KR20230024751A - 엣지 컴퓨터 보호 및 데이터 손실 방지 기능과 그 방법 - Google Patents

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Abstract

데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터가 개시된다. 본 엣지 컴퓨터는 직렬 커넥터, 직렬 커넥터를 통해 인입되는 인입 전류를 감지하는 전류 센서, 인입 전류가 서지로 감지되는 경우, 부하의 손상을 방지하는 서지 보호부, 하나 이상의 인버터의 제조사별 고유 정보를 저장하는 메모리 및 제어부를 포함할 수 있다. 본 엣지 컴퓨터가 제공됨으로써, 데이터 손실이 방지될 수 있다.

Description

엣지 컴퓨터 보호 및 데이터 손실 방지 기능과 그 방법{EDGE COMPUTER FOR PREVENTING DATA LOSS}
본 발명은 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터에 관한 것으로 더 상세하게는 인버터로부터 유입되는 과전류를 감지하여 이를 차단하는 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터에 관한 것이다.
주요 에너지원인 화석연료의 사용으로 기후 변화 등의 부작용이 초래되면서 그 사용에 대한 제약이 심화되고 있으며, 화석연료의 고갈 속도도 매우 빠르게 진행되고 있다.
이러한 한계를 극복하기 위해, 화석연료를 대체할 신재생 에너지가 각광 받고 있으며, 신재생 에너지는 태양광, 풍력, 태양열, ESS(Energy Storage System), 연료전지 및 지열 에너지 등을 포함한다.
신재생 에너지 시스템은 에너지 발전 모듈에서 발전되는 직류 전류를 변환하는 인버터(Inverter)를 필수 구성요소로 하고 일반적으로 하나의 인버터는 다수의 신재생 에너지 발전 모듈을 제어할 수 있다.
인버터는 통신 모듈을 구비하여 외부의 원격 터미널 유닛(Remote Terminal Unit, RTU)의 일종인 전자식 터미널 유닛(Electronic Terminal Unit)에 태양광 발전 시스템의 다양한 정보를 전송할 수 있다. 원격 터미널 유닛은 엣지 컴퓨터라고 불릴 수도 있다.
인버터에서 엣지 컴퓨터로 과전류가 인입되어, 엣지 컴퓨터의 부하에 손상이 발생되기도 한다. 해당 손상으로 데이터가 손실될 수 있으며, 엣지 컴퓨터의 장치 효율에도 문제가 발생될 수 있다. 이에, 해당 문제를 해결하기 위한 방법이 필요하다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드 (background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
공개특허공보 제10-2004-0054216호(공개일 : 2004.6.25)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시 예가 해결하고자 하는 과제는 엣지 컴퓨터로 인입되는 서지(Surge)를 감지 및 차단하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 신재생 에너지 시스템 상에 엣지 컴퓨터를 설치할 때, 통신 채널의 정상 동작을 신속하게 파악하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 통신 채널의 정상 동작을 자동으로 테스트하는 엣지 컴퓨터를 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터는 에너지원과 전기적으로 연결된 인버터와 통신하기 위한 직렬 커넥터, 상기 직렬 커넥터를 통해 인입되는 인입 전류를 감지하는 전류 센서, 상기 인입 전류가 서지로 감지되는 경우, 부하의 손상을 방지하는 서지 보호부, 하나 이상의 인버터의 제조사별 고유 정보를 저장하는 메모리 및 기 저장된 상기 제조사별 고유 정보에 기초하여, 통신 대상 인버터 및 상기 통신 대상 인버터의 통신 프로토콜을 인식하며, 인식된 상기 통신 프로토콜에 기초하여 인식된 통신 대상 인버터와 통신하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
상기 엣지 컴퓨터는 상기 에너지원의 종류 정보에 대응하는 운용 모드를 설정하는 스위치를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 제1 컴포트를 이용하여 상기 에너지원의 종류 정보를 추정하기 위해, 소정 프로토콜에 기초한 Request 데이터를 상기 USB 커넥터를 통해 상기 통신 대상 인버터로 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 통신 대상 인터버로부터 수신된 Response 데이터에 기초하여, 상기 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정하며, 추정한 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보에 기초하여, 상기 스위치의 운용 모드를 설정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 에너지원이 구비된 지역의 에너지원 설치 정보에 기초하여, 상기 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 운용 모드가 설정된 경우, 컴포트 별로 상기 통신 대상 인버터와의 통신 채널이 정상 동작하는지 여부를 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 통신 대상 인버터와의 통신 채널 각각이 정상 동작하는 경우, 데이터 수집 서버에 해당 메시지를 전송하고, 상기 데이터 수집 서버로부터 응답 메시지를 수신하며, 수신된 상기 응답 메시지에 기초하여, 상기 데이터 수집 서버와의 통신 상태를 결정하도록 구성될 수 있다.
