KR20230092112A - Ess 데이터 처리 시스템 및 ess 데이터 처리 방법 - Google Patents

Ess 데이터 처리 시스템 및 ess 데이터 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법은 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하고, 선택된 하나 이상의 파일을 제2 시간 주기로 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 데이터 수집 장치를 포함하여, 저사양의 데이터 처리 장치의 사용이 가능하고, 동일한 통신 네트워크에 제공될 경우 하나의 데이터 수집 장치에 복수의 배터리 관리 장치들의 연동이 가능하여 저비용 및 고효율의 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법을 제공할 수 있다.

Description

ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PROCESSING ESS DATA}
본 발명은 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 사이트에 배치된 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 처리하는 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(Energy Storage System; ESS)은 신재생 에너지, 전력을 저장한 배터리, 그리고 기존의 계통 전력을 연계시키는 시스템이다. 최근 지능형 전력망(smart grid)과 신재생 에너지의 보급이 확대되고 전력 계통의 효율화와 안정성이 강조됨에 따라, 전력 공급 및 수요조절, 및 전력 품질 향상을 위해 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 점점 증가하고 있다. 사용 목적에 따라 에너지 저장 시스템은 출력과 용량이 달라질 수 있으며. 대용량 에너지 저장 시스템을 구성하기 위하여 복수의 배터리 시스템들이 서로 연결될 수 있다.
이러한 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리의 상태를 체크하기 위해 현장에 설치된 BMS 및 센서를 통해 배터리 상태 관련 주요 데이터를 취득하고 관련 로그를 저장한다. 이때, 통상적으로 PC 기반의 BMS(이하, BSC(Bttery Section Conroller)라 칭함)를 통해 배터리 관련 로그가 저장된다. BSC는 배터리를 제어 및 보호하기 위해 배터리 시스템 운영시 필수적으로 필요한 장치로, 높은 안정성이 요구되며 주로 배터리가 설치된 현장에 함께 설치된다.
기존에는 사이트에 문제가 발생한 것으로 판단되면, ESS 배터리의 상태 점검 및 고장 원인 분석을 위해 유지보수 인력을 통한 사이트 확인 및 조치가 수행되는 방식으로 유지 보수가 이루어졌다. 그런데, 비상 상황의 경우 데이터 유실로 인한 원인 분석에 어려움이 발생한다는 문제가 있다.
한국공개특허 2020-0046865호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 포함하는 ESS 데이터 처리 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은 ESS 데이터 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템은 하나 이상의 사이트에 배치된 하나 이상의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 처리하는 시스템으로서, 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하고, 선택된 하나 이상의 파일을 제2 시간 주기로 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 배터리 관리 장치 및 상기 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 데이터 수집 장치를 포함한다.
여기서, 상기 ESS 서버는, 상기 데이터 수집 장치를 통해 전달된 상기 압축파일을 기반으로, 각 사이트의 현재 상태를 분석한다.
또한, 상기 배터리 관리 장치는 동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공될 수 있다.
또한, 상기 배터리 관리 장치 및 상기 데이터 수집 장치가 동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공될 경우, 상기 복수의 배터리 관리 장치들 및 상기 복수의 데이터 수집 장치들 간을 연결하는 스위치를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리 장치와 전력 변환 시스템 간에는 산업용 통신 프로토콜을 이용한 통신이 이루어지고, 상기 배터리 관리 장치와 상기 데이터 수집 장치 간에는 파일전송 통신 프로토콜을 이용한 통신이 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 파일전송 통신 프로토콜은 SMB(Server Message Block) 또는 FTP((File Transfer Protocol)일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 방법은 하나 이상의 사이트에 배치된 하나 이상의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 처리하는 방법으로서, 배터리 관리 장치가 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하는 단계, 상기 배터리 관리 장치가 선택된 하나 이상의 파일을, 제2 시간 주기로, 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 단계 및 데이터 수집 장치가 상기 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 단계를 포함한다.
