KR100969155B1 - Ｕｍｌ시험모델을 이용한 모선보호 ｉｅｄ시험 방법 - Google Patents

Ｕｍｌ시험모델을 이용한 모선보호 ｉｅｄ시험 방법 Download PDF

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Abstract

ULM기반의 IED성능 시험 절차서를 작성하는 단계; IED의 성능을 시험하는 시험장치를 IED에 연결하는 단계; 시험장치를 구동하여 성능 시험 절차서에 따라 IED의 성능을 시험하는 단계; 및 IED가 정상작동하는지 판단하는 단계;를 포함하는 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법이 제공된다.

Description

ＵＭＬ시험모델을 이용한 모선보호 ＩＥＤ시험 방법{FUNCTIONAL TESTING METHOD OF BUS PROTECTIVE IED USING UML TEST MODEL}
본 발명은 UML시험모델을 이용한 모선보호 IED의 시험 방법에 관한 것이다.
변전소를 구성하는 주요설비 중 하나인 보호계전기는 네트워크를 통한 정보의 전달이 이루어지고 통신규격이 IEC 61850으로 단일화되면서 보다 지능적이고 시스템화하여 IED(Intelligent Electronic Device)로 되고 있다.
2005년 10월부터 6년간 2단계로 나뉘어져 수행되는 전력IT과제 "디지털 기술기반의 차세대 변전 시스템"에서는 IEC 61850 기반의 디지털 변전소 보호제어용 IED 시작품개발을 목표로 하고 있으며 현재 본 출원인은 IED 시작품에 대한 성능검증을 수행 중에 있다.
기존의 보호계전기는 각각의 보호기능에 대해 숙련된 시험기술자가 시험을 위한 환경을 제어 케이블(Hard-wire)로 연결하여 경험에 의해 수동적으로 수행한 반면, 디지털 변전소의 IED의 경우 통신 네트워크로 연결된 시험환경에서 보다 자 유롭고 시험을 위한 물리적인 구성을 최소화하여 성능시험을 수행할 수 있다.
변전소 자동화 시스템의 국제규격인 IEC 61850은 통신부분에 국한한 IED의 적합성시험을 part-10에 기술하고 있지만 IED의 성능시험 관련해서는 특별한 언급을 하고 있지 않고 특별히 변전소가 디지털화됨으로 인해 필요한 시스템 기반의 시험 절차가 아직 마련되어 있지 않았다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 국내외적으로 디지털 변전소의 IED 에 대한 단순 텍스트기반의 시험절차서를 시스템기반에 보다 적합하고 객체지향적인 UML의 특성을 활용하여 시험절차에 대한 표준화의 기초를 제시하고 이를 모선보호 IED에 적용할 수 있도록 한 UML시험모델을 이용한 모선보호 IED의 시험 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라, ULM기반의 IED성능 시험 절차서를 작성하는 단계; 상기 IED의 성능을 시험하는 시험장치를 상기 IED에 연결하는 단계; 상기 시험장치를 구동하여 상기 성능 시험 절차서에 따라 상기 IED의 성능을 시험하는 단계; 및 상기 IED가 정상작동하는지 판단하는 단계;를 포함하는 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법이 제공된다.
상기 ULM기반의 IED성능 시험 절차서를 작성하는 단계는 상기 IED의 성능 시험을 위한 액터 및 Use Case를 선정하는 단계, Use Case다이어그램을 작성하는 단계, 기능구현 명세서 및 Use Case명세서를 작성하는 단계, UML다이어그램을 작성하는 단계, 및 상기 작성된 각 다이어그램 및 각 명세서를 이용하여 UML기반의 IED성능 시험 절차서를 작성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 IED의 성능시험을 수행하는 단계는 차단기의 상태정보를 이용하는 XCBR 을 Close 상태로 설정하고 전압과 전류의 크기와 위상을 0으로 설정하는 단계, 상기 IED의 보호 LN의 통신메시지와 상기 차단기의 상태정보를 기록하는 단계, 변류기와 변압기를 통해 상기 IED에 차전류와 저전압을 인가하고 상기 IED의 통신메시지를 기록하는 단계, 상기 IED의 동작후 전류와 전압요소를 0으로 설정하고 다시 변화된 상기 보호 LN의 통신메시지를 저장하는 단계, 상기 시험장치의 연결을 해제하고 상기 IED의 차동전류 LN가 상기 차단기에 제어명령을 내리는 CSWI0로 보내는 Trip 신호 발생시간을 측정하는 단계, 및 상기 시험장치로 입력되어 들어오는 XCBR0의 차단기 개방시간을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법에서는 IEC 61850 기반의 모선보호 IED의 성능시험을 위해 S/W 분석 및 설계언어인 UML을 사용하여 시험절차서를 개발하여 IED 성능시험방법을 체계화, 표준화, 및 자동화할 수 있다.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 구체적으로 들어가기 전에 UML에 대하여 간단히 설명한다.
