KR100586432B1 - 변압기 수냉각설비용 ｐｌｃ 및 ｄｄｃ 원방운전시스템 및방법 - Google Patents

변압기 수냉각설비용 ｐｌｃ 및 ｄｄｃ 원방운전시스템 및방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여러 지역에 산재된 다양한 기종의 PLC와 DDC 등 원격에 설치된 감시제어대상 기기에 대하여, DNP 또는 TCP/IP 통신 프로토콜 및 표준 HMI를 적용하여 효율적이고 표준화된 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법에 관한 것으로서, 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하는 운전지원서버; 상기 운전지원서버가 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 데이터서버; 사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI(Human Machine Interface); 작업자의 조작에 따라 상기 운전지원서버에 온라인 접속을 이룬 후 상기 데이터서버에 등록된 데이터를 읽어들여 편집하거나 상기 HMI에 접속하여 HMI에 등록된 데이터를 읽어들여 원격에서 업무를 수행할 수 있도록 하는 작업용PC; FA(Factory Automation)에 시설된 PLC 및 DDC 원방운전시스템이 OA(Offce Automation)망에 시설된 장비들과의 연동시 정보를 보호하기 위한 방화벽장치; 및 PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하기 위해 변전소에 구비되어 있는 변전소용 HMI로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
운전지원서버, 수냉각설비, PLC(Programmable Logic Controller), DDC(Direct Digital Controller), 원방운전시스템, DNP(Distributed Network Protocol), HMI(Human machine Interface), 변전소, M.TR(Main Transformer)

Description

변압기 수냉각설비용 ＰＬＣ 및 ＤＤＣ 원방운전시스템 및 방법{A remote operating system and method for Water Cooling System of M·TR appling PLC ＆ DDC System}
도 1은 본 발명에 따른 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템의 구성을 개념적으로 설명하기 위한 도면,
도 2는 도 1을 구체적으로 도시한 도면,
도 3은 PLC 및 DDC 운전지원서버 프로그램의 논리적인 구성도,
도 4는 PLC 및 DDC 변전소 HMI 프로그램의 논리적인 구성도이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호설명 ***
100 : 원방운전 시스템 110 : 운전지원서버
120 : 데이터서버 130 : HMI
140 : 작업용 PC 150 : 방화벽
200 : OA 망 300 : 변전소 HMI
본 발명은 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는 여러 지역에 산재된 다양한 기종의 PLC(Programmable Logic Controller, 이하 'PLC'라 약칭함) 와 DDC(Direct Digital Controller, 이하 'DDC'라 약칭함)등 원격에 설치된 감시제어대상 기기에 대하여, DNP(Distributed Network Protocol, 이하 'DNP'라 약칭함) Over TCP/IP 통신 프로토콜 및 표준 HMI(Human Machine Interface, 이하 'HMI'라 약칭함)를 적용하여 효율적이고 표준화된 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 PLC 및 DDC는 빌딩자동화, 공장자동화분야에 많이 사용되는 설비로서 전력회사에서는 변압기 수냉각설비 자동제어용으로 사용되고 있으며, 원방운전이 아닌 변전소 현장에서 상주운전원에 의해 운전되고 있다.
그리고, PLC 및 DDC는 상기 기종별, 제작사별 다양한 통신프로토콜과 서로 다른 프로그램방식을 사용하고 있어, 원방운전시스템 개발에 애로를 겪고 있다.
또한, PLC 및 DDC 원방운전시스템에 사용된 프로그램 및 인터페이스는 백업용으로 변전소에 시설되는 HMI에 그대로 사용되게 하여 운영자의 편리성, 재교육의 최소화를 이루고자 하였다.
PLC 및 DDC는 건물자동화(BAS, Building Automation System) 또는 공장자동화(FA, Factory Automation)분야에 주로 사용되는 자동제어용 시스템이다. 이들은 주로 일정범위의 공간에 시설되어있으며 상주근무자가 HMI를 통해, 시설된 설비들을 자동제어하는데 사용되고 있다. 또한 비공개 및 비표준 통신 프로토콜을 사용하 여 대부분의 제작사간 호환이 되지 않으며 KS규격으로 BACnet프로토콜을 사용한 기기 내부간의 통신프로토콜 표준화가 시도되었으나 업체간 이해관계로 실제 적용사례는 극히 드믄 것이 사실이다.
