KR20220050843A - Load power analysis apparatus and load power analysis method by clustering technique - Google Patents

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KR20220050843A KR1020220029020A KR20220029020A KR20220050843A KR 20220050843 A KR20220050843 A KR 20220050843A KR 1020220029020 A KR1020220029020 A KR 1020220029020A KR 20220029020 A KR20220029020 A KR 20220029020A KR 20220050843 A KR20220050843 A KR 20220050843A
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Abstract

A load power analysis apparatus and a load power analysis method by a clustering technique are disclosed. The load power analysis apparatus by a clustering technique of the present invention comprises: a smart power meter unit installed at a power inlet point of a consumer to which at least one load device is connected to measure the power usage of the consumer; and a load decomposition unit for 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. Therefore, the present invention can accurately predict the power usage of the consumer.

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 by a clustering technique based on a power characteristic 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 problems, policy efforts to lower the power generation rate by fossil energy and increase the power generation rate by renewable energy are continuing. At the same time, a power management policy that manages supply and demand in a balanced way to accurately predict the amount of electricity demand and to maintain the supply at a certain level is also being implemented.

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) is installed and operated to accurately predict the demand-side power consumption.

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 not only serves as a standard for calculating electricity rates, but is also being used as a variety of intelligent services in the distribution/sales/customer service fields, such as placebo, challenge detection, 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 the existing AMI installed, it should be able to be utilized as more detailed and useful information as well as providing real-time information of AMI data.

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.For this, it is necessary to be able to analyze each load installed in the consumer (by type of electronic product). 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 load power analysis method that can analyze the characteristics of the customer's load without additionally installing a separate device other than the already installed AMI to determine the power consumption for each load.

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: Patent Publication No. 10-2016-0143456 (published 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 devised by the above 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 identifying the power characteristics of each load of the consumer and classifying them by a clustering technique. aim 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, an apparatus for analyzing load power by a clustering technique according to an embodiment of the present invention is installed at a power inlet point of a consumer to which at least one load device is connected, smart power for measuring the power consumption of the consumer meter part; and a load decomposing unit for monitoring the power usage for each load device by analyzing the power usage measured by the smart power meter unit, wherein the load decomposing unit includes, the power usage data measured by the smart power meter unit Pre-processing is performed to obtain active power and apparent power for each time period, and the corresponding load devices are classified 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 decomposing unit clusters the measured power usage data into a plurality of clusters in units of days or months.

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 decomposing unit calculates a power factor using the active power and the apparent power, and calculates the measured power usage data based on a meter reading time for reading the active power, the power factor, and the corresponding 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 decomposing unit classifies clusters exhibiting a similar change pattern as homogeneous load devices by using a median value of active power, a median power factor, and a median 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 operating time by adding up the daily average generation times of the clusters classified as the same load devices, and uses the active power and the daily total operating time to calculate the corresponding load. Classify the device into one of a plurality of power change types.

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 decomposing unit is configured to convert the plurality of power change types into 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 as 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 decomposing unit receives the user's feedback through an application pre-installed in a user terminal pre-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 decomposing unit receives the identification information about the load device acquired by the smart outlet pre-installed in the consumer in which the smart power meter is installed.

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.A load power analysis method according to another embodiment of the present invention includes a smart power meter unit installed at a power inlet point of a customer to which at least one or more load devices are connected, and measuring the power consumption of the customer, and the smart power meter unit is measured in the smart power meter unit In the load power analysis method using a load power analysis apparatus by a clustering technique comprising a load decomposing unit for monitoring the power usage for each load device by analyzing the used power consumption, the load decomposing unit includes information on the measured power usage pre-processing to calculate a power factor using predetermined active power and apparent power for each time period, and the active power and the apparent power; The load decomposing unit clustering the measured power usage information into a plurality of clusters on a daily or monthly basis by using the active power, the power factor, and a meter reading time for reading the active power. ; classifying, by the load decomposing unit, clusters exhibiting a similar change pattern into homogeneous load devices using a median value of active power, a median power factor, and a median reading time for each of the plurality of clusters; and the load decomposition unit calculates the total daily operating time by adding up the average daily occurrence time of the clusters classified as the same load devices, and uses the active power and the total daily operating time to calculate the load device. Classifying one of a plurality of power change types; including, wherein the load decomposition unit divides the plurality of power change types into a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, a short-term It is classified into any one of a third type having a continuous power change state and a fourth type having a power change state that is repetitive for 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 decomposing unit receives a user's feedback through an application pre-installed on a user terminal pre-registered as a user of the smart power meter unit, or a load obtained by a smart outlet pre-installed in a consumer in which the smart power meter unit is installed. receiving identification information about the device; and using the user's feedback or identification information on the load device to update classification information on the corresponding 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 invention, since it is possible to analyze the power characteristics of the consumer's load and classify it by load by the clustering technique, it is possible to accurately predict the consumer's power usage,