Unified Modelling Language의 약자인 UML은 모델링 언어로서 S/W 분석 및 설계뿐만 아니라 모델링의 표현이 필요한 모든 분야에 적용이 가능하다. 따라서 IEC 61850 기반의 IED 성능 시험을 위한 절차를 모델링 한다는 관점에서 UML은 좋은 표현방안이 될 수 있다.
UML은 네 가지의 언어적 표현 특징이 있는데, 첫째 UML은 가시화 언어로서 여러 요소들을 각기 정확한 의미를 갖고 있는 그래픽 심벌로 표현 가능하다. 그러므로 UML의 그래픽 심벌로 모델링한 것은 통일된 의미를 갖고 따라서 UML로 작성된 문서를 보는 사람들은 시스템에 대해 동일한 의미를 공유할 수 있게 된다.
둘째로 UML은 분석, 설계, 구현에서의 모든 중요한 결정에 대한 명세서를 취급할 수 있는 명세화 언어이다.
셋째로 UML은 시스템 구조와 그것의 모든 상세내역에 대한 문서화를 다루며 요구사항을 표현하고 시스템을 시험하는 언어도 제공하는 문서화 언어이다.
마지막으로 UML은 언어에서 프로그래밍 코드를 생성하는 것이 가능하고 구현된 코드로부터 UML 모델을 다시 생성할 수 있는 역공학도 가능한 언어이다. 이러한 UML의 언어적 특징으로 인해 IED의 시험이 좀 더 시스템적으로 가능해지고 이해관계자간의 의사소통이 원활한 시험절차서의 UML을 이용한 모선보호 IED의 IEC 61850 성능시험 절차서 개발이 가능할 수 있다.
본 발명에서는 IEC 61850기반의 디지털 변전자동화 시스템의 성능시험 절차서 개발을 위해 위에서 설명한 UML을 이용한다. 또한 본 발명에서는 일반적인 S/W 분석 및 설계에 사용하는 UML을 IED의 성능시험에 맞게 필요한 다이어그램을 선택하였고 문법적인 표현에 있어서도 변경을 하여 구현하였다.
전력계통에서 전력의 수용과 배분을 담당하고 또 계통의 연계를 담당하는 모선의 역할은 매우 중요하며 모선의 고장은 치명적인 중대한 계통사고로 진전될 가능성이 있기 때문에 변전소의 모선보호는 계통보호에 있어 매우 중요한 요소이다.
본 발명의 일 실시예에서는 변전소의 모선 보호 방식 가운데 가장 많이 사용되는 전류차동형 모선보호 IED에 대한 UML 시험절차서를 개발하고자 한다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 UML을 이용한 모선보호를 위한 IED의 성능 시험 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UML을 이용한 성능시험 절차서 개발 순서도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 먼저 절차서를 작성하기 위해서는 시험대상인 IED의 시험자인 액터와 시험항목 중심의 Use Case를 선정한다(S1).
이렇게 선정된 Use Case, 액터, 그리고 IED가 보호하고자 하는 대상인 변전 소의 프로세스간의 관계를 묘사하는 Use Case 다이어그램을 작성하고(S2) Use Case별 기능구현 명세서와 Use Case 명세서를 작성한다(S3).