상기 엣지 컴퓨터는 서지 알람(Alarm)을 더 포함할 수 있다. 이때, 제어부는 상기 전류 센서를 통해, 상기 인입 전류가 서지로 감지되는 경우, 사용자에게 알리기 위해 상기 서지 알람을 구동할 수 있다.
상기 엣지 컴퓨터는 하나 이상의 발광 소자를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 컴포트 별로 상기 통신 채널의 정상 동작 여부를 상기 발광 소자를 통해 출력하되, 통신 채널 각각에 대해, 통신 채널이 정상인 경우 제1 깜빡임 속도로 동작하도록 상기 발광 소자를 제어하고, 통신 채널이 비정상인 경우, 제1 깜빡임 속도보다 빠른 속도로 동작하도록 상기 발광 소자를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단은 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 과제의 해결 수단들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 인버터에서 엣지 컴퓨터로 인입하는 서지가 효과적으로 차단될 수 있어서, 디바이스가 효과적으로 보호될 수 있으며, 데이터 손실이 방지될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신재생 에너지 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨터의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터와 직렬 커넥터로 연결된 엣지 컴퓨터로 서지가 인입되는 상황을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UTS 통신 변환 기기와 전기적으로 연결되는 엣지 컴퓨터를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 상태의 정상 여부를 출력하는 출력 구성을 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모드버스 맵 파일을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및/또는 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 신재생 에너지 시스템(1000)을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 신재생 에너지 시스템(1000)은 에너지원(Energy Source, ES)에서 발생되는 에너지를 통합적으로 관리할 수 있다. 복수의 에너지원(ES)은 태양광 ES, 태양열 ES, 풍력 ES, ESS ES, 연료전지 ES 및 지열 ES 등을 포함할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
복수의 에너지원(ES)은 다양한 전자 디바이스와 연결할 수 있다. 여기서, 다양한 전자 디바이스는 인버터(I1, I2), 컨버터(Conv), 접속반 및 전력량계 등을 포함할 수 있으며, 에너지원 관련 데이터를 받을 수 있는 다양한 기기를 포함할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 명세서에서 전자 디바이스는 인버터를 대표적으로 상정하여 기술하기로 한다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 복수의 에너지원(ES)에서 발생된 에너지 관련 데이터를 수집하여 데이터 수집 서버(200)로 제공할 수 있다. 데이터 수집 서버(200)는 이동 통신 프로바이더가 제공할 수 있으나, 제공 주체가 이에 한정되는 것은 아니다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 에너지 관련 데이터를 90일간 그의 저장소에 보관할 수 있으며, 90일을 초과한 데이터를 자동 삭제할 수 있다.
여기서, 에너지 관련 데이터는 태양광 단상 데이터, 태양광 삼상 데이터, 태양열 생산 측 데이터, 태양열 부하 측 데이터, 태양열 설비 측, 히트펌프 데이터, 급탕 측 데이터, 풍력 설비 측 데이터, 연료전지 데이터, ESS 데이터 등을 포함할 수 있으며, 각 데이터마다 서로 다른 필드 및 필드 값을 포함할 수 있다.
가령, 태양광 단상 데이터는 PV 전압(2 바이트), PV 전류(2 바이트), PV 출력(2 바이트), 계통 전압(2 바이트), 계통 전류(2 바이트), 현재 출력(2 바이트), 역률(2 바이트), 주파수(2 바이트), 누적 발전량(8 바이트), 고장 여부 정보(2 바이터)를 나타내는 필드 및 해당값을 포함할 수 있으며, 총 데이터의 길이는 26 바이트에 해당될 수 있다.
태양광 삼상 데이터는 38 바이트, 태양열 생산 측 데이터는 22 바이트, 태양열 부하 측 데이터는 16 바이트, 태양열 최종 데이터는 38 바이트, 히트펌프 데이터는 41 바이트, 급탕측 데이터는 16 바이트, 지열 최종 데이터는 73 바이트, 풍력 최종 데이터는 24 바이트, 연료 전지 최종 데이터는 56 바이트, ESS 최종 데이터는 27 바이트 등으로 구현될 수 있으나, 데이터의 길이(사이즈) 정보는 구현 예에 따라 다를 수 있다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 인버터(I1, I2)와 유선 기반으로 연결될 수 있는데, 직렬(Serial) 케이블(SC1, SC2)을 이용하여 인버터(l1, l2)와 연결될 수 있다.
선택적 실시 예에서, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 직접적으로 USB 커넥터와 연결되고, USB 커넥터는 USB to Serial 통신 변환 기기와 각각 연결되며, USB to Serial 통신 변환 기기는 인버터(I1, I2)와 직렬 케이블을 통해 연결될 수 있다. 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 USB 커넥터를 이용하여, 보다 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있는데, 이는 RS485 기반의 직렬 케이블로만 연결된 경우보다 더 빠른 속도로 데이터를 송수신할 수 있다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 서지 보호부(도 2의 150)을 통해 인버터(I1, I2)에서 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)로 유입되는 서지(Surge)를 차단할 수 있다.
