KR20220019580A - 피크 전력 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

피크 전력 제어 시스템이 제공된다. 상기 피크 전력 제어 시스템은, 제한된 지역 또는 공간에서 복수의 노드에 대응하여 설치되며, 각 노드의 부하에 필요한 전력을 계통으로부터 공급받는 복수의 전력 사용부, 상기 복수의 전력 사용부로부터 유선 또는 무선 통신을 수행하여 각 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 게이트웨이, 상기 게이트웨이로부터 상기 복수의 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 중계장치, 상기 중계장치로부터 제공받은 정보를 기초로 현재 상기 복수의 전력 사용부 각각의 전력 사용량을 모니터링 하고, 상기 각 전력 사용부에 대하여 미리 설정된 피크 전력을 비교하여 전력 분배 수준을 결정하고, 상기 각 전력 사용부의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하는 경우에 해당 전력 사용부로의 전력 제공량을 제한하도록 동작하는 메인 서버, 및 상기 메인 서버의 모니터링 현황 및 상기 메인 서버에서 연산한 전력 사용량과 전력 제공량을 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다.

Description

피크 전력 제어 시스템{The Peak-power control system}
본 발명은 피크 전력 제어 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 빌딩, 공장 등과 같은 전력 사용량이 많은 대형 수용가에서 최대수요전력(Peak Demand)을 낮추어 운영비를 절감할 수 있도록 하는 피크 전력 제어 시스템에 관한 것이다.
생활 수준의 향상 및 산업 발달에 따라 매년 전력 사용량은 급속히 증가하고 있으나, 그 전력 사용량의 증가율에 대비하여 볼 때, 전력 공급량은 뒷받침되고 있지 못하는 실정이다.
이에 따라, 국가의 전력관리기관은 전력 사용을 자율적으로 줄이도록 하기 위하여 수용가의 최대수요전력을 억제토록 하는 요금 정책을 시행하고 있다. 현재, 한국전력은 전기요금을 기본요금과 사용전력요금으로 나누어 부과하며, 기본요금은 국가의 전력관리기관 거래용 최대수요 전력량계를 설치한 수용가에 대하여 검침 당월을 포함한 이전의 12개월 중의 최대수요 전력량에 해당되는 검침 당월 이후의 기본요금으로 정하는 12개월 연동제를 적용하고 있다.
수용가 특히, 빌딩, 공장과 같은 대형 수용가의 경우 때때로 평균전력 사용량을 상당히 초과하는 피크전력이 발생할 수 있는데, 전력 계약시 12개월 중 최대 피크전력량을 기록한 달의 사용 전력량을 기준으로 계약을 수행하게 됨에 따라, 부하의 비중이 큰 도심지의 업무용 빌딩과 특정 시간대에 부하 변동이 많은 공장 등에서 실사용량 대비 높은 기본요금에 대한 부담이 크게 증가하게 되었다.
이에 따라, 최대수요 전력량을 줄이기 위한 관심과 노력이 계속 진행되어 왔다. 일례로서, 전력 수요가 많은 특정 시간대에 집중하는 부하 가동을 다른 시간대로 옮기거나, 냉방기기 등을 단시간 정지 또는 기동 운전을 시켜 특정 시간대에서의 전력 사용량을 감소시키는 방법 등이 제안되었다.
그러나, 이와 같은 방법은 생산성을 떨어뜨리거나 사용자가 직접 차단시키려는 기기에 원하는 시간대에 가서 부하에 공급되는 전력을 오프 시켜야만 하기 때문에 효과적으로 전력 사용을 조절할 수 없다는 한계가 있다.