이후, UML의 다이어그램을 작성한다(S4). 본 실시예에서는 UML의 다이어그램 중 본 발명에서는 변전소 프로세스 설비와 시험대상 IED의 IEC 61850에서 정하는 Logical Node(LN) 간의 통신관계를 연결하는 통신다이어그램, LN간의 통신과 속도를 정의하는 PICOM(Piece of Information for Communication)을 가지고 LN간의 통신흐름과 순서를 정의하는 시퀀스 다이어그램, 그리고 시험시스템과 시험대상 IED의 LN을 연결하여 시험자로 하여금 물리적인 연결과 프로그램 설정을 할 수 있게 하는 배치 다이어그램을 구현하도록 제시하였다.
마지막으로 작성된 다이어그램과 명세서를 통해 프로그램 언어 형식으로 IED 성능시험 절차 명세서(S5)를 작성한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IED에 의해 보호되는 변전소를 개략적으로 도시하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 변전소는 8개 전력이 유출입되는 급전선(FEEDER)과 각 급전선을 제어할 수 있는 차단기(CB)로 구성되며 모선(BUS)은 타이 차단기(BUS TIE CB)를 통해 분리운전되고 단로기(DS)에 의해 각 급전선은 연결 모선이 결정된다.
변전소 자체에 대하여는 널리 주지되어 있는바 더 이상의 자세한 설명은 생략한다.
모선의 전류차동방식(87)은 도 2에 도시된 바와 같이 모선에 유입되는 전류 의 유입량과 유출량을 비교하여 차전류의 발생여부를 확인하는 방법이다.
우리나라의 경우 이중모선 방식이기 때문에 양 모선별로 차전류를 계산하고 전체 모선의 차전류를 계산하여 AND 연산하여 모선내부의 사고를 검출하는 방식을 사용하고 있다.
많은 입력값을 필요로 하는 모선 차전류 보호방식의 특성 때문에 입력요소의 고장은 차전류를 발생할 수 있으며 이로 인해 오동작의 가능성이 있다. 이 때문에 모선보호에 있어 저전압 요소를 함께 검출하여 오동작의 가능성을 억제한다.
UML을 적용한 모선보호 IED의 시험절차서를 개발하기 위하여 첫 번째로 수행하는 것이 시험대상 IED의 Use Case를 선정하고, IED의 보호 대상인 프로세스와 시험의 주체가 되는 액터(Actor)간의 다이어그램을 그리는 것이다.
모선보호 IED의 Use Case는 실제로는 시험항목에 따라 여러 가지가 나올 수 있겠지만 본 실시예에서는 주 보호방식인 전류차동에 대해 다루고자 한다.
이중모선을 고려하여 A모선과 B모선을 나누고 각각의 모선보호를 F1과 F2로 명명하는 모선보호 IED의 Use Case로 선정한다. 프로세스는 모선보호 IED의 보호대상이 되는 모선, 차단기, 또는 단로기이며 액터는 시험시스템 또는 시험자가 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스, 액터, 그리고 Use Case간의 상관관계를 보여주는 Use Case 다이어그램을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 Use Case다이어그램은 프로세스(31), IED(32), 및 액터(33)로 구성된다. 상기한 바와 같이 프로세스(31)는 IED(32)가 보호하고자 하는 변전소 모선을 나타내고, 액터(33)는 시험대상인 IED(32)를 시험하는 주체-후술하는 IED성능 시험 장치-를 나타낸다. 액터(33)는 Use Case F1 및 F2에 따라 IED(32)를 시험한다.
Use Case F1에 대한 UML의 본격적인 설계에 앞서 아래의 표 1과 같은 기능 명세서를 작성하여 시험항목에 대한 요약을 하고 향후 시험절차의 UML설계에 대한 방향을 설정한다. 본 기능 명세서에는 시험항목별로 구분할 수 있는 기록 부분과 모선보호와 관련된 Logical node(LN)를 나열한다.