이때, 상기 ESS 서버가 상기 데이터 수집 장치를 통해 전달된 상기 압축파일을 기반으로, 각 사이트의 현재 상태를 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 배터리 관리 장치와 전력 변환 시스템 간에는 산업용 통신 프로토콜을 이용한 통신이 이루어지고, 상기 배터리 관리 장치와 상기 데이터 수집 장치 간에는 파일전송 통신 프로토콜을 이용한 통신이 수행될 수 있다.
예를 들어, 상기 파일전송 통신 프로토콜은 SMB(Server Message Block) 또는 FTP((File Transfer Protocol)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법은 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하고, 선택된 하나 이상의 파일을 제2 시간 주기로 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 데이터 수집 장치를 포함하여, 저사양의 데이터 처리 장치의 사용이 가능하고, 동일한 통신 네트워크에 제공될 경우 하나의 데이터 수집 장치에 복수의 배터리 관리 장치들의 연동이 가능하여 저비용 및 고효율의 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 일반적인 ESS 데이터 처리 시스템의 구성 및 데이터 처리 흐름을 도시한다.
도 3은 일반적인 ESS 데이터 처리 개념의 일 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템에서의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 개념의 일 예를 도시한다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 흐름을 도시한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 흐름을 도시한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 방법의 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는"이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 일부 용어를 정의하면 다음과 같다.
SOC(State of Charge; 충전율)은 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이고, SOH(State of Health; 배터리 수명 상태)은 배터리의 현재 퇴화 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
배터리 랙(Rack)은 배터리 제조사에서 설정한 팩 단위를 직/병렬 연결하여 BMS를 통해 모니터링과 제어가 가능한 최소 단일 구조의 시스템을 의미하며, 여러 개의 배터리 모듈과 1개의 BPU 또는 보호장치를 포함하여 구성될 수 있다.
배터리 뱅크(Bank)는 여러 랙을 병렬 연결하여 구성되는 큰 규모의 배터리 랙 시스템의 집합 군을 의미할 수 있다. 배터리 뱅크 단위의 BMS를 통해 배터리 랙 단위의 랙 BMS(RBMS)에 대한 모니터링과 제어를 수행할 수 있다.
출력 한계(Power Limit)는 배터리 제조사가 배터리 상태에 따라 사전에 설정한 출력 한계를 나타내다. 랙 출력 한계(Rack Power limit)는 배터리 랙 단위 (Rack Level)에서 설정된 출력 한계([kW] 단위)를 의미하며, 배터리의 SOC, 온도를 바탕으로 설정될 수 있다.
출력 한계는 충전인지 방전인지에 따라 충전 출력 한계와 방전 출력 한계로 구분될 수 있다. 또한, 배터리 시스템 구조에 따라 Rack 단위의 랙 출력 한계(Rack Power limit)와 Bank 단위의 뱅크 출력 한계(Bank Power limit)를 정의할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용될 수 있는 에너지 저장 시스템은, 전력계통(Grid)과 연결되는 PCS(Power Conversion/Conditioning System, 400), ESS 배터리(100), 배터리와 PCS를 연결하는 배터리 연결부(410) 및 제어장치(300)를 포함할 수 있다.
ESS 배터리(100)는 하나 이상의 배터리 팩 또는 배터리 모듈(Battery Module)을 포함할 수 있으며, 배터리 팩 또는 모듈은 직렬 연결된 복수의 배터리 셀을 포함하여 구성될 수 있다. 배터리 셀 또는 모듈은 양극 단자 및 음극 단자를 통해 부하와 연결되어 충/방전 동작할 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 배터리 셀은 리튬 이온(Li-Ion) 배터리 셀이다.
배터리 모듈 또는 배터리 팩에는 배터리 관리부(200)가 설치될 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리부(200)는 배터리 관리 장치(Battery Management System; BMS)일 수 있다. BMS는 자신이 관장하는 각 배터리 팩의 전류, 전압 및 온도를 모니터링하고, 모니터링 결과에 근거하여 SOC(Status Of Charge; 충전율)를 산출하고 충방전을 제어할 수 있다. 여기서, SOC는 배터리의 현재 충전된 상태를 비율[%]로 표현한 것이다.