여기서, 서지는 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)의 구동 중에 조작 또는 뇌 방전에 의해 과도적으로 발생되는 과전압 또는 과전류일 수 있으며, 도 2에서 자세히 설명하기로 한다.
또한, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100) 및 인버터(I1, I2)는 특정 주체가 제공하는 표준 프로토콜을 이용하여 통신할 수 있으며, 가령, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100) 및 전자 디바이스(I1, I2)는 에너지 공단에서 제공하는 표준 프로토콜을 이용할 수 있다. 선택적 실시 예로, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100) 및 전자 디바이스(I1, I2)는 모드버스 프로토콜을 이용할 수도 있다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 유선 또는 무선으로 데이터 수집 서버(200)와 통신할 수 있으며, 데이터 수집 서버(200)는 다양한 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)로부터 에너지 관련 데이터를 수집하여, 에너지 관리 시스템(300)에 데이터를 제공할 수 있다. 데이터 수집 서버(200)는 이동 통신 프로바이더에 의해, 에너지 관리 시스템(300)은 에너지 공단에 의해 관리될 수 있다.
엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 발생된 서지에 대한 정보 및 서지 차단에 관련된 정보를 데이터 수집 서버(200)로 제공할 수 있다. 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 RTU(Remote Terminal Unit)로 구현될 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
개인 컴퓨터(PC1, PC2) 각각은 연결된 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)의 세팅값을 설정할 수 있다. 구체적으로, 개인 컴퓨터(PC1, PC2)는 어플리케이션 프로그램을 통해 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)의 설정값을 세팅할 수 있다.
예를 들면, 개인 컴퓨터(PC1, PC2) 각각은 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)에 연결된 인버터(I1, I2)의 개수 및 인버터(I1, I2)의 식별 정보를 세팅할 수 있으며, 데이터 전송 속도를 결정할 수 있다.
개인 컴퓨터(PC1, PC2) 각각은 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)의 리셋을 위한 주기를 설정할 수 있다. 리셋은 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)이 오작동할 때, 이를 해결하기 위해 설정, 동작 등을 원상태로 설정하여, 재부팅하는 절차일 수 있다.
다른 실시 예에 의하면, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 상기 개인 컴퓨터(PC1, PC2)에 의해 세팅되는 설정값들을 자체적으로 세팅할 수 있다. 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 네트워크 장애 발생시에 데이터 재전송 주기를 설정할 수 있으며, 내장 모뎀과 외장 모뎀을 선택적으로 사용하여 데이터 수집 서버(200)와 통신을 수행할 수 있다.
또한, 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 에너지원의 에너지 관련 정보를 수집하는 주기를 결정할 수 있다. 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100)는 동일 에너지원에 여러 대의 인버터가 배치된 경우, 인버터에에 순차적으로 식별 정보를 할당하고, 식별 정보에 따라 순차적으로 에너지 관련 정보를 수신할 수 있다.
살핀 바와 같이, 신재생 에너지 시스템(1000)은 복수의 ES, 복수의 ES에 전기적으로 연결된 각종 전자 디바이스(대표적으로 인버터), 엣지 컴퓨터(100A, 100B)(100), 데이터 수집 서버(200) 및 에너지 관리 시스템(300)을 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참고하여 엣지 컴퓨터(100)의 구성을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 엣지 컴퓨터(100)는 통신부(110), 직렬 커넥터(120, SC), 스위치(130), 전류 센서(140), 서지 보호부(150), 하나 이상의 발광 소자(160), 서지 알람(170) 메모리(180) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다. 선택적 실시 예로, 상술한 구성은 더 추가되거나 제외될 수 있다. 상기 엣지 컴퓨터(100)는 통신 상태를 자가 진단하는 데이터 수집 및 처리를 수행할 수 있다.
통신부(110)는 유선 기반의 직렬 통신 기능을 제공할 수 있다. 실시 예에 의하면, 통신부(110)는 다양한 직렬 통신 프로토콜 및 USB 프로토콜 등을 제공할 수 있으며, 에너지원과 전기적으로 연결된 하나 이상의 인버터에 데이터를 전송하거나 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 통신부(110)는 무선 통신 기능을 제공할 수 있다. 통신부(110)는 LoRa(Long Range) 프로토콜에 기반한 통신을 데이터 수집 시스템(200)과 수행할 수 있다. 다만, 무선 통신 프로토콜이 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 통신부(110)는 이동 통신 모듈 및 근거리 통신 모듈 등을 구비하여, 무선 기반으로 다양한 기기들과 통신 가능한 기능을 제공할 수 있다.
