management
Grigoraş et al. Use of data from smart meters in optimal operation of distribution systems
Klaiber et al. A contribution to the load forecast of price elastic consumption behaviour
Toma et al. Electric energy consumption behavior of university students
Arora et al. A review on Smart Energy Meters and their market trends
Masdzarif et al. An efficient method for estimating energy losses in distribution's feeder
Matsumoto et al. An interactive approach to demand side management based on utility functions
Maniar et al. Validity index based improvisation in reproducibility of load profiling outcome

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application