이처럼 BMS는 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달한다. BMS는 또한, 배터리 시스템의 수명을 연장하기 위해 배터리 셀의 전하를 균등하게 밸런싱할 수 있다.
이와 같은 동작을 수행하기 위해 BMS는 퓨즈, 전류센싱 소자, 써미스터, 스위치, 밸런서 등 다양한 구성요소들을 포함할 수 있는데, 이들과 연동하고 제어하기 위한 MCU(Micro Controller Unit) 또는 BMIC(Battery Monitoring Integrated Chip)를 추가로 포함하는 경우가 대부분이다. 여기서, BMIC는 BMS 내부에 위치하며 배터리 셀/모듈의 전압, 온도, 전류 등의 정보를 측정하는 IC 형태의 부품일 수 있다.
또한, BMS는 배터리 셀들을 모니터링하며 셀 전압을 읽고 배터리와 연결된 다른 시스템에 전달할 수 있다.
배터리 섹션마다 설치된 PCS(400)는 배터리 섹션에서 외부로 공급하는 전력 및 외부로부터 공급되는 전력을 제어함으로써 전체 시스템의 출력을 제어한다. 여기서, PCS(400)는 배터리의 DC 출력을 AC 출력으로 변환하여 그리드로 제공하는 AC/DC 인버터를 포함할 수 있다.
PCS(400), ESS 배터리 연결부(410) 및 배터리 관리부(200)와 연결된 제어장치(300)는 배터리 관리부(200), 배터리 연결부(410), PCS(400)로부터 각종 상태 정보를 수신하고, PCS(400)와 배터리 연결부(410)의 상태 및 출력을 제어할 수 있다. 여기서, 제어장치(300)는 전력 관리 시스템(Power Management System; PMS) 또는 에너지 관리 시스템(EMS; Energy Management System)일 수 있다.
도 1에서, ESS 배터리 연결부(410)는 ESS 배터리(100)와 주전력변환 장치를 연결하거나 또는 연결을 해제할 수 있다.
ESS 배터리 연결부(410)는 충방전 제어가 가능한 전력 변환 장치를 포함할 수 있으며, 이때 전력 변환 장치는 직류 변환 장치(DC/DC컨버터)일 수 있다. 여기서, DC/DC 컨버터는 양방향 컨버터일 수 있으며, DC/DC 컨버터의 예로는 풀-브릿지 컨버터, 하프-브릿지(half-bridge) 컨버터, 플라이백 컨버터 등 다양한 종류의 컨버터가 사용될 수 있다.
제어장치(300)와 시스템 내 다른 구성요소들 간에는 CAN(Controller Area Network) 또는 이더넷을 이용한 통신(도 1에서 점선으로 표시됨)이 이루어질 수 있다.
한편, 이러한 에너지 저장 시스템에 포함된 배터리의 상태를 체크하기 위해 현장에 설치된 BMS 및 센서를 통해 배터리 상태 관련 주요 데이터를 취득하고 관련 로그를 저장한다. BMS는 PC 기반의 컴퓨팅 장치, 프로세싱 장치로 구현될 수 있으며, 배터리에 대한 제어 및 보호를 수행하기 위한 높은 안정성이 요구된다.
도 2는 일반적인 ESS 데이터 처리 개념의 일 예를 도시한다.
도 2를 참조하면, ESS 데이터 처리 시스템은 고객 사이트에 배치된 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20), IoT 장치(50) 또는 게이트웨이(50)를 포함하며, 퍼블릭 클라우드(60), ESS 서버(70)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)는 배터리의 상태를 기록하는 형태를 확인할 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)는 배터리 섹션별, 배터리 뱅크별, 랙별, 이벤트별로 다양한 파일을 생성하여 관리하고 있다. 여기서, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)는 배터리의 현재 상태를 1초 단위로 계속해서 저장한다.
배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)가 저장하는 하나의 파일 내에 정해진 라인(예를 들어, 86000 라인)이 초과하는 경우에는 파일이 분기되는 현상이 발생한다. 파일 분기(_n형태의 신규 파일 생성)는 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)의 소프트웨어가 다시 구동되는 경우에도 발생하며, 따라서, 로그 데이터를 저장하는 파일은 추가로 계속해서 증가하게 된다.