통신부(110)는 엣지 컴퓨터(100)의 위치 정보를 수신하는 기능을 구비할 수 있다. 선택적 또는 부가적 실시 예로, 통신부(110)는 엣지 컴퓨터(100) 주변에서 특정 에너지원 설비의 설치 유무에 대한 정보를 외부 시스템으로부터 제공받을 수 있다. 이에 따라, 통신부(110)는 설치 장소 주변에 배치된 에너지원에 연결된 인버터에 대한 정보를 획득할 수 있다.
직렬 커넥터(120)는 인버터와 연결하기 위한 모듈로 직렬 통신(RS485, RS422, RS232 등)을 지원할 수 있으며, 제어부(190)는 직렬 커넥터(120)를 통해 인버터와 연결된 경우, 오픈된 통신 채널이 RS485 통신 채널인지, RS422 채널인지, RS232 채널인지 자동으로 인식하여, 해당 통신 채널을 통해 인버터와 통신할 수 있다.
선택적 실시 예로, 엣지 컴퓨터(100)는 USB 커넥터를 포함할 수 있는데, USB 커넥터는 UTS(USB to Serial) 통신 변환 기기와 직접적으로 연결될 수 있으며, 에너지원과 전기적으로 연결된 인버터와 통신할 수 있다.
여기서, UTS 통신 변환 기기는 엣지 컴퓨터(100)와 USB 기반의 USB 커넥터와 연결되며, 직렬 통신(RS485, RS422, RS232 등) 기반의 직렬 커넥터와 연결될 수 있다.
스위치(130)는 제어부(190)의 제어에 따라, 엣지 컴퓨터(100)의 운용 모드를 설정하는 구성으로, 제어부(190)가 에너지원이 어떤 종류(태양광, 태양열, 풍력, 지열, ESS, 연료전지 등) 및 어떤 타입(태양광 단상, 태양광 삼상, 태양열 강제 순환식, 지열 부하 등)인지 추정하면, 추정된 에너지원의 종류 및/또는 타입에 따라 운용 모드를 설정할 수 있다.
스위치(130)는 5개(제1 스위치 내지 제5 스위치)를 포함할 수 있다. 제1 스위치 내지 제3 스위치는 에너지원의 종류 정보를 설정하기 위한 스위치다. 제4 스위치는 타입 정보를 설정하기 위한 것으로, 온(ON)은 태양광 삼상, 태양열 자연 순환식, 지열 부하측에 대응하고, 오프(OFF)는 태양광 단상, 태양열 강제 순환식에 대응할 수 있다. 타입 정보는 상기 종류 정보에 포함되도록 구현될 수도 있다. 제5 스위치는 컴포트 프로토콜 설정을 위한 것으로, 온(ON)은 제1 컴포트(COM1)가 선택 프로토콜에 대응하고, 제2 내지 제4 컴포트(COM2~COM4)가 모드버스 프로토콜에 대응하는 것을 설정할 수 있다. 오프(OFF)인 경우, 선택 프로토콜과 모두 동일할 때 사용할 수 있다.
전류 센서(140)는 직렬 커넥터(120)를 통해 인입되는 인입 전류 또는 인입 전압을 감지할 수 있다. 제어부(190)는 전류 센서(140)를 이용하여 순시 과전압(Transient) 및 서지(Surge)를 구분할 수 있는데, 제어부(190)는 지속 시간이 8.4 usec 보다 긴 경우, 서지로 결정할 수 있다. 여기서, 서지는 직격뢰, 간접뢰, 유도뢰, 방전, 개폐 및 기동에 의한 과전류 등을 포함할 수 있다.
서지 보호부(150)는 인입 전류가 과전류로 감지되는 경우, 부하로 전류가 흐르지 못하도록 차단할 수 있다. 여기서, 부하는 엣지 컴퓨터(100)의 다양한 모듈일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 서지 보호부(150)는 과전류가 감지되면, 이를 차단하기 위한 단락 모듈을 포함할 수 있다.
서지 보호부(150)는 전류 센서(140)를 통해 과전압이 감지되는 경우, 부하를 보호하기 위한 그라운드 단자를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 커패시터를 포함할 수 있다.
서지 보호부(150)는 직렬 통신에 대한 Isolation 을 수행하는 구성을 포함할 수 있으며, 이를 위해 Galvanic Isolation Barrier 를 포함할 수 있다. 선택적 실시예로, 서지 보호부(150)는 Optic Coupler 를 구비하여, 물리적으로 전기가 아닌 통신만 가능하게 할 수 있다.
발광 소자(160)는 하나 이상으로 구현될 수 있으며(도 3의 310), 제어부(190)의 제어에 따라 정보를 표출할 수 있다. 발광 소자(160)는 LED를 포함한 다양한 소재로 구현될 수 있다.