또한, 원격지에 산재되어 시설된 다양한 기종의 PLC 및 DDC를 한 곳에서 감시, 제어, 측정하는 것은 시도되지 않았으며 이부분에 대한 표준화가 시도되지 않았다. 그러나, 전력회사의 특성상 설비의 무인화운전이 대부분이어서 PLC 및 DDC들의 원방운전이 필요하게 되었으며 전력자동화용 프로토콜(DNP)를 이용하여 시스템을 개발하였다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 애로사항을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 여러 지역에 산재되어 시설된 다양한 기종의 PLC 및 DDC를 원방운전하기 위한 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 공개된 전력자동화용 프로토콜인 DNP 3.0 Over TCP/IP를 PLC 및 DDC 상위 통신프로토콜에 적용을 하는 것이며, PLC 및 DDC에서 원방운전시스템으로 입력되는 관제점 이벤트에 대해 논리적 동작분석기능을 적용하여 관제점의 비논리적인 동작사항만 경보처리하게 하며, 경보사항을 SMS 메시지로 등록된 관계자들에게 전송할 수 있도록 하기 위한 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 이중화 모듈, 자료취득 및 처리모듈, DB관리모듈, Event 및 보고서관리 모듈, 진단시험 모듈, 타 시스템 인터페이스 모듈, SMS 전송모듈로 구성된 프로그램들이 유기적으로 동작하여 원방운전시스템을 구현할 수 있도록 하기 위한 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 원방운전시스템에 사용된 프로그램 및 인터페이스가 백업용으로 변전소에 시설된 HMI에 그대로 사용되게 하여 한국형 PLC 및 DDC 원방운전시스템을 개발하기 위한 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하는 운전지원서버; 상기 운전지원서버가 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 데이터서버; 사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI(Human Machine Interface); 작업자의 조작에 따라 상기 운전지원서버에 온라인 접속을 이룬 후 상기 데이터서버에 등록된 데이터를 읽어들여 편집하거나 상기 HMI에 접속하여 HMI에 등록된 데이터를 읽어들여 원격에서 업무를 수행할 수 있도록 하는 작업용PC; FA(Factory Automation)에 시설된 PLC 및 DDC 원방운전시스템이 OA(Offce Automation)망에 시설된 장비들과의 연동시 정보를 보호하기 위한 방화벽장치; 및 PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하기 위해 변전소에 구비되어 있는 변전소용 HMI로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 운전지원서버는, 상기 PLC 및 DDC에서 수신되는 관제점의 동작을 모두 이벤트처리하지 않고 미리 설정되어 있는 논리에 따라 동작단계를 분석하여 그 결과를 이용하여 정상동작인지 판단하고, 정상동작이 아닌 경우 경보처리를 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 운전지원서버는, 상기 각 동작 단계를 분석한 결과 정상동작이 아닌 경우 데이터서버에 미리 등록되어 관련자들에게 경보 메시지를 송출하는 것을 특징으로 한다.
상기 경보 메시지는, SMS에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 실시예는, 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하고, 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 운전지원과정; 사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI 지원과정; 및 PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하여 변전소가 정상적으로 동작되도록 하는 변전소용 HMI 지원과정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시 스템에 대해 설명하면 다음과 같다.
첨부 도면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하는 운전지원서버(110)와, 상기 운전지원서버(110)가 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 데이터서버(120)와, 사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI(Human Machine Interface, 130)와, 작업자의 조작에 따라 상기 운전지원서버(110)에 온라인 접속을 이룬 후 상기 데이터서버(120)에 등록된 데이터를 읽어들여 편집하거나 상기 HMI(130)에 접속하여 HMI(130)에 등록된 데이터를 읽어들여 원격에서 업무를 수행할 수 있도록 하는 작업용PC(140)와, FA(Factory Automation)에 시설된 PLC 및 DDC 원방운전시스템이 OA(Offce Automation)망(200)에 시설된 장비들과의 연동시 정보를 보호하기 위한 방화벽장치(150)와, PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하기 위해 변전소에 구비되어 있는 변전소용 HMI(300)으로 구성된다.
그리고, 상기 운전지원서버(110)는 상기 PLC 및 DDC에서 수신되는 관제점의 동작을 모두 이벤트처리하지 않고 미리 설정되어 있는 논리에 따라 동작단계를 분석하여 그 결과를 이용하여 정상동작인지 판단하고, 정상동작이 아닌 경우 경보처리를 한다.
그리고, 상기 운전지원서버(110)는 상기 각 동작 단계를 분석한 결과 정상동작이 아닌 경우 데이터서버에 미리 등록되어 관련자들에게 경보 메시지를 송출한 다.