즉, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)는 지속적으로 데이터를 기록하고 있을 뿐이다. 예를 들어, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)는 BMS Log 파일 및 1s Cell Log 파일을 구분하여 포함할 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)에 기록된 데이터로부터 선택된 데이터를 추출, 복사하여 취득하는 것은 IoT 장치(50) 또는 게이트웨이의 역할이다.
종래의 IoT 장치(50)는 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)의 로그 파일의 목록을 확인하고, 목록 내 복수의 파일 중 프로세싱 대상을 선별하여 선택된 파일 만을 복사한다. 이때, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)로부터 데이터를 취합하는 주기는 1분 또는 수분일 수 있다.
여기서, 실시간 데이터 이동의 특성상 1분 단위로 전체 파일을 복사하는 것은 필요로 하는 네트워크 대역폭에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 데이터 대역폭을 줄이기 위해 전체 파일을 복사하지 않고 필요한 파일만을 복사하도록 한다.
IoT 장치(50)는 복사한 파일들, 즉 여러 개의 데이터 로그 파일을 하나의 파일로 프로세싱하여 압축한다. 이때 압축 파일의 파일명은 해당 파일이 생성된 시간을 포함하도록 설정될 수 있다.
종래의 IoT 장치(50)는 원본을 복사할 경우, 네트워크 부하에 영향을 줄수 있다. 예를 들어, PC 기반의 복수의 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)와 IoT 장치(50)가 있는 경우, 네트워크에 과부하가 걸렸다.
또한, IoT 장치(50)는 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 20)로부터 원본 데이터 및 압축 데이터를 모두 취득함으로써 데이터 저장 공간이 상대적으로 많이 필요한 단점이 있으며, 데이터를 특정 주기로 압축하기 위해 고사양의 CPU 및 메모리 연산 부품이 요구되는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 배터리 관리 장치로부터 특정 주기로 압축된 압축파일을 전달 받아 ESS 서버로 전달함으로써, 저사양의 데이터 수집 장치의 사용이 가능한, 저비용 및 고효율의 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법을 설명하겠다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템의 구성 및 데이터 전달 흐름을 도시한다.
도 3을 참조하면, ESS 데이터 처리 시스템은 고객 사이트에 배치된 배터리 관리 장치(200), IoT 장치(500)를 포함하며, 공용망 내에 위치하는 퍼블릭 클라우드(600), 사설망 내에 위치하는 ESS 서버(700)를 포함할 수 있다. 여기서, 사설망 내에 위치하는 서버(700)는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 빅데이터 서버, 웹 서버 등을 포함할 수 있다.
개별 사이트의 배터리 관리 장치(200)를 통해 수집된 배터리 관련 데이터는 IoT 장치(500)로부터 공용망인 퍼블릭 클라우드를 거쳐 사설망으로 전달 및 이동된다. 다시 말해, IoT 장치(500)는 배터리 관리 장치(200)로부터 배터리 관련 데이터를 수집할 수 있다.
IoT 장치(500)는 외부 인터넷망과의 연동 및 네트워킹을 위한 장치로서, 배터리 관리 장치(200)를 사설망으로 구축하여 외부에서 권한 없이 접근하지 못하도록 컨트롤하는 역할을 수행한다.
여기서, IoT 장치(500)로부터 사설망으로 제공되는 데이터는 그 성격에 따라 1분 주기로 전달되는 데이터, 하루 단위로 전달되는 데이터를 포함할 수 있다.
공용망 내 퍼블릭 클라우드(600)는 배터리가 설치된 사이트와 빅데이터 서버간의 버퍼 역할을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 퍼블릭 클라우드는 사설망에 설치되는 빅데이터 서버의 물리적인 위치에 따른 속도 지연 및 데이터 유실 방지를 위한 장치일 수 있다.