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

가전 기기별 소비전력 패턴을 이용하여 가전 기기의 고장을 탐지하여 가전 기기의 고장으로 인한 문제를 사전에 예방할 수 있으며, It is possible to prevent problems caused by the failure of home appliances in advance by detecting the failure of the home appliance by using the power consumption pattern for each 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 is effective in preventing accidents by predicting emergency situations that occur in elderly households living alone.

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 illustrating an apparatus for analyzing load power by a clustering technique according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph of four types of power patterns illustrating the power characteristics of a load device;
3 is a three-dimensional simulation diagram according to active power, power factor and meter reading time for explaining the clustering technique of the present invention;
4 is a data distribution graph for each power factor group of 6 clusters according to an embodiment of the present invention;
5 is a data distribution graph of holidays and weekdays of six clusters according to an embodiment of the present invention;
6 is a data distribution graph for each day of the week of 6 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 4 clusters according to another embodiment of the present invention;
10 is a view exemplarily illustrating a user interface for receiving feedback from a user terminal according to another embodiment of the present invention;
11 is a flowchart for exemplarily explaining 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, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and tables. The embodiments described below describe a preferred example, and various design changes can be made within the scope of the technical spirit 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 exemplarily 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 by the 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 the consumer's power inlet point to which at least one or more load devices are connected to measure the consumer's power usage. The smart power meter unit 110 measures the 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 is performed with the difference between active power and reactive power. In the received data, active power, reactive ground, reactive power, and apparent power of one or more home appliances are accumulated for 15 minutes. Therefore, there is a need to pre-process 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 pre-processes the power usage data measured by the smart power meter unit 110 . Table 1 below shows an example of the 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 unit, MR_YMD is the meter reading date, MR_HHMI is the meter reading time, WHM_NDL_LP is the active power, ONEA_VAR_LP is the reactive ground power, CDNPH_VARNDL_LP is the reactive advance power, and PH_WHM_NDL_LP is the apparent 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. In this case, the power factor means a numerical value indicating how efficiently the voltage and current actually applied work. Theoretically, when the efficiency is 100%, it can be obtained as the ratio of the active power to the total amount of power (apparent power). It is defined as power factor = active power/apparent power. A derived variable that defines the power factor based on the active power and the apparent power is added. Table 2 below is a table to which the calculated power factor is added.

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.A derived variable defining the calculated power factor in Table 2 is defined as factor_check. In addition, P, Q1, Q2, S, factor check, Time, holiday, Day items 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 decomposing 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 decomposing unit 130 may classify the power factor value according to four criteria and generate it as 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 the power factor 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 in descending order. kind, 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 usage data by dividing it into units or months. 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 decomposing unit 130 groups the measured power usage data into a plurality of clusters based on the active power, the power factor, and the meter reading time at which the active power is read. In this case, the load decomposing 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.More specifically, as shown in Table 8 below, the number of clusters at the point of sharp decrease is selected as the number for clustering by observing the size change of individual clustered groups that are formed while increasing the number of clusters as shown in Table 8 below.

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 usage data measured according to the determined number of clusters in units of days or months. Table 9 below shows examples 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 among the power usage data constituting the cluster, and the generation time means the daily average generation 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.Table 10 shows that clusters 1, 2, and 4 are classified as homogeneous clusters, and the criterion is similarity of active power and power factor values. The sum of the average daily occurrence times of clusters 1, 2, and 4 occupies 13.2 hours, and the load device showing this 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 exhibiting a similar change pattern as homogeneous load devices by using the median value of active power, median value of power factor, and median value of meter reading time for each of the 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, the load decomposing unit 130 may classify the clusters 8 and 10 as a homogeneous load device because the effective power and power factor values are similar.