일본 공개특허 2013-059247 (공개일자 2013년 3월 28일)
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 대형 수용가에서 사용 전력을 상시 감시하여 개별 노드에서의 전력 사용량이 미리 설정한 피크 전력을 초과하지 않도록 자동제어가 가능한 피크 전력 제어 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 복수의 전력 사용 노드에 대하여 각 노드별 미리 설정한 피크 전력을 초과하는 경우 노드에 공급되는 전력을 분산시켜 피크 전력을 조절하고, 이에 따른 최대수요전력을 줄일 수 있는 피크 전력 제어 시스템을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 피크 전력 제어 시스템은, 제한된 지역 또는 공간에서 복수의 노드에 대응하여 설치되며, 각 노드의 부하에 필요한 전력을 계통으로부터 공급받는 복수의 전력 사용부, 상기 복수의 전력 사용부로부터 유선 또는 무선 통신을 수행하여 각 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 게이트웨이, 상기 게이트웨이로부터 상기 복수의 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 중계장치, 상기 중계장치로부터 제공받은 정보를 기초로 현재 상기 복수의 전력 사용부 각각의 전력 사용량을 모니터링 하고, 상기 각 전력 사용부에 대하여 미리 설정된 피크 전력을 비교하여 전력 분배 수준을 결정하고, 상기 각 전력 사용부의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하는 경우에 해당 전력 사용부로의 전력 제공량을 제한하도록 동작하는 메인 서버, 및 상기 메인 서버의 모니터링 현황 및 상기 메인 서버에서 연산한 전력 사용량과 전력 제공량을 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이하는 디스플레이 장치를 포함한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 메인 서버는 시간대별로 상기 각 전력 사용부에서의 전력 사용량에 대한 정보를 수집 분석하여, 각 시간대별 전력 사용량을 미리 예측하고, 전력 사용 예측 정보를 상기 디스플레이 장치로 제공하는 인공지능 분석모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 디스플레이 장치는 상기 각 전력 사용부에서의 전력 사용량을 합산한 전체 전력 사용량을 시간대별로 디스플레이하되, X축에는 시간을 표시하고, Y축에는 전체 전력 사용량을 표시하여 시간대별 전체 전력 사용량이 띠 형태로 나타나게 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면 자동제어에 따른 전력 분산을 통해 노드별 피크 전력을 제어할 수 있고, 이에 따른 전기요금 절감 및 에너지 절약이 가능하다.
또한, 본 발명에 따르면, 전력 사용량을 관리자들이 일일이 제어할 필요 없이 메인 서버를 통해 노드의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하지 않도록 자동으로 제어할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피크 전력 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 컴퓨팅 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 인터페이스를 예시적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
현재 전력을 사용하는 고객 중 계약전력 100kW 이상 사용하는 고압 수용가에 징수되는 요금은 검침 당월을 포함한 직전 12개월 중 7, 8, 9 월 및 검침 당월 중의 최대수요전력(Peak Demand)을 향후 1년간 기본요금으로 적용한다. 따라서, 최대수요전력을 넘지 않도록 각 노드에서의 피크 전력 관리가 절대적으로 필요하다.
본 발명에 따른 피크 전력 제어 시스템은 대형 수용가 내 개별 노드에서의 사용 전력을 상시 감시하여 미리 설정한 목표 전력 이상의 최대수요전력이 발생하지 않도록 자동제어가 가능한 시스템이다. 즉, 최대수요전력이 미리 설정된 피크 전력을 넘지 않도록 여러 형태의 부하를 자동 차단시켜 현재 소비될 전력을 다른 시간대로 분산시킬 수 있다. 또한, 어느 한 노드에 투입되는 전력 사용량이 미리 설정한 피크 전력에 도달하는 경우 전력을 다른 노드로 자동 분산시키도록 제어하여 최대수요전력이 피크 전력을 초과하지 않도록 관리한다.
본 발명에 따른 피크 전력 제어 시스템은 각 노드에서의 전력 사용량이 미리 설정한 피크 전력에 도달하는 경우 관리자에게 경보를 발생시키고, 자동적으로 각 노드에 제공되는 전력을 분산시킨다. 또한, 인공지능 기술을 적용하여 시간대별 각 노드에서의 전력 사용량을 예측하고, 이를 미리 인지하여 전력 사용 예측 정보를 관리자에게 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 피크 전력 제어 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 피크 전력 제어 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서 피크 전력 제어 시스템을 이루는 각 구성부는 소정의 마이크로 프로세서에 의해 실행 가능하며, 읽기, 쓰기, 지우기가 가능한 소정의 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램 형태로 구현되어 피크 전력 제어 시스템에 탑재될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피크 전력 제어 시스템은, 복수의 전력 사용부(101, 102, 103), 게이트웨이(200), 중계장치(300), 메인 서버(400), 및 디스플레이 장치(500)를 포함한다.