사설망 내 위치하는 하나 이상의 ESS서버(700)는 연동하는 전체 배터리 설치 사이트를 통합 운영 관리할 수 있다. 즉, 이사트로부터 공용망을 거쳐 전달되는 전체 데이터를 장기간 저장, 보관하며, 주요 데이터를 주기적으로 확인, 분석함으로써 배터리 시스템의 고장 발생을 인지할 수 있다. 즉, 하나 이상의 ESS서버(700)는 IoT 장치(500)로부터 1분 단위로 전송되는 주요 데이터를 활용하여 원격으로 실시간 데이터를 확인함으로써, 고장 발생시 상황을 즉시 인지할 수 있다.
또한, ESS서버(700)는 하루 단위로 전송되는 전체 데이터는 장기간 보관하고, 해당 데이터를 활용해 빅데이터 모델링 기법을 활용하여 배터리 고장에 대한 사전 진단이 가능할 수 있다. 이때, 사설망 내에 위치하는 ESS 서버(700)는 ETL(Extract, Transform, Load) 서버, 빅데이터 서버, 웹 서버를 포함할 수 있으나, 이들 서버에 한정되는 것은 아니며, 그 기능 또는 동작에 따라 상호 통합 구현될 수도 있다. 여기서, ETL(Extraction, Transformation, Loading) 서버는 원본 데이터에서 원하는 데이터를 추출하여 가공(변환, 정제)한 후 적재하는 작업을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 발생하는 데이터 변환에는 필터링, 정렬, 집계, 데이터 조인, 데이터 정리, 중복 제거 및 데이터 유효성 검사 등의 다양한 작업이 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템에서의 통신 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 앞서 도 3의 실시예를 통해 설명한 바와 같이 배터리 관리 장치(200)와 PCS(또는 EMS(Energy Management System), 400) 는 산업용 통신(예를 들어, Modbus TCP/CAN)이 이루어진다.
본 발명에 따른 IoT 장치(500)는 배터리 관리 장치(200)와 PCS(400) 간의 산업용 통신에 접근하지 않고 배터리 관리 장치(200)와 별도의 네트워크를 구축하고, 산업용 통신과는 다른 통신 프로토콜을 사용할 수 있다. 즉, IoT 장치(500)와 배터리 관리 장치(200) 간에는 파일전송 통신 프로토콜을 사용할 수 있다. 예를 들어, 파일전송 통신 프로토콜로는 SMB(Server Message Block), FTP(File Transfer Protocol) 등이 사용될 수 있다.
배터리 관리 장치(200)는 PCS(400)와 현재의 배터리 상태에 대한 밀접한 정보를 수시로 교환하기 때문에 이러한 교환 과정에 접근하여 데이터를 취득하는 방식의 경우 문제가 발생했을 때 충방전이 불가한 심각한 상황에 처할 수도 있다.
이에, 본 발명의 실시예에 따른 배터리 관리 장치(200)는 PCS(400)와의 통신 방식과 다른 별도의 통신 방식을 IoT 장치(500)와 구축하고 이들 네트워크를 분리함으로써, 시스템 고유의 운용을 방해하지 않고 보다 자유로운 데이터 수집이 가능할 수 있다.
예를 들어, 배터리 관리 장치(200)는 PCS(400)와 별도의 분리된 네트워크를 사용함으로써, PCS(400)의 데이터 전송량에 구애받지 않으므로, 1초 단위의 배터리 셀(cell) 데이터 등의 추가적인 데이터 정보 수집이 가능하며, PCS(400)의 통신 방식이 달라지거나 또는 업데이트가 된 경우에도 PCS통신과 분리된 통신 네트워크를 활용함으로써 배터리 관리 장치(200) 및 IoT 장치(500) 간의 통신에 영향을 받지 않는다.
또한, IoT 장치(500)는 배터리 관리 장치(200)로부터 하루 단위의 주기로 데이터를 수집함으로써, 로그 파일에 문제가 없으면, 공용망으로의 통신이 임시적으로 발생된다 하더라도, 데이터의 손실이 방지될 수 있다.