서지 알람(170)은 서지 발생을 알리는 모듈이며, 제어부(190)는 전류 센서(140)를 통해, 인입 전류가 서지로 감지되는 경우, 사용자에게 알리기 위해 서지 알람(170)을 구동할 수 있다.
제어부(190)는 전류 센서(140)을 이용하여, 서지와 순시 과전압을 구분하여, 서지인 경우, 서지 알람(170)을 통해 사용자에게 알릴 수 있다.
메모리(180)는 제어부(190)의 제어에 따라 다양한 정보를 저장할 수 있다. 제어부(190)는 에너지원의 에너지 관련 정보를 인버터로부터 수신하는 경우, 해당 내용을 소정 기간 동안 메모리(180)에 저장할 수 있다.
메모리(180)는 인공지능 기반의 학습된 모델을 저장할 수 있다. 예를 들면, 메모리(180)는 에너지원 종류 학습 모델을 저장할 수 있다. 에너지원 종류 학습 모델은 통신 데이터의 특정 필드(데이터 길이 정보 필드, 오류 검출 필드) 등을 입력받아, 에너지원 종류 및 타입 정보를 추정하는 모델이다. 상기 모델은 학습 단계에서 통신 데이터의 특정 필드, 특정 필드의 값, 에너지원 종류 정보 및 타입 정보를 레이블 정보로 이용하여 완성될 수 있으며, 정확도가 높아질 수 있다.
메모리(180)는 인버터의 제조사별 고유 정보를 저장할 수 있는데, 제조사별 고유 정보는 기업등록 정보, 제품생산 정보, 납품실적 정보, 통신 프로토콜 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(190)는 기 저장된 제조사별 고유 정보에 기초하여, 통신 대상 인버터 및 통신 대상 인버터의 통신 프로토콜을 인식하며, 인식된 통신 프로토콜에 기초하여 인식된 통신 대상 인버터와 통신할 수 있다.
이‹š, 제어부(190)는 메모리(180)에 저장된 통신 대상 인버터를 인식하기 위한 인버터 인식 모델 및 인버터의 통신 프로토콜 인식 모델을 이용하여, 인버터 및 인버터의 통신 프로토콜을 인식할 수 있다.
상술한 모델들은 레이블 정보 기반으로 학습될 수 있으며, 소정의 손실 함수의 값이 소정 목표치에 이르기까지 역전파 알고리즘이 이용될 수 있다.
제어부(190)는 에너지 시스템의 제조일 또는 설치일에 기초하여 제조사별 고유 정보를 먼저 검색하고 검색된 제조사별 고유 정보에 기초하여 인버터 프로토콜을 검색하고 인버터들과 순차적으로 통신을 수행하고, 통신 수행으로 동일 프로토콜이 발견된 경우, 해당 프로토콜을 등록할 수 있다. 이를 위해, 메모리(180)에 제조사별 고유 정보에 기초하여, 인버터 프로토콜을 자동 검색하는 모델이 저장될 수 있다.
제어부(190)는 등록된 프로토콜에 기초하여 해당 인버터의 출력 정보를 출력하되, 출력 정보는 전압, 전류, 전력, 누적 전력, 당일 전력, 로그 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제어부(190)는 특정 인버터로부터 전류 정보, 전압 정보, 유효 전력 정보, 송전 주파수 정보 및 전력 정보 중 적어도 하나를 상기 통신부(110)를 통해 수신할 수 있다.
제어부(190)는 메모리(180)에 에너지 관련 데이터의 보관 기간을 설정할 수 있으며, 보관 기간이 지난 데이터의 경우, 데이터 수집 서버(200)로 공유하지 않고 삭제할 수 있다.
제어부(190)는 하나 이상의 인버터와 연결되는 경우, 인버터에 연결된 에너지원의 종류 정보를 추정하고, 추정된 종류 정보에 따라 운용 모드를 설정할 수 있다. 운용 모드는 에너지원의 종류에 따라 0 내지 7 개의 모드로 설정될 수 있다.
가령, 운용 모드 0은 사용자에 의한 수동 설정이고, 1은 태양광, 2는 풍력, 3은 태양열, 4는 ESS, 5는 연료전지, 6은 지열, 7은 예약 모드로 설정될 수 있다. 상기 운용 모드는 제1 스위치 내지 제3 스위치를 통해 설정될 수 있다. 아울러, 제4 스위치를 통해 타입이 설정될 수 있으며, 이 경우, 운용 모드는 특정 타입의 1 내지 6 모드로 설정될 수 있다. 제5 스위치를 통해 컴포트 매칭이 수행될 수 있다.