복수의 전력 사용부(101, 102, 103)는 제한된 지역 또는 공간에서 복수의 노드에 대응하여 설치되며, 각 노드의 부하에 필요한 전력을 계통으로부터 공급받는다. 예를 들어, 복수의 전력 사용부(101, 102, 103)는 각각 대형 수용가 내의 냉방장치, 동작설비 장치, 측정장치, 제어장치 등 작동에 필요한 전력을 공급받을 필요가 있는 전기장치에 해당될 수 있다.
복수의 전력 사용부(101, 102, 103) 각각에는 노드장치가 대응되며, 제1 노드장치는 예를 들어, 에어컨 제어 노드로서 냉난방기 ON/OFF, PT/CT 계측 등의 기능을 가질 수 있다. 제1 노드장치는 무선통신 방식으로 통신하며, 동작온도는 -10~60℃이고, 공급전압은 AC 90V~AC 240V, 50/60Hz일 수 있다.
제2 노드장치는 예를 들어, 인/아웃 노드로서 INPUT 2ch, OUTPUT 4ch일 수 있고, 제2 노드장치는 무선통신 방식으로 통신하며, 동작온도는 -10~60℃이고, 공급전압은 AC 90V~AC 240V, 50/60Hz일 수 있다.
제3 노드장치는 예를 들어, 펄스계측 노드로서 계량기의 펄스신호를 전송하는 기능을 가질 수 있다. 제3 노드장치는 무선통신 방식으로 통신하며, 동작온도는 -10~60℃이고, 공급전압은 AC 90V~AC 240V, 50/60Hz일 수 있다.
게이트웨이(200)는 복수의 전력 사용부(101, 102, 103)로부터 유선 또는 무선 통신을 수행하여 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는다.
게이트웨이(200)는 예를 들어, 통신 확장 모듈일 수 있으며, 통신은 CDMA 통신, WiFi 통신, RF 통신, RS485 통신, LAN을 이용한 통신 방식으로 복수의 전력 사용부(101, 102, 103)와 통신할 수 있다. 게이트웨이(200)는 예를 들어, 동작온도는 -10~60℃이고, 동작전압은 DC 5V일 수 있다.
중계장치(300)는 게이트웨이(200)로부터 복수의 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받아 메인 서버(400)로 전달하는 기능을 수행한다.
그리고, 메인 서버(400)는 중계장치(300)로부터 제공받은 정보를 기초로 현재 각각의 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량을 모니터링 하고, 각 전력 사용부(101, 102, 103)에 대하여 미리 설정된 피크 전력을 비교하여 전력 분배 수준을 결정하고, 각 전력 사용부(101, 102, 103)의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하는 경우에 해당 전력 사용부(101, 102, 103)로의 전력 제공량을 제한하도록 동작한다.
메인 서버(400)는 또한, 인공지능 분석모듈(410)을 포함하여 시간대별로 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량에 대한 정보를 수집 분석하여 각 시간대별 전력 사용량을 미리 예측할 수 있고, 이를 미리 인지하여 전력 사용 예측 정보를 디스플레이 장치(500)로 제공할 수 있다. 전력 사용 예측 정보는 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 시간대별 전력 사용량을 미리 예측한 정보를 의미하며, 이를 통해 피크 전력을 초과할 가능성이 존재하는 전력 사용부(101, 102, 103) 및 그 시간대를 관리자가 미리 알 수 있도록 할 수 있다.
디스플레이 장치(500)는 메인 서버(400)의 모니터링 현황 및 메인 서버(400)에서 연산한 전력 사용량 및 전력 제공량을 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이하며, 관리자는 디스플레이 장치(500)를 통해 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량, 전체 전력 사용량, 전력 사용부(101, 102, 103)별 필요 전력량, 전체 필요 전력량, 피크 전력 도달여부, 전력 사용 예측 정보 등을 제공받을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 컴퓨팅 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노드의 컴퓨팅 장치(1000)는 각 전력 사용부(101, 102, 103)에 대응하며, 이들은 프로세서(1100)와 메모리(1200)를 포함하고, 프로세서(1100)는 하나 이상의 코어(core) 및 그래픽 처리부 및/또는 다른 구성요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 프로세서(1100)는 메모리(1200)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1과 관련하여 설명된 피크 전력 제어 시스템의 동작을 실행한다.
