[논문]소규모 마이크로그리드에서 프로슈머관리시스템의 구현

임수연; 이태원

doi:10.17661/jkiiect.2020.13.6.590

소규모 마이크로그리드에서 프로슈머관리시스템의 구현
Implementation of Prosumer Management System for Small MicroGrid 원문보기

한국정보전자통신기술학회논문지 = Journal of Korea institute of information, electronics, and communication technology, v.13 no.6, 2020년, pp.590 - 596

임수연 (Department of Computer Engineering, Dongshin University) , 이태원 (Department of Computer Engineering, Dongshin University)

초록
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상용전력망과 계통연계가 어려운 도서지역에서는 독립적인 마이크로그리드로 생산된 에너지를 효율적으로 관리할 수 있는 방법을 찾는 것은 매우 중요한 일이다. 본 논문에서는 태양광과 풍력의 하이브리드 모델을 적용한 소규모 마이크로그리드에서 생산된 전력을 전력계측기와 수집된 데이터의 응답속도 테스트를 거쳐 P2P전력거래를 위한 프로슈머관리시스템을 구현하였다. 마이크로그리드 프로슈머 관리시스템의 전력망은 Mesh구조로 이루어져 있으며 P2P전력거래는 3곳의 독립적으로 구축된 off-grid 사이트에서 전력계측기와 DC전력전송기를 이용하여 테스트하였고, 이때 전력계측기의 측정값은 전압(평균값) : 380V + 0.9V, 전류(평균값) : + 0.01A, 전력 : 1000W ( - 1W)로 오차 허용범위인 ±1%이내로 나타나 그 유의성을 확인하였다. 실시간으로 50개의 데이터를 동시 전송하여 메인화면 0.32초, 일 발전량 2.61초, 누적발전량 2.77초, 전력거래 0.11초 등의 응답속도가 나타나 서버의 안정화를 확인하였다. 따라서 본 시스템은 한국전력의 중계 없이 독립적인 망으로 활용될 수 있는 P2P 전력거래시스템으로서 그 타당성이 입증되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In the island areas where system connection with the commercial power grid is difficult, it is quite important to find a method to efficiently manage energy produced with independent microgrids. In this paper, a prosumer management system for P2P power transaction was realized through the testing the power meter and the response rate of the collected data for the power produced in the small-scale microgrids in which hybrid models of solar power and wind power were implemented. The power network of the microgrid prosumer was composed of mesh structure and the P2P power transaction was tested through the power meter and DC power transmitter in the off-grid sites which were independently constructed in three places. The measurement values of the power meter showed significant results of voltage (average): 380V + 0.9V, current (average): + 0.01A, power: 1000W (-1W) with an error range within ±1%. Stabilization of the server was also confirmed with the response rate of 0.32 sec. for the main screen, 2.61 sec. for the cumulative power generation, and 0.11 sec for the power transaction through the transmission of 50 data in real time. Therefore, the proposed system was validated as a P2P power transaction system that can be used as an independent network without transmitted by Korea Electric Power Corporation (KEPCO).

주제어

표/그림 (14)

그림 그림 1. P2P 전력망 Fig. 1. P2P power grid
그림 그림 2. 전력계측기 Fig. 2. Power meter
그림 그림 3. DC전력전송기 Fig. 3. DC power transmitter
그림 그림 4. 무선통신 데이터 전송시스템 Fig. 4. Wireless communication data transmission system
표 표 1. 데이터 포맷 Table 1. data format
그림 그림 5. 데이터 수집과정 Fig. 5. Data collection process
그림 그림 6. 시스템 구성도 Fig. 6. System configuration diagram
그림 그림 7. 시스템의 구현 Fig. 7. System implementation
표 표 2. 전압 및 전류계측 데이터 Table 2. Voltage and current measurement data
그림 그림 8. 입력 데이터 Fig. 8. Input data
표 표 3. 전력계측 데이터 Table 3. Power measurement data
표 표 4. DB 테이블 Table 4. DB table
표 표 5. 프로슈머 관리화면 Table 5. Prosumer Management Screen
그림 그림 9. 응답속도 테스트 Fig 9. Response speed test

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 태양광과 풍력의 하이브리드 모델 3곳에서 P2P 전력거래의 데이터전송시스템을 마이크로그리드로 구현하여 도서지역에서 독립적인 망으로 전력거래가 이루어질 수 있다는 것을 입증하였다. 여기에서는 프로슈머 시스템의 전력거래를 위해 전력계측기를 설계하였고 계측된 데이터를 시험하여 전압(평균값) : 380V + 0.

가설 설정

본 논문은 그림 1과 같은 P2P 전력망에서 태양광과 풍력의 하이브리드 모델을 마이크로 그리드라 가정하고 3개의 사이트에 설치하여 전력 데이터의 거래를 확인하였다[5]. 또한 서버의 안정성 확인을 위해 50개의 마이크로그리드로 가정하고 50개의 실시간 데이터를 수집하여 상호교환 가능한 프로슈머관리시스템을 구현하였다.