제어부(190)는 운용 모드가 설정된 경우, 컴포트 별로 인버터와의 통신 채널이 정상 동작하는지 여부를 결정하는 셀프 테스트를 수행할 수 있다. 해당 테스트는 운용 모드가 설정되자마자 바로 수행될 수 있다. 선택적 실시 예로, 해당 테스트는 사용자 조작에 의해 트리거될 수도 있다.
제어부(190)는 제1 컴포트를 이용하여, 에너지원의 종류 정보를 추정하기 위해, 소정 프로토콜에 기초한 Request 데이터를, 직렬 커넥터(120) 를 통해 인버터로 전송하도록 상기 통신부(110)를 제어할 수 있다.
가령, 제어부(190)는 소정 프로토콜이 에너지 공단에서 제공하는 표준 프로토콜인 경우, SOP 필드, 국번 필드, 커맨드 필드, CRC 필드 등을 포함하는 Request 패킷 데이터를 전자 디바이스로 전송할 수 있다.
제어부(190)는 통신 대상 인터버로부터 수신된 Response 데이터에 기초하여, 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정하며, 추정한 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보에 기초하여, 스위치(130)의 운용 모드를 설정할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 해당 인버터로부터 Response 데이터를 수신하는 경우, 상기 Response 데이터의 길이 정보 필드 및 오류 검출 필드의 값에 기초하여, 해당 통신 채널의 정상 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 에너지원 별로 데이터의 길이 정보 필드의 값 및 오류 검출 필드의 값은 서로 다르다.
가령, 제어부(190) 에너지원이 태양광 단상 데이터인 경우, 26 바이트를 포함하는 에너지 관련 데이터를 수신할 수 있으며, 태양광 삼상 데이터의 경우, 38 바이트의 에너지 관련 데이터를 수신할 수 있다.
여기서, 태양광 삼상 데이터는 PV 전압, PV 전류, PV 출력, 계통 R상 전압, 계통 S상 전압, 계통 T상 전압, 계통 R상 전류, 계통 S상 전류, 계통 T상 전류, 현재 출력, 역률, 주파수, 누적 발전량, 고장 여부 필드를 포함할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 22 바이트의 태양열 생산 측 데이터를 수신할 수 있으며, 16 바이트의 태양열 부하 측 데이터로 수신할 수 있고, 38 바이트의 태양열 최종 데이터를 수신할 수 있다. 또한, 제어부(190)는 41 바이트의 히트펌프 데이터를 수신할 수도 있다.
제어부(190)는 동일 에너지원에 인버터가 여럿 연결된 경우, 인버터마다 식별 정보를 부여하고, 전송 속도를 설정하며, 전송 순서를 실시간으로 할당할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 에너지원 별로 에너지원 관련 데이터의 수집 주기를 달리 설정할 수 있다. 가령, 제어부(190)는 태양광, 풍력, 연료전지, ESS ES 에 대해서는 15분마다 수집 주기를 설정할 수 있으며, 태양열 및 지열에 대해서는 2분마다 수집 주기를 설정할 수 있다. 다만, 수집 주기는 구현에 따라 달라질 수 있다.
실시 예에 의하면, 제어부(190)는 제1 컴포트를 공단 표준 프로토콜에 할당할 수 있으며, 제2 컴포터 내지 제4 컴포트를 모드버스 프로토콜에 할당할 수 있다. 상기 설정은 제5 스위치를 통해 설정될 수 있다.
다만, 제어부(190)는 데이터가 수집 중이라고 하더라도 에너지원 각각의 수집 주기를 준수하여 데이터를 전송할 수 있다. 가령, 제어부(190)는 제1 컴포트로 제1 에너지원에 연결된 인버터로 데이터를 전송하는 중에, 제2 에너지원에 연결된 인버터로 데이터를 전송할 수집 주기가 도래한 경우, 제1 컴포트가 아닌 다른 컴포트를 이용해서라도 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, 수집 주기가 일정하게 유지될 수 있어서 수집 신뢰도가 향상될 수 있다.
제어부(190)는 제1 컴포트를 이용하여, Response 데이터에 포함된 소정 필드의 수치 범위를 미리 설정하고, 소정 필드의 수치값이 수치 범위를 벗어나는 경우, 에너지원의 종류 정보를 신뢰하지 않을 수 있다. 가령, 제어부(190)는 역률 필드 및 주파수 필드의 값 범위를 설정한 후, 수집된 역률 값이나 주파수 값이 수치 범위를 넘는 경우, 정보가 잘못 수집된 것으로 결정한 후, 다시 에너지원의 종류 정보를 추정하고 운용 모드를 재설정할 수 있다. 중첩적인 추정으로 인해, 에너지원의 종류 정보를 보다 정확하게 추정할 수 있다.
제어부(190)는 컴포트 별로, 인버터와의 물리적 연결이 수행된 직후, 인버터와의 통신 채널이 정상 동작하는지 여부를 자동으로 수행할 수 있다.
