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초록
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많은 정보가 데이터로 저장되면서, 데이터를 분석하거나 특수 상황을 예측하기 위한 연구들이 진행되고 있다. 특히, 전력 데이터의 경우 환경적 요인에 의한 예측 연구 및 신재생 에너지를 활용하는 스마트그리드와 마이크로그리드 연구들이 진행 중이다. 본 논문에서는 전력 데이터의 예측을 위해 주변 환경에서 나타나는 데이터를 활용하고자 한다. 이때, 단순 기상 데이터가 아닌 이전 시간에 따른 여러 인자를 반영하여 데이터 예측이 올바르게 이루어지는지를 검증하고자 한다. 검증 과정에서는 유사 기온을 가지는 전력 데이터 선별 예측 결과와 전력 데이터의 길이에 따른 전력 수요 예측 결과를 비교군으로 두고, 기상 정보를 추가 활용하였을 때의 전력 수요 예측 결과를 비교 분석한다. 실험 결과를 통해 기상 정보를 이용할 경우 평균 15% 이내의 최대 오차율 감소 효과를 확인할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Much of the information is stored as data, research has been activated for analyzing the data and predicting the special circumstances. In the case of power data, the studies, such as research of renewable energy utilization, power prediction depending on site characteristics, smart grid, and micro-...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 전력 데이터는 변전소별로 일정한 수요 모형이 존재하기 때문에 일반 SVM을 활용하는 것보다는 회귀 함수를 사용하는 것이 좋다. 본 논문에서는 SVM 성능 향상을 위해 회귀 함수를 적용한 SVR을 이용하고자 한다 [4]. SVR은 기본 모형을 만들기 위한 회귀 함수를 구성하고, 학습 데이터를 통해 회귀 함수를 근사한다.
  • 본 논문에서는 공장지대 및 주거지역에 대한 예측 결과를 비교하기 위해 각 패턴 모형이 나타나는 사하구 지역과 동래 지역의 전력 및 기상 데이터를 활용하여 수요 예측 실험을 진행하였다.
  • 본 논문에서는 전력 및 기상 데이터 특성을 이용하여 전력 예측 가능성을 검증하고자 한다. 데이터를 구성하기 위해 시간별 전력 / 기상 데이터를 활용하고자 하며, 실험 방법에 따라 데이터를 분류하여 유사 연구들과의 차이를 분석하고자 한다.
  • 본 논문에서는 지역적 전력 수요 패턴 이외에도 계절에 따른 전력 수요 패턴을 비교 분석하였으며, 이는 [표 1], [표 2]의 분석 결과를 통해 알 수 있다.
  • 본 논문은 SVR을 활용하여 기존 연구의 예측 결과를 비교 분석하고자 한다. 회귀 함수 추정을 위해 입력되는 매개변수 정보는 [표 3]과 같다.
  • 본 논문은 전력 수요 예측에 대해 국내외 실증 사례 및 현재 사용되고 있는 전력 수요 예측 기법을 분석하였다. 또한, 회귀 함수가 적용된 기계학습 기법인 SVR을 이용하여 전력 및 기상 데이터를 동시에 고려하였을 때의 전력 수요 예측 실험을 진행하였다.
  • 전력 데이터에 영향을 주는 요인으로 계절 및 휴일과 같은 상황적인 특징과 인구수 증가, 지역 특성과 같은 환경적 특성이 존재한다. 본 연구에서는 같은 전력 데이터 및 기상 데이터의 시간적 유사성을 기준으로 기상 및 전력 데이터에 따른 특성을 분석한다. 이를 기준으로 단일 전력 데이터에 대한 수요 예측 및 기상 정보를 추가로 사용한 수요 예측을 시행하여, 기상 정보를 전력 수요에 이용하였을 때의 비교 실험을 진행하고자 한다.
  • 전력 수요 예측을 진행할 때, 전력 및 기온 패턴은 예측 시간으로부터 k 시간 이전까지의 관측된 부분 시계열 데이터를 활용한다. 본 연구에서는 단일 전력 데이터를 이용한 전력 수요 예측의 한계를 극복하기 위해 전력 수요 패턴 분석에서 나타나는 기상 정보를 반영한다. 공휴일과 같은 특수 상황의 경우 학습 데이터가 충분할 때, 예측 결과가 실제 데이터와 유사한 것을 바탕으로 예측을 위한 인자로 활용하지 않았다.
  • 또한, 전력 및 기상 데이터를 추가 확보하여, 특수 상황 및 강수량 정보와 같이 본 논문에서 활용하지 못한 데이터를 추가로 적용하여 다중 특성에 대한 전력 수요 예측 기법을 개선한다. 이외에 PJM과 같이 여러 기법을 순차적으로 적용하거나 피드백 과정을 거쳐 오차율을 감소시키는 방안에 대해서도 고려하고자 한다. 이를 위해 기존 전력 수요 예측 연구에서 나타나는 회귀 분석 모델[13][14]과 다중 시계열에 대한 엔트로피 연구를 응용하고자 한다[15].
  • 기존 연구에서 진행된 회귀 분석 및 기계 학습을 이용한 전력 수요 예측 기법들은 유사 기온에 따른 데이터 필터링을 진행하거나, 학습 데이터가 이전 시간의 전력 수요를 고려하였다. 하지만 본 논문에서는 k 길이에 따른 전력 및 기온 벡터를 학습하여 예측 정확도를 개선하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
로봇활용교육과 관련한 연구로 어떤 주제가 연구되었는가? 로봇활용교육과 관련한 연구는 주로 로봇활용 교육의 효과, 로봇 교육을 위한 프로그램 개발 및 운영 방안, 로봇의 교육적 기능 연구, 교육을 위한 로봇 디자인, 로봇을 매개로 한 사고력 계발 등에 초점을 둔 연구가 많았다. 이와 관련한 대표적인 연구를 살펴보면 다음과 같다.
Kim, Mi-Lyang 등은 교육용 로봇은 크게 어떻게 나뉘는가? Kim, Mi-Lyang 등(2008)은 교육용 로봇을 크게 ‘교구 로봇’과 ‘교사형 로봇’으로 분류하고, ‘교사형 로봇’은 ‘교사 보조형’과 ‘동료 교수형’으로 세분화하였다. Song, Jeong-Beom 등(2011)도 교육용 로봇을 ‘교구 로봇’과 ‘교사 로봇’으로 분류하고 ‘교구 로봇’은 ‘로봇 기술용’과 ‘통합 교육용’으로, ‘교사 로봇’은 ‘교사 보조용’과 ‘동료 교수용’으로 세분하였다.
교육용 로봇을 실제로 분류하는데 있어 존재하는 어려움은? 하지만 위와 같은 분류들은 교육용 로봇을 실제로 분류하는데 있어 몇 가지 어려움이 있다. 예를 들어‘하드웨어의 교육을 위한 것’과 ‘소프트웨어를 교육하기 위한 것’으로 분류할 경우, 하드웨어와 소프트웨어를 함께 교육할 수 있는 혼합 형태로 개발된 로봇은 분류하기 어렵다. ‘교구 로봇’과 ‘교사형 로봇’의 경우, 하위 개념인 ‘교사 보조형’이 상위개념인 ‘교사 또는 교사형 로봇’과 대등한 의미를 지니고 있기 때문에 의미상 명확하지 않다는 단점이 있다. 또한‘교구 로봇’과 ‘교사 로봇’의 분류는‘교구 로봇’과‘교사 로봇’의 역할을 접목시킨 학생용 텔레프리젠스(telepresence) 로봇과 같은 형태는 분류할 수 없다는 한계가 있다.
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참고문헌 (15)