이하 도 5 내지 도 8에서는 IoT 장치(500)를 데이터 수집 장치(500)로 명명하여 설명하겠다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 개념의 일 예를 도시한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에서는 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)가 배터리의 상태를 기록하는 형태를 확인할 수 있다. 여기서, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)는 배터리의 현재 상태를 제1 시간 단위로 계속해서 저장할 수 있다. 예를 들어, 배터리 저장 장치(BMS 또는 BSC, 200)는 배터리의 현재 상태를 1초 단위로 저장할 수 있다.
배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)는 BMS Log 파일 및 1s Cell Log 파일을 구분하여 포함할 수 있다. 이후, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)는 기록된 데이터로부터 선택된 데이터를 추출 및 복사하여 압축할 수 있다.
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)는 기록된 데이터로부터 선택된 데이터를 제2 시간 단위로 압축하여, 압축된 압축파일을 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 압축되지 않은 로그 데이터 파일은 CSV 텍스트 형식으로 제공되고, 이를 압축한 압축 파일은 비압축 파일 대비 약 80~90%의 데이터 압축 효율을 가질 수 있다.
종래에는 앞서 설명한 바와 같이, IoT 장치(50)가 배터리 관리 장치(20)의 로그 파일의 목록을 확인하고, 목록 내 복수의 파일 중 프로세싱 대상을 선별하여 선택된 파일만을 복사 및 압축하여 ESS 서버로 전달하였다. 이에 따라, 배터리 관리 장치(20)로부터 원본 데이터 및 압축 데이터를 모두 취득함으로써, 데이터 저장 공간이 상대적으로 많이 필요하고, 데이터 파일을 압축하기 위해, 고사양의 장치가 요구되므로써, 고비용이 발생되는 단점이 있다.
한편, 본 발명의 ESS 데이터 처리 시스템은 배터리 관리 장치(BMS 또는 BSC, 200)가 제2 시간 주기로 압축된 압축파일을 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)로 전달함으로써, 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)가 데이터 압축 기능을 수행하지 않으므로 저사양의 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)의 사용이 가능할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 흐름을 도시한다.
도 6을 참조하면, 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)가 제공될 경우, 상기 배터리 관리 장치(200)는 동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공될 수 있다. 다시 말해, 다량의 데이터의 수집 및 압축을 신속히 처리할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 흐름을 도시한다.
도 7을 참조하면, 상기 배터리 관리 장치(200) 및 상기 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)가 동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공될 경우, 상기 복수의 배터리 관리 장치(200)들 및 상기 복수의 데이터 수집 장치(IoT 장치, 500)들은 스위치에 의해 연결될 수 있다. 이에 따라, 복수의 장치들이 하나의 네트워크로 연결되므로써, 네트워크 대역폭의 사용이 대폭 감소하여, 저비용 및 고효율의 ESS 데이터 처리 시스템을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템을 설명하였다. 이하에서는 상기 ESS 데이터 처리 시스템을 이용한 ESS 데이터 처리 방법에 대해 설명하겠다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 방법의 순서도이다.
도 8을 참조하면, 배터리 관리 장치(200)가 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록할 수 있다(S100).
실시예에 따르면, 배터리 관리 장치(200)는 로그 데이터의 파일 목록을 확인하고, 파일 목록 내 복수의 파일 중 제1 시간 주기로 주요 데이터를 기록할 수 있다. 예를 들어 제1 시간 주기는 1 초일 수 있다.
이후, 배터리 관리 장치(200)는 하나 이상의 파일을 선택하여, 제2 시간 주기로, 압축할 수 있다(S200). 다시 말해, 배터리 관리 장치(200)는 선별된 복수의 파일을 하나의 파일로 프로세싱하여 압축할 수 있다. 예를 들어, 제2 시간 주기는 24시간, 다시 말하면, 하루일 수 있다.
이후, 배터리 관리 장치(200)는 제2 시간 주기로 압축된 압축 파일을 데이터 수집 장치(500)로 전달할 수 있다(S300).
이후, 데이터 수집 장치(500)는 상기 배터리 관리 장치(200)로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버(700)로 전달할 수 있다(S400). 이에 따라, ESS 서버는 수집된 데이터를 저장(S500)하고, 상기 데이터를 기반으로 각 사이트의 현재 상태를 분석, 진단한다(S600).