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 operation time per day by adding up the average daily occurrence times of clusters classified as homogeneous load devices. The load decomposing unit 130 classifies the load device into one of a plurality of power change types by 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 divides the plurality of power change types into a first type having two power change states, a second type having a plurality of power change states, a third type having a short-term continuous power change state, and a long-term It is classified into a fourth type having a state of repetitive power change, and is classified as one of the first to fourth types. Referring to Table 12 below, four types are distinguishable as power change patterns, and additional power change patterns can be interpreted in addition to the four representative change patterns.

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 decomposing unit 130 receives a user's feedback through an application pre-installed in the user terminal 200 pre-registered 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 consumer 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 , 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 in which the power is operated with a first state level value, a second There are various types of power change patterns in the third section operating with the state level value and the fourth section operating with the 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 (refer to FIG. 2(c)). For example, it is a type in which the power change pattern is made in a short period of time in a section in which the power is turned off, a section in which the power rises to a maximum value, and a section in which the power falls to a level lower than the maximum power value section. Here, short term means several tens of minutes or several 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 (refer to FIG. 2(d)). For example, while showing a continuous power usage pattern, it shows a repeating pattern at two power levels: operating power and standby power. In the case of this fourth type, a pattern lasting from several tens of hours to several hundred 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 three-dimensional 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 decomposing 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 when 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. can be interpreted

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 data distribution graph for each power factor group of six clusters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , data distributions of 6 groups with respect to 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 use data of the third power factor group are dense. In the case of the second cluster, 980 and 1100 data of a first power factor group and a second power factor group are distributed, 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 consumption of load devices even when various load devices are included in the same cluster through data distribution analysis for a plurality of clusters by power factor group.

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 data distribution graph of holidays and weekdays of six clusters according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5 , the distribution of power use data on public holidays and weekdays may be checked.

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, since the distribution of power use data on holidays and weekdays can be distinguished, it is possible to distinguish which type of load device is used by analyzing this data distribution pattern.

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 6th 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 frequently used on weekdays, and to increase the accuracy of this estimation For this purpose, if information on 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 power usage data distribution by day of the week more precisely than analyzing the power usage data distribution on weekdays or holidays, you can further improve the classification accuracy of load devices.

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 distribution of power usage data is concentrated on Saturday, it is inferred as a load device with a high frequency of use on Saturday. It is possible to classify the load device by receiving identification information of the operating load device from a device capable of identifying 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 second cluster, it is used evenly on weekdays, and power due to the use of a load device (eg, washing machine) that is frequently used on Saturdays represents a change pattern.

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. It can be seen that in the case of the third cluster, the distribution of power use data of the first power factor group appears, and in the remaining clusters, the distribution of power use data of the second power factor group appears.

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 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 indicating the operation characteristics of a specific load device through the power usage distribution patterns 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 high frequency of use on weekdays, and the second cluster may be classified as a load device having a high frequency of use on holidays. If feedback information is received from the user in order to identify the characteristics of the load device, the type of the main load device used in the cluster can be identified more accurately 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 data distribution graph for each day of the week of four clusters according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9 , since the data distribution characteristics can be confirmed for each of the four clusters by day of the week, in the case of the 10th cluster, the frequency of use tends to be high on Wednesday, so it shows the characteristics of load devices that are frequently used on Wednesday. can be analyzed as clusters.