기능구현 명세서 : F1
Code BUSDIFFZA
Name 모선(Zone-1)보호
Description 모선 Zone-1차전류값이 정정치보다 높을 경우 동작
Customer KEPCO
Substation 154/22.9kV 변전소
SCL File Kepco_sample.scd
Primary User 모선
Secondary User 시험자, 계통운영자
Interest 모선 내부사고의 위험요소를 제거하기 위해 운영
Trigger 모선 Zone-1의 차전류값
Logical Nodes PBDF0, PBDF1, PTUV1, TCTR1-TCTR8, TCTR01, TCTR02, XCBR0-XCBR8, TVTR1, CALH, RDRE, IHMI, (CSWI0-CSWI8)
Process equipments Zone-1 연결 차단기
Performance 전류차동-(XCBR1&XCBR3&XCBR5&
XCBR7&XCBR0)트립시간<30ms
Preconditions 차단기(XCBR0-XCBR8)=closed
Postconditions
on Success		 차단기(XCBR0-XCBR8)=open, IHMI 알람
Postconditions
on Failure		 차단기(XCBR0-XCBR8)=closed
모선보호의 경우 8개의 피더와 타이모선을 대상으로 하기 때문에 피더와 타이모선 수만큼의 차단기(XCBR)와 변류기(TCTR), 제어기(CSWI)가 필요하고 차전류요소 2개(PBDF0,PBDF1)와 저전압요소(PTUV1) 그리고 알람과 사고 기록을 위한 CALH, RDRE, IHMI의 LN을 필요로 한다.
본 기능 명세서에는 모선보호의 성능과 동작전후의 사항을 기재하여 모선보호 IED의 시험 절차서 설계시 검증항목으로 활용하고 있다.
도 4는 User Case F1의 Use Case 명세서를 도시하고 있다. Use case명세서의 Basic course에는 모선보호 IED의 평상시 동작상황을 나타내고 있고, Alternative course에서는 모선내부사고 발생시 모선IED의 LN과 프로세스 설비간의 동작상황을 설명하고 있으며, Exception Course에서는 모선보호가 실패할 경우 다른 동작(즉, 다른 Use Case)을 취할 경우를 기술하고 있다.
도 4에 각각의 LN과 각 Course에서의 동작이 설명되어 있는 바 상세한 설명은 생략한다. 본 발명에서 제시하는 Use Case 명세서는 실제 S/W 분석 및 설계에서의 액터와 시스템간의 관계를 기술하는 것과 달리 LN과 액터간의 관계를 정의함으로써 IEC 61850 기반의 시험 절차서를 작성하고 또한 향후 IED의 LN 정보를 가지고 있는 SCL(Substation Configuration Description Language) 파일과 호환할 수 있도록 하였다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호 IED(32)의 LN간의 통신 메시지를 주고받는 PICOM 기반 통신 다이어그램을 나타낸다. 여기서 각각의 LN옆 괄호안의 숫자는 IEC 61850-5에서 설명하는 PICOM(Piece of Information for Communication)을 묘사하고 있다.
상기한 Use Case 명세서에 따라 모선 보호 IED(32)의 LN들의 통신상의 메시지 이동과 프로세스 설비간의 연관관계를 도 5와 같이 도시하였다. 모선(31)의 각 피더의 CT들은 IED의 TCTR과 연결되고 모선(31)의 PT는 TVTR과 연결된다.
모선(31)의 전압과 전류정보를 받은 IED(32)는 모선보호 차전류 알고리즘을 담당하는 저전압계전요소 PTUV와 차전류계전요소 PBTF로 해당 정보를 보내게 된다. 모선보호를 담당하는 LN들은 연산결과를 통해 차전류가 발견되면 차단기 Trip 신호제어를 담당하는 CSWI에게 전송명령을 내리게 되고, CSWI는 차단기를 담당하는 XCBR에 개방명령을 내리게 된다. 보호요소와 별도로 사고의 기록을 위해 RDRE와 계전기 및 상위운영시스템의 HMI(Human Machine Interface)표시를 위해 IHMI에도 해당 통신메시지를 전달한다.
아래 표 2에는 모선보호 IED(32)에 사용되는 LN의 PICOM Type을 보여주고 있으며 사용된 LN의 PICOM 통신 속도 범위를 통해 LN간의 통신메시지 전달에 대한 성능 검증을 위한 기준수립과 모선보호 IED가 Use Case의 성능을 만족하는지 확인할 수 있다.