이상, 본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법에 대해 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법은 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하고, 선택된 하나 이상의 파일을 제2 시간 주기로 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 배터리 관리 장치 및 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 데이터 수집 장치를 포함하여, 저사양의 데이터 처리 장치의 사용이 가능하고, 동일한 통신 네트워크에 제공될 경우 하나의 데이터 수집 장치에 복수의 배터리 관리 장치들의 연동이 가능하여 저비용 및 고효율의 ESS 데이터 처리 시스템 및 ESS 데이터 처리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 측면들은 장치의 문맥에서 설명되었으나, 그것은 상응하는 방법에 따른 설명 또한 나타낼 수 있고, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 상응한다. 유사하게, 방법의 문맥에서 설명된 측면들은 또한 상응하는 블록 또는 아이템 또는 상응하는 장치의 특징으로 나타낼 수 있다. 방법 단계들의 몇몇 또는 전부는 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그램 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 이용하여) 수행될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 가장 중요한 방법 단계들의 하나 이상은 이와 같은 장치에 의해 수행될 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 배터리 랙 200: 배터리 관리 장치
500: 데이터 수집 장치(IoT 장치) 600: 퍼블릭 클라우드
700: ESS 서버

Claims (10)

  1. 하나 이상의 사이트에 배치된 하나 이상의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 처리하는 시스템으로서,
    각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하고, 선택된 하나 이상의 파일을 제2 시간 주기로 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 배터리 관리 장치; 및
    상기 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 데이터 수집 장치를 포함하는, ESS 데이터 처리 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 ESS 서버는,
    상기 데이터 수집 장치를 통해 전달된 상기 압축파일을 기반으로, 각 사이트의 현재 상태를 분석하는, ESS 데이터 처리 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치는
    동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공되는, ESS 데이터 처리 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치 및 상기 데이터 수집 장치가 동일한 통신 네트워크 상에 복수개로 제공될 경우,
    상기 복수의 배터리 관리 장치들 및 상기 복수의 데이터 수집 장치들 간을 연결하는 스위치를 더 포함하는, ESS 데이터 처리 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치와 전력 변환 시스템 간에는 산업용 통신 프로토콜을 이용한 통신이 이루어지고,
    상기 배터리 관리 장치와 상기 데이터 수집 장치 간에는 파일전송 통신 프로토콜을 이용한 통신이 수행되는, ESS 데이터 처리 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 파일전송 통신 프로토콜은 SMB(Server Message Block) 또는 FTP((File Transfer Protocol)인, ESS 데이터 처리 시스템.
  7. 하나 이상의 사이트에 배치된 하나 이상의 배터리를 포함하는 에너지 저장 시스템(ESS; Energy Storage System) 관련 데이터를 처리하는 방법으로서,
    배터리 관리 장치가 각 사이트에 배치된 배터리와 연결되어 상기 배터리의 동작 또는 상태 관련 로그 데이터를 제1 시간 주기로 기록하는 단계;
    상기 배터리 관리 장치가 선택된 하나 이상의 파일을, 제2 시간 주기로, 하나의 파일로 프로세싱하여 압축하는 단계; 및
    데이터 수집 장치가 상기 배터리 관리 장치로부터 전달된 압축파일을 ESS 서버로 전달하는 단계를 포함하는, ESS 데이터 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 ESS 서버가 상기 데이터 수집 장치를 통해 전달된 상기 압축파일을 기반으로, 각 사이트의 현재 상태를 분석하는 단계를 더 포함하는, ESS 데이터 처리 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 배터리 관리 장치와 전력 변환 시스템 간에는 산업용 통신 프로토콜을 이용한 통신이 이루어지고,
    상기 배터리 관리 장치와 상기 데이터 수집 장치 간에는 파일전송 통신 프로토콜을 이용한 통신이 수행되는, ESS 데이터 처리 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 파일전송 통신 프로토콜은 SMB(Server Message Block) 또는 FTP((File Transfer Protocol)인, ESS 데이터 처리 방법.
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