이때, 상기 경보 메시지는, SMS(Short Message Service)에 의해 이루어진다.
상기 운전지원서버(110)는 PLC·DDC 원방운전시스템에 사용되는 주프로그램인 운전지원서버프로그램이 탑재되어 있으며, 첨부 도면 도 3에 도시된 바와 같이 이중화 모듈, 자료취득 및 처리모듈, DB관리모듈, Event 및 보고서관리 모듈, 진단시험 모듈, 타 시스템 인터페이스 모듈, SMS 전송모듈로 구성되어 있으며 각 모듈간 유기적으로 동작하여 하나의 시스템을 구성한다.
그리과, 상기 변전소 HMI(300)도 변전소용 HMI용도 프로그램을 탑재하고 있으며, 첨부 도면 도 4에 도시된 바와 같이 이중화모듈을 제외한 모든 모듈이 상기 운전지원서버(110)와 동일하게 구성되어 잇으며, 원방운전시스템의 장애나 현장에서 작업시에 PLC·DDC를 운전하기 위하여 사용된다.
상기와 같이 구성된 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 첨부 도면 도 2에 도시된 바와 같이 원방감시 시스템(100)은 급전분소 FA(Factory Automation)망과 급전분소 OA(Office Automation)망과 변전소 PLC와 변전소 DDC로 구성된다 할 것이다.
상기 급전분소 FA 망에는 운전지원서버(110)와, 작업용 PC(140)와, 사령원 콘솔(console)과 방화벽(150)과 상기 운전지원서버(110), 작업용 PC(140), 사령원 콘솔(console), 그리고 방화벽(150)이 연결되는 허브와, 상기 허브를 통해 상기 장 치들이 통신을 수행할 수 있도록 하는 라우터 및 각 변전소에 구비된 단독형 CSU와 연결되는 집합형 CSU가 구비되어 있다.
상기 운전지원서버(110)는 신뢰성 및 비상상황 등과 같은 장애를 대비해서 예비 운전지원서버를 더 구비하고 있다.
즉, 운전지원서버(110)는 각 변전소에 구비되어 있는 PLC 및 DDC와 온라인 접속을 이룬 후 변전소의 PLC 및 DDC로부터 수신되는 데이터를 논리적 동작 분석 프로그램에 적용시켜 각 변전소가 정상적으로 동작하고 있는지를 감시한다.
그리고, 상기 운전지원서버(110)는 상기 각 변전소를 감시하고 있는 사령원의 요청에 응하여 각 변전소의 운전상태를 제어하게 된다.
한편 상기 운전지원서버(110)는 상기 각 변전소로부터 수신되는 데이터를 이용하여 각 변전소의 운전상태를 점검하고, 점검된 결과를 변전소 식별정보와 매칭시켜 데이터 서버(120)에 저장한다.
그리고 운전지원서버(110)는 상기 변전소의 운전상태를 감시하고 있다가 이상이 발생되면, 그 이상 데이터를 데이터 서버(120)에 저장시키는 한편, 상기 데이터 서버(120)에 등록된 관련자의 호출정보를 이용하여 이상발생 메시지용 SMS를 발송한다.
한편 수령원은 HMI(130)을 이용하여 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면을 조회하면서 모니터링하고, 각 변전소 설비에 대해 운전제어명령을 내려 원격제어를 하는 한편, 각 변전소에 대한 제어결과를 보고서 형식으로 출력한다. 상기 HMI(130)의 동작 방식은 현재 일반적으로 사용되고 있는 PC와 같이 Window화면 으로 제공된다.
그리고, 작업자 또는 수령원은 작업용 PC(140)를 이용하여 운전지원 서버(110)를 통해 데이터 서버(120)에 저장된 데이터를 읽어들여 수정, 삭제한 후 다시 데이터 서버(120)에 저장시킬 수 있는 등 DB 편집 기능을 가지고 있다.
또한, 상기 작업자 또는 수령원은 상기 작업용 PC(140)를 이용하여 HMI(130)에 의해 수집되는 데이터가 데이터 서버(120)에 등록될 때 소정 양식을 갖도록 편집하여 저장될 수 있도록 한다. 즉 작업용 PC(140)는 운전지원서버(110)의 DB편집 및 변전소에 시설되는 HMI의 DB편집 등의 업무를 원격에서 수행한다.
또한 작업용 PC(140)는 FA(Factory Automation) 망에 시설되는 모든 Windows OS를 사용하는 노드들에 대한 보안패치와 방역관리를 수행한다.