Type Description Rang(ms) Type
XCBR (Circuit Breaker)
16 Position Indication 1 to 100 Status Request Cyclic
10 Event 100 to 1000 Event/Alarm
CSWI
21 Command 1 to 1000 Command
PBDF
22 Trip 1 Cmd.Spontaneous
PTUV
22 Trip 1 Cmd.Spontaneous
TCTR
1 Current 10 Value Cyclic
CALH
10 Alarm 100 to 1000 Event/Alarm
TVTR
1 Voltage 10 Value Cyclic
도 5에 도시된 모선보호 IED LN들의 통신 순서를 통해 도 6과 같은 UML의 시퀀스 다이어그램을 작성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호 IED의 시퀀스 다이어그램의 일 예를 나타낸다. 시퀀스 다이어그램은 모선보호 IED가 사용하는 모든 LN들을 나열하고 위에서 아래로 각 LN들 간의 통신상의 시퀀스를 선으로 표현한다. 모선보호 IED의 시퀀스 다이어그램의 처음 LN인 TCTR에서 XCBR까지 세로축을 연결하면 Use Case 명세서에서 기술한 모선 보호 IED의 30ms 동작을 묘사할 수 있다.
도 7은 IEC 61850 기반의 IED를 시험하기 위한 성능시험 시스템의 구성도를 나타낸다. 본 발명에 따른 모선모호 IED의 경우에도 동일한 시험시스템 구조에 적용하여 시험하게 되며 시험시스템은 이더넷 스위치(36)를 중심으로 모선보호 IED(32)에 전압(V)과 전류(I)를 주입하고 제어케이블을 통한 IED트립(Trip)신호와 GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event)메시지를 입력하는 성능시험장치(33)와 시험운용 S/W가 설치된 컴퓨터(35)로 구성된다.
도 7에 도시된 IED 성능시험장치(33)로 모선 보호 IED(32)를 시험하기 위하여 시험대상 IED(32)와 IED 성능시험장치(33) 간의 배치다이어그램을 도 8에 도시하였다.
도 8에 도시된 배치다이어그램에는 IED 성능시험장치(33)를 나타내는 프로세스 시뮬레이터와 IED(32)의 LN과의 관계가 나타나 있다. 이러한 배치다이어그램은 도 5에 도시한 통신다이어그램을 기반으로 작성하였다.
모선보호 IED를 시험하게 되는 시험자는 배치다이어그램에 따라 프로세스 시뮬레이터와 IED간의 10개의 피더용 전류입력과 1개의 전압 및 차단기 상태정보에 대한 물리적인(Hard-wire) 연결을 하게 되고 프로세스 시뮬레이터에서 받게 되는 차단기의 트립에 대한 IEC 61850 통신 메시지를 설정하게 된다. UML의 일반적인 설계에서 배치다이어그램은 하나의 S/W에 대한 Use Case들의 그룹화를 다루게 되지만 본 발명에서는 배치 다이어그램을 통해 IED 시험자가 실제 장비를 설정할 수 있도록 IED와 시험장치의 통신 및 물리적인 연결을 묘사한다.
배치다이어그램에 따라 시험시스템의 구성이 완료되면 모선보호 IED 시험자가 시험을 수행할 수 있는 시험 방법이 기록된 시험 절차서를 필요로 한다. 이하의 표 3 내지 표 8은 IED의 성능 시험 방법의 각 단계가 나타나 있는 시험 절차서를 나타낸다.
시험 절차서는, 예컨대 CIGRE B5.32에서 제안하는 프로그램밍 언어 형식을 참고하여 모선IED의 F1 Use Case에 맞게 작성하였다.