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 usage cycle, usage time, day of week, etc. is received from the user terminal for each load device and referenced in data analysis, the power change pattern in each cluster after clustering is analyzed to classify the load devices by type. It can be disassembled to analyze 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 for exemplarily explaining a load power analysis method according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 11 , the load power analysis method pre-processes the information of the measured power usage to calculate a power factor using the active power and apparent power for each predetermined time period and the active power and the apparent power (S1101), effective A step of clustering information on power usage measured using the power, power factor and the meter reading time for reading the corresponding active power into a plurality of clusters on a daily or monthly basis (S1103), effective for each cluster Classifying a cluster showing a similar change pattern as a homogeneous load device using the median value of power, median power factor, and median reading time (S1105), the average daily occurrence time of the cluster classified as the homogeneous load device and calculating the total daily operating time by combining them, and classifying the load device into one of a plurality of power change types by using the active power and the daily total operating 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 pre-registered as a user of the smart power meter unit 110, or the smart power meter unit 110 is installed. Receiving identification information about the load device acquired by the smart outlet 300 installed in advance in the consumer (S1108) may be further executed. In addition, after step S1108, a step S1109 of updating or correcting classification information for a corresponding load device by using the user's feedback or identification information about the load device may be further performed.

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 decomposition unit
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 by the clustering technique,
a smart power meter unit installed at a power inlet point of a customer to which at least one or more load devices are connected to measure the power consumption of the customer; and
Including; and a load decomposition unit for monitoring the power usage for each load device by analyzing the power usage measured by the smart power meter unit,
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 uses the active power and the apparent power to select a corresponding load device according to load power characteristics Load power analysis device by the clustering technique, characterized in that the classification.
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.
According to claim 1,
The load decomposing unit, a load power analysis apparatus by a clustering technique, characterized in that the clustering of the measured power usage data into a plurality of clusters in units of days or months.
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.
3. The method of claim 2,
The load decomposing unit calculates a power factor using the active power and the apparent power, and converts the measured power usage data to a plurality of clusters based on a meter reading time for reading the active power, the power factor, and the corresponding active power A load power analysis device by a clustering technique, characterized in that clustering.
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.
4. The method of claim 3,
The load decomposing unit is a clustering technique, characterized in that for each of the plurality of clusters, a cluster showing a similar change pattern is classified as a homogeneous load device by using a median value of active power, a median value of a power factor, and a median value of a meter reading time. 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.
5. The method of claim 4,
The load decomposing unit calculates the total daily operating time by adding up the average daily occurrence time of the clusters classified as homogeneous load devices, and divides the load device into a plurality of units using the active power and the daily total operating time. A load power analysis device by a clustering technique, characterized in that it is 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.
6. The method of claim 5,
The load decomposing unit divides the plurality of power change types into 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 over 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.
According to claim 1,
The load decomposing unit, the load power analysis apparatus according to the clustering technique, characterized in that for receiving the feedback of the user through an application pre-installed in the user terminal pre-registered 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.
According to claim 1,
The load decomposing unit, load power analysis apparatus by a clustering technique, characterized in that for receiving the identification information about the load device acquired by the smart outlet pre-installed in the consumer in which the smart power meter is installed.
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 that is installed at the power inlet point of a consumer to which at least one or more load devices are connected and measures the power usage of the corresponding consumer, and the power consumption measured by the smart power meter unit are analyzed to determine the power consumption for each load device In the load power analysis method using a load power analysis device by a clustering technique including a load decomposing unit to monitor,
The load decomposing unit may include: preprocessing the information of the measured power usage to calculate a power factor using an active power and an apparent power for each predetermined time period, and the active power and the apparent power;
The load decomposing unit clustering the measured power usage information into a plurality of clusters on a daily or monthly basis by using the active power, the power factor, and a meter reading time for reading the active power. ;
classifying, by the load decomposing unit, clusters exhibiting a similar change pattern into homogeneous load devices using a median value of active power, a median power factor, and a median reading time for each of the plurality of clusters; and
The load decomposing unit calculates the total daily operating time by adding up the average daily occurrence time of the clusters classified as the same load devices, and collects a plurality of corresponding load devices using active power and the total daily operating time. classifying it as one of the power change types of
The load decomposing unit divides the plurality of power change types into 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 over a long period of time. Load power analysis method, characterized in that it is 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.
10. The method of claim 9,
The load decomposing unit may receive user feedback through an application pre-installed on a user terminal registered in advance as a user of the smart power meter unit, or identify a load device acquired by a smart outlet pre-installed in a consumer in which the smart power meter unit is installed. receiving information; and
Load power analysis method, characterized in that for updating the classification information for the load device by using the user's feedback or the identification information about the load device.
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