상기와 같이 변전소에 설비된 기기들은 운전지원서버(110)에 의해 제어되나, 원방운전 시스템에 장애가 발생하거나 현장작업시 필요한 경우 변전소에 설치된 PLC 및 DDC를 직접 제어할 수 있도록 각 변전소에는 변전소용 HMI(300)가 구비되어 있다.
상기 변전소용 HMI(300)는 운전지원서버(120)와 동일한 프로그램 및 인터페이스 등과 같이 동일한 환경에 갖추고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 PLC 및 DDC의 원방운전시스템으로 다양한 종류의 PLC 및 DDC에 대한 원방운전이 가능하도록 하는 효과가 있다.
상기 효과를 세부적으로 구분하면
첫째, PLC 및 DDC의 원방운전(감시,제어,측정)이 가능하게 된다.
둘째, 원방운전시스템과 변전소 HMI가 표준화된 인터페이스 및 기능구현을 통해 운영자들의 편리성을 최대한 추구할 수 있으며, 재교육의 필요성을 최소화하여 경제적인 운영이 이루어질 수 있도록 한다.
셋째, 원격화상감시시스템, 출입관리시스템등에도 동일한 사용자 인터페이스제공을 통해 전력자동화 확대에 기여하게 되어 수냉각설비가 시설된 변전소의 무인화 기반을 구축할 수 있게 된다.
넷째, 전력자동화 분야에서 사용되어 자동제어용으로 검증된 프로토콜인 DNP 3.0 Over TCP/IP 통신프로토콜을 이용함으로써 PLC 및 DDC의 원방운전 신뢰성을 높일 수 있으며 또한 기존의 전력자동화 설비와의 통신에서 호환성을 유지할 수 있어 운영유지의 효율성을 최대화 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하는 운전지원서버;
    상기 운전지원서버가 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 데이터서버;
    사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI(Human Machine Interface);
    작업자의 조작에 따라 상기 운전지원서버에 온라인 접속을 이룬 후 상기 데이터서버에 등록된 데이터를 읽어들여 편집하거나 상기 HMI에 접속하여 HMI에 등록된 데이터를 읽어들여 원격에서 업무를 수행할 수 있도록 하는 작업용PC
    FA(Factory Automation)에 시설된 PLC 및 DDC 원방운전시스템이 OA(Offce Automation)망에 시설된 장비들과의 연동시 정보를 보호하기 위한 방화벽장치; 및
    PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하기 위해 변전소에 구비되어 있는 변전소용 HMI;
    로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 운전지원서버는,
    상기 PLC 및 DDC에서 수신되는 관제점의 동작을 모두 이벤트처리하지 않고 미리 설정되어 있는 논리에 따라 동작단계를 분석하여 그 결과를 이용하여 정상동작인지 판단하고, 정상동작이 아닌 경우 경보처리를 하는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 운전지원서버는,
    상기 각 동작 단계를 분석한 결과 정상동작이 아닌 경우 데이터서버에 미리 등록되어 관련자들에게 경보 메시지를 송출하는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 경보 메시지는,
    SMS에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전시스템.
  5. 변전소에 시설된 PLC 및 DDC와의 통신 및 외부로부터 입력되는 요청신호에 응하여 원방운전을 수행하고, 원방운전을 수행하는 동안 발생되는 원방운전과 관련된 데이터를 저장하여 관리하는 운전지원과정;
    사령원이 수냉각설비 등 변전소 설비에 대한 감시화면 조회, 제어, 보고서 를 출력할 수 있도록 하는 HMI 지원과정; 및
    PLC 및 DDC 원방운전시스템의 장애 또는 현장작업시 현장에서 직접 PLC 및 DDC를 운전하여 변전소가 정상적으로 동작되도록 하는 변전소용 HMI 지원과정;
    으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 운전지원과정은,
    상기 PLC 및 DDC에서 수신되는 관제점의 동작을 모두 이벤트처리하지 않고 미리 설정되어 있는 논리에 따라 동작단계를 분석하여 그 결과를 이용하여 정상동작인지 판단하고, 정상동작이 아닌 경우 경보처리를 하는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 운전지원과정은,
    상기 각 동작 단계를 분석한 결과 정상동작이 아닌 경우 데이터서버에 미리 등록되어 관련자들에게 경보 메시지를 송출하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 경보 메시지는,
    SMS에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기 수냉각설비용 PLC 및 DDC 원방운전방법.
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