제안 방법

4.1~4.3에서 전력데이터의 거래를 확인하였으며 본 절에서는 서버의 안정성 테스트를 위해 50 개의 실시간 데이터로 프로슈머 관리시스템을 구현하였다. 조건은 동시에 서버 접속 시 3초 이내의 응답시간이 목표이며 데이터전송 프로토콜은 MODBUS를 사용하였다.
단일가구로 구성된 마이크로그리드를 이용하여 망을 구성하고 3곳의 사이트에 그림 7과 같이 구축하였다.
필요하다. 데이터 매핑을 위해 프로슈머의 개별 발전데이터 및 프로슈머간 거래데이터를 확보하고 서버에 저장을 위해 HW(수용가)와 SW(서버)간 통신과 제어방법 등을 정의하고 필드 단위로 분류한다.
동시접속 50개 데이터를 3초 이내의 서버 응답속도 테스트를 실시하였다.
거래를 확인하였다[5]. 또한 서버의 안정성 확인을 위해 50개의 마이크로그리드로 가정하고 50개의 실시간 데이터를 수집하여 상호교환 가능한 프로슈머관리시스템을 구현하였다.
본 논문에서 사용된 계측데이터는 한국전자기술 연구원에 의뢰하여 측정된 값으로 표 2는 DC 전압(380V), DC전류(1.5~3A)를 인가 후 시험기관의 전력분석기와 설계된 전력계측시스템의 전압과 전류 오차를 측정하였다. 측정된 오차는 전압(평균값) : 380V + 0.
에너지 발전량, 부하량, 전력 거래 트랜젝션의 분석을 통해 마이크로그리드에서 에너지 계측에 대한 데이터의 수집은 그림 5와 같은 절차로 프로그래밍하여 구현하였다.
코드 값으로 정의한다. 이상과 같이 데이터 전송을 위한 무선통신에서는 서버에서 프로슈머인 전력계측기에 데이터 전송을 요청하면 실시간 데이터인 전압, 전류, 전력 등과 누적 데이터인 소비전력, 누적발전량을 순차적으로 전송하도록 프로그래밍 하였다.
01A 이다. 표 3은 DC전력(1000W)을 인가 후 시험기관의 전력분석기와 설계된 전력계측시스템의 전력 오차를 측정하였다. 측정된 오차는 전력 : 1000W ( - 1W) 로 오차범위를 만족하고 있다.
배터리충방전기의 전압 범위는 DC 44V ~ DC 56V, 출력 전압은 DC 48V(12V*4병렬)이다. 하이브리드 충방전기는 제어부와 구동부로 구분하며 제어부는 AT90PWM1(MCU)로 RPM 측정부, 센싱부, 통신부로 구동부는 AC/DC입력부, DC/DC 변환부, 배터리 제어부, 전원부, 브레이크 구동부 등으로 설계하였다.

대상 데이터

조건은 동시에 서버 접속 시 3초 이내의 응답시간이 목표이며 데이터전송 프로토콜은 MODBUS를 사용하였다. 사용된 보드의 MCU는 TMS320F28069로 10개의 ADC채널과 외부통신 기능을 가지고 있는 모듈이다. 그림 8은 서버에 입력된 50개의 실시간 매핑된 임의 데이터이다.

이론/모형

그림 9는 서버의 응답속도 테스트를 위한 구성도로서 http성능테스트 도구인 JMeter를 사용하였다[12]. 그 결과 각 항목별 응답속도는 메인화면(로그인) 0.
3에서 전력데이터의 거래를 확인하였으며 본 절에서는 서버의 안정성 테스트를 위해 50 개의 실시간 데이터로 프로슈머 관리시스템을 구현하였다. 조건은 동시에 서버 접속 시 3초 이내의 응답시간이 목표이며 데이터전송 프로토콜은 MODBUS를 사용하였다. 사용된 보드의 MCU는 TMS320F28069로 10개의 ADC채널과 외부통신 기능을 가지고 있는 모듈이다.

성능/효과

프로슈머시스템의 서버 안정화를 위해 실시간으로 50개의 데이터를 전송하고 응답속도를 3초 이내를 목표로 했을 때 다음과 같은 만족한 결과를 가져왔다. 각 항목별 응답속도는 메인화면 0.32초, 일 발전량 2.61초, 누적발전량 2.77초, 전력거래 0.11초가 소요되었다. 향후 한국전력의 중계가 필요 없는 도서지역에 적용하여 피드백을 통해 개선해 나갈 예정이다.
그 결과 각 항목별 응답속도는 메인화면(로그인) 0.32초, 일 발전량 2.61초, 누적발전량 2.77초, 전력거래 0.11초가 소요되었다.
여기에서는 프로슈머 시스템의 전력거래를 위해 전력계측기를 설계하였고 계측된 데이터를 시험하여 전압(평균값) : 380V + 0.9V, 전류(평균값) : + 0.01A, 전력 : 1000W ( - 1W)의 정확도가 나타났다. 프로슈머시스템의 서버 안정화를 위해 실시간으로 50개의 데이터를 전송하고 응답속도를 3초 이내를 목표로 했을 때 다음과 같은 만족한 결과를 가져왔다.

후속연구

11초가 소요되었다. 향후 한국전력의 중계가 필요 없는 도서지역에 적용하여 피드백을 통해 개선해 나갈 예정이다.

참고문헌 (12)

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"XBee S2C Zigbee Datasheet", https://www.digi.com/resources/ documentation/digidocs/pdfs/90002002.pdf
"Communication story that is easy to understand", http:// www.realsys.co.kr/download/board.asp?boardlecture&uid342
"How to use JMeter" https://m.blog.naver.com/jujiwan83/220595204713

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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