예를 들어, 프로세서(1100)는 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써 전력 사용부(101, 102, 103)로부터 수집된 정보들을 제공받아 처리할 수 있다.
한편, 프로세서(1100)는 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory) 및 롬(ROM: Read-Only Memory)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(1100)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.
메모리(1200)에는 프로세서(1100)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(1200)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 시스템의 동작들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.
본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치의 인터페이스를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디스플레이 장치(500)의 인터페이스는, 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량을 합산한 전체 전력 사용량, 현재 상태의 온도 및 습도, 피크 전력 도달 여부를 디스플레이할 수 있고, 탭을 변경하여 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량 및 각 전력 사용부(101, 102, 103)별 필요 전력랑, 전체 필요 전력량, 전력 사용 예측 정보를 디스플레이할 수 있다.
특히, 각 전력 사용부(101, 102, 103)에서의 전력 사용량을 합산한 전체 전력 사용량을 시간대별로 디스플레이하되, X축에는 시간을 표시하고, Y축에는 전체 전력 사용량을 표시하여 시간대별 전체 전력 사용량이 띠 형태로 나타나게 디스플레이할 수 있다.
이를 통해, 갑자기 전력 사용량이 증가하여 피크 전력을 초과하는 경우 디스플레이된 전체 전력 사용량에 피크 형태의 그래프가 표시되도록 하며, 피크 형태의 그래프가 나타난 시점을 분석하여 피크 전력 도달여부를 파악할 수 있다.
평소에는 메인 서버(400)에서 각 전력 사용부(101, 102, 103)의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하지 않도록 해당 전력 사용부(101, 102, 103)로 제공되는 전력 제공량을 분산시켜 제한하기 때문에 전체 전력 사용량 그래프의 형태는 상단이 제한된 띠 형태의 그래프로 나타나게 된다.
전술된 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 전술된 상세한 설명보다는 후술될 청구범위에 의해 나타내어질 것이다. 그리고 이 청구범위의 의미 및 범위는 물론, 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 및 변형 가능한 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
101, 102, 103: 전력 사용부
200: 게이트웨이
300: 중계장치
400: 메인 서버
500: 디스플레이 장치

Claims (3)

  1. 제한된 지역 또는 공간에서 복수의 노드에 대응하여 설치되며, 각 노드의 부하에 필요한 전력을 계통으로부터 공급받는 복수의 전력 사용부;
    상기 복수의 전력 사용부로부터 유선 또는 무선 통신을 수행하여 각 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 게이트웨이;
    상기 게이트웨이로부터 상기 복수의 전력 사용부에서의 전력 사용량 및 필요 전력량에 대한 정보를 제공받는 중계장치;
    상기 중계장치로부터 제공받은 정보를 기초로 현재 상기 복수의 전력 사용부 각각의 전력 사용량을 모니터링 하고, 상기 각 전력 사용부에 대하여 미리 설정된 피크 전력을 비교하여 전력 분배 수준을 결정하고, 상기 각 전력 사용부의 전력 사용량이 피크 전력을 초과하는 경우에 해당 전력 사용부로의 전력 제공량을 제한하도록 동작하는 메인 서버; 및
    상기 메인 서버의 모니터링 현황 및 상기 메인 서버에서 연산한 전력 사용량과 전력 제공량을 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이하는 디스플레이 장치;를 포함하는, 피크 전력 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 서버는 시간대별로 상기 각 전력 사용부에서의 전력 사용량에 대한 정보를 수집 분석하여, 각 시간대별 전력 사용량을 미리 예측하고, 전력 사용 예측 정보를 상기 디스플레이 장치로 제공하는 인공지능 분석모듈을 더 포함하는, 피크 전력 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 디스플레이 장치는 상기 각 전력 사용부에서의 전력 사용량을 합산한 전체 전력 사용량을 시간대별로 디스플레이하되, X축에는 시간을 표시하고, Y축에는 전체 전력 사용량을 표시하여 시간대별 전체 전력 사용량이 띠 형태로 나타나게 디스플레이하는, 피크 전력 제어 시스템.
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