  1. M. Lee and S. Kim, "Analysis of smart grid technologies and domestic and foreign policy trends," Journal of Korean Institute of Information Technology, Vol.11, No.8, pp.181-187, 2013. 

  2. 고종민, 송재주, 김영일, 양일권, "전력소비자의 단기수요예측을 위한 전력소비패턴과 환경요인과의 관계 분석," 전기학회논문지, Vol.59, No.11, pp.1956-1963, 2010. 

  3. K. S. G. Association, "Smart grid ami(advanced metering infrastructure)," 2012. 

  4. D. Basak, S. Pal, and D. C. Patranabis, "Support vector regression," Neural Information Processing Letters and Reviews, Vol.11, No.10, pp.203-224, 2007. 

  5. Madasu Hanmandlu and Bhavesh Kumar Chauhan, "Load Forecasting Using Hybrid Models," IEEE Transactions on Power Systems, Vol.26, No.1, 2010. 

  6. Ying Chen, Peter B. Luh, and Stephen J. Rourke, "Short-Term Load Forecasting: Similar Day-Based Wavelet Neural Networks," IEEE Transactions on Power Systems, Vol.25, No.2, 2010. 

  7. James W. Taylor, "Short-Term Load Forecasting With Exponentially Weighted Methods," IEEE Transactions on Power Systems, Vol.27, No.1, 2012. 

  8. Capacity Adequacy Planning Department, "PJM Load/Energy Forecasting Model," PJM, 2007. 

  9. "PJM Manual 11: Energy & Ancillary Services Market Operations," PJM, 2012. 

  10. Dennis Gaushell, "Overview of Electric Load Forecasting at CAISO," CAISO, 2007. 

  11. 한국전력거래소, "전력과 기상 특성 분석을 통한 차기 전력수요예측 시스템 개발전략 수립에 관한 연구," 2014(3). 

  12. 한국전력거래소, "실시간 수요예측 기법 개발 및 온라인 수요예측 방안 연구," 2015(2). 

  13. 남봉우, 송경빈, 김규호, 차준민, "다중회귀분석법을 이용한 지역전력수요예측 알고리즘," 조명. 전기설비학회논문지, Vol.22, No.2, pp.63-70, 2008. 

  14. 송경빈, "시간대별 기온을 이용한 전력수요예측 알고리즘 개발," 전기학회논문지, Vol.63, No.4, pp.451-454, 2014. 

  15. M. Bozic, M. Stojanovic, Z. Stajic, and N. Floranovic, "Mutual information-based inputs selection for electric load time series forecasting," Entropy, Vol.15, No.3, pp.926-942, 2013. 

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