아울러, 제어부(190)는 제1 컴포트가 아닌 하나 이상의 제2 컴포트(가령, 제2 내지 제N 포트)가 모드버스 프로토콜에 기반하여 통신하는 경우, 모드버스 맵 파일에 기초하여, 인버터와 통신할 수 있다.
또한, 제어부(190)는 에너지원이 구비된 지역의 에너지원 설치 정보에 기초하여, 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정할 수 있다.
제어부(190)는 운용 모드가 설정된 경우, 컴포트 별로 통신 대상 인버터와의 통신 채널이 정상 동작하는지 여부를 결정할 수 있다.
제어부(190)는 통신 대상 인버터와의 통신 채널 각각이 정상 동작하는 경우, 데이터 수집 서버(200)에 해당 메시지를 전송하고, 데이터 수집 서버(200)로부터 응답 메시지를 수신하며, 수신된 응답 메시지에 기초하여, 데이터 수집 서버(200)와의 통신 상태를 결정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인버터(l1)와 직렬 커넥터(SC1)로 연결된 엣지 컴퓨터(100)로 서지가 인입되는 상황을 설명하기 위한 도면이다.
일단, 서지는 직격뢰(Vo), 간접뢰, 유도뢰, 방전, 개폐 및 기동에 의한 과전류 등을 포함할 수 있다. 제어부(190)는 전류 센서를 이용하여, 지속 시간, 파형이 구형파인지 정현파인지, High 또는 Low 임피던스 소스와 관계가 있는지, 표준 동작 준위와 크기 등을 비교하여, 서지인지 순시 과전압인지 구분할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UTS 통신 변환 기기(UTS)와 전기적으로 연결되는 엣지 컴퓨터(100)를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 상태의 정상 여부를 출력하는 출력 구성을 설명하기 위한 도면이다.
엣지 컴퓨터(100)는 발광 소자(310)를 이용하여 통신 채널의 정상 동작 여부를 출력할 수 있다.
엣지 컴퓨터(100)는 UTS 통신 변환 기기(UTS)와 USB 커넥터(USBC) 기반으로 연결될 수 있다. 엣지 컴퓨터(100)는 UTS 통신 변환 기기(UTS)와의 전기적 연결이 정상적인지 판단할 수 있으며, UTS 통신 변환 기기(UTS)가 직렬 커넥터(SC)를 통해 인버터와의 통신 상태가 정상인지, 직렬 커넥터(SC)의 통신 프로토콜을 인식할 수 있다. 여기서, 직렬 통신 프로토콜은 RS485, RS422, RS232 등일 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
도 5를 참고하면, 제어부(190)는 컴포트 별로 통신 채널의 정상 동작 여부를 발광 소자(310)를 통해 출력할 수 있고 데이터 수집 서버(200)와의 통신 상태를 출력할 수 있으며, 모든 통신 채널의 정상 여부를 출력할 수 있다.
발광 소자는 LED로 구현될 수 있다. 구체적으로, LED1은 전원 상태를 표시할 수 있고, LED2는 데이터 수집 서버(200)와의 통신 상태를 표시할 수 있으며, LED3~LED6은 각 컴포트의 데이터 송수신 상태를 표시할 수 있고, LED7의 경우 셀프 테스트의 진행 상황을 표시할 수 있으며, LED8은 연결 기기 전체 또는 부분의 에러정보를 표시할 수 있다.
제어부(190)는 각 컴포트 별로 통신 채널이 정상인 경우, 제1 깜빡임 속도로 동작하도록 해당 발광 소자를 제어하고, 통신 채널이 비정상인 경우, 제1 깜빡임 속도보다 빠르게 상기 발광 소자를 제어할 수 있다. 제1 깜빡임 속도는 1초에 1회 깜빡이는 속도일 수 있으며, 제2 깜빡임 속도는 1초에 5회 깜빡이는 속일 수 있으나, 실시 예가 이에 국한되는 것은 아니다.
제어부(190)는 인버터와의 컴포트 통신 채널이 모두 정상 동작하는 경우에만, 데이터 수집 서버(200)로 해당 메시지를 전송할 수 있다. 이 경우, 제어부(190)는 컴포트 통신 채널 중 하나라도 문제가 있는 경우, LED2는 제2 깜빡임 속도로 깜빡일 수 있다.
선택적 실시 예로, 제어부(190)는 정상 또는 비정상 모두의 경우, 데이터 수집 서버(200)에 해당 메시지를 전송할 수 있다. 제어부(190)는 응답 메시지에 따라 통신 상태의 문제 여부를 판단할 수 있다. 가령, 제어부(190)는 컴포트에는 문제가 있더라도 데이터 수집 서버(200)와의 통신 상태에 문제가 없음을 표시할 수 있다.
제어부(190)는 컴포트 및 데이터 수집 서버(200)와의 통신이 모두 정상인 경우, LED8을 통해 상태 정보를 표시할 수 있다. 제어부(190)는 문제가 없으면 LED8를 통해 표시할 수 있으며, 부분적으로 문제가 있으면, 문제있는 LED와 함께 LED8를 동일한 주기의 깜빡임으로 표시할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모드버스 맵 파일의 샘플을 나타낸다.
제어부(190)는 모드버스 프로토콜을 소정의 컴포트에 할당한 경우, 인버터와 통신하기 위한 규약으로 모드버스 맵 파일을 이용할 수 있다.
도 6을 참고하면, seq, device_id, tag_code 필드는 식별을 위해 사용하는 필드로, req-seq, func, unit_id, address 필드는 모드버스 프로토콜의 수집 위치 지정할 정보를 나타내는 필드로, endian, wordcnt, format, scale 필드는 수집한 값을 파싱, 표현하기 위해 사용하는 정보를 나타내는 필드로 사용할 수 있다.
제어부(190)는 모드버스 맵 파일에 기초하여, 인버터와 바로 통신할 수 있다. 모드버스 맵 파일은 메모리(180)에 저장될 수 있으나, 저장 장소는 엣지 컴퓨터(100)의 외부에 배치될 수 있다.
만약, 제어부(190)는 모드버스 맵 파일이 검색되지 않는 경우, 전자 디바이스를 제조하는 제조사의 제품 생산 정보, 마켓 점유 정보, 납품 지역 정보, 통신 프로토콜 정보 중 적어도 하나에 기초하여, 전자 디바이스와 통신을 시도할 수 있다.
즉, 제어부(190)는 에너지원 별로 에너지원에 연결된 전자 디바이스의 제조사 정보, 제조사의 제품 생산 정보, 마켓 점유 정보, 납품 지역 정보 등에 기초하여, 인버터의 제품 정보를 획득할 수 있다.
제어부(190)는 획득한 전자 디바이스의 제품 정보 및 획득한 통신 프로토콜 정보에 기초하여, Request 데이터를 전자 디바이스에 송신하고, Response 데이터를 수신하여 분석할 수 있다.
전술한 본 개시는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 상기 컴퓨터는 각 장치의 프로세서를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 프로그램은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 통상의 기술자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.
본 개시의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 개시에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다.
본 개시에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 개시가 한정되는 것은 아니다. 본 개시에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 개시를 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 개시의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 인자(factor)에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본 개시의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 개시의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (5)

  1. 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터로서,
    에너지원과 전기적으로 연결된 인버터와 통신하기 위한 직렬 커넥터;
    상기 직렬 커넥터를 통해 인입되는 인입 전류를 감지하는 전류 센서;
    상기 인입 전류가 서지(Surge)로 감지되는 경우, 부하의 손상을 방지하는 서지 보호부;
    하나 이상의 인버터의 제조사별 고유 정보를 저장하는 메모리; 및
    기 저장된 상기 제조사별 고유 정보에 기초하여, 통신 대상 인버터 및 상기 통신 대상 인버터의 통신 프로토콜을 인식하며, 인식된 상기 통신 프로토콜에 기초하여 인식된 통신 대상 인버터와 통신하기 위한 제어부를 포함하는, 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지원의 종류 정보에 대응하는 운용 모드를 설정하는 스위치를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    제1 컴포트를 이용하여 상기 에너지원의 종류 정보를 추정하기 위해, 소정 프로토콜에 기초한 Request 데이터를 상기 USB 커넥터를 통해 상기 통신 대상 인버터로 전송하며,
    상기 통신 대상 인터버로부터 수신된 Response 데이터에 기초하여, 상기 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정하며, 추정한 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보에 기초하여, 상기 스위치의 운용 모드를 설정하도록 구성되는, 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 에너지원이 구비된 지역의 에너지원 설치 정보에 기초하여, 상기 에너지원의 종류 정보 및 타입 정보를 추정하도록 구성되는, 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 운용 모드가 설정된 경우, 컴포트 별로 상기 통신 대상 인버터와의 통신 채널이 정상 동작하는지 여부를 결정하며,
    상기 제어부는,
    상기 통신 대상 인버터와의 통신 채널 각각이 정상 동작하는 경우, 데이터 수집 서버에 해당 메시지를 전송하고, 상기 데이터 수집 서버로부터 응답 메시지를 수신하며, 수신된 상기 응답 메시지에 기초하여, 상기 데이터 수집 서버와의 통신 상태를 결정하도록 구성되는, 데이터 손실 방지를 위한 엣지 컴퓨터.
  5. 제4항에 있어서,
    서지 알람을 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 전류 센서를 통해, 상기 인입 전류가 서지로 감지되는 경우, 사용자에게 알리기 위해 상기 서지 알람을 구동하는, 엣지 컴퓨터.
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