먼저, 이하의 표 3은 시험시스템의 연결과정으로서 시험에 필요한 차단기의 상태정보, 타이머, 시험자, HMI등을 위한 변수 설정 방법을 나타낸다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Connection
1.1 Timer1=TestTimer() 이벤트 측정용 timer 변수 생성
1.2 Arbiter=TestArbiter() IED 성능검증을 위한 test arbiter 생성
1.3 Xcbr0_In=DigitalInput(XCBR0) XCBR0에 디지털 입력 변수 생성
1.4 Xcbr0_Out=DigitalOutput(XCBR0) XCBR0에 디지털 출력 변수 생성
1.16 Tctr01=CurrentOutput(TCTR01) TCTR01에 아날
로그 출력변수 생성
1.24 PBDF0=NetworkSimulator(PBDF0) IED의 PBDF0을 시뮬레이터에 연결변수 생성
1.25 PBDF1=NetworkSimulator(PBDF1) IED의 PBDF1을 시뮬레이터에 연결변수 생성
1.26 PTUV1=NetworkSimulator(PTUV1) IED의 PTUV1을 시뮬레이터에 연결변수 생성
1.27 TVTR1=VoltageOutput(TVTR1) TVTR1에 아날로그 출력변수 생성
1.28 Operator=Operator(IHMI) IHMI를 시험자 확인위해 연결
이하의 시험시작 전 상태정보 기록 및 설정 방법을 나타낸 표 4에서는 모선보호 IED의 시험 시작을 위해 차단기의 상태정보를 이용하는 XCBR을 Close 상태로 설정하고 전압과 전류의 크기와 위상을 0으로 설정한다. 또한 준비단계로서 모선보호IED 보호 LN의 PBDF0, PBDF1, PTUV1의 통신메시지와 차단기의 상태정보를 기록한다.
본 발명에서는 모선보호 IED의 F1 Use case 전체에 대한 시험내용은 동일한 방식으로 XCBR의 상태와 제어 그리고 전압 및 전류값을 인가하기 때문에 대표적인 XCBR0과 TCTR01을 나타내고 있다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Setup
2.1 Xcbr0_Out->SetDigitalOutput(1) XCBR0 차단기 상태 Close 설정
2.6 Tctr01->SetACCurentOutput(0,0) TCTR01 전류0으로 설정
2.16 TVTR1->SetACVoltageOutput(0,0) TVTR1 전압 0으로 설정
2.17 Xcbr0_Out->StartDigitalOutput() XCBR0 차단기 상태 기동
2.22 Tctr01->StartCurrentOutput() 모선타이 전류 주입
2.33 TVTR1->StartVoltageOutput() A모선 전압 주입
2.34 PBDF0->GetMessageSequence(1min) PBDF0에서 1분 동안 시퀀스 메시지 기록
2.35 PBDF1->GetMessageSequence(1min) PBDF1에서 1분 동안 시퀀스 메시지 기록
2.36 PTUV1->GetMessageSequence(1min) PTUV1에서 1분 동안 시퀀스 메시지 기록
2.37 Xcbr0_In->GetDigitalinput XCBR0에서 1분 동안 입력시퀀스 기록
이하의, 시험시행시 IED의 통신메시지를 기록하는 방법을 나타내는 표 5에서는 TCRL1과 TVTR1을 통해 모선보호 IED에 차전류와 저전압을 인가하고 보호IED의 통신메시지를 기록한다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Start
3.1 Tctr1->SetACCurentOutput(4,0) TCTR1에 4A 설정
3.2 TVTR1->SetACVoltageOutput(90,0) A모선 전압 90V 설정
3.3 Timer1->Start() Timer1 동작
3.4 PBDF0->StartNetworSimulator() PBDF0 메시지 기록 시작
3.5 PBDF1->StartNetworSimulator() PBDF1 메시지 기록 시작
3.6 PTUV1->StartNetworSimulator() PTUV1 메시지 기록 시작
3.7 Time1=Tctr1->StartCurrentOutput() TCTR1 4A 전류
주입 및 시간 기록
3.8 TVTR1->StartVoltageOutput() TVTR1에 90V 전압 인가
이하의, 표 6은 모선보호IED의 동작후 전류와 전압요소를 0으로 설정하고 다시 변화된 보호 LN의 통신메시지를 저장하는 시험정지 단계의 시험 설명서를 나타낸다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Stop
4.1 Wait(2min) 2분 동안 대기
4.2 Tctr1->SetACCurentOutput(0,0) TCTR1에 0A 설정
4.3 TVTR1->SetACVoltageOutput(0,0) A모선 전압 0V 설정
4.4 Time1=Tctr1->StartCurrentOutput() TCTR1 0A 전류
주입
4.5 TVTR1->StartVoltageOutput() TVTR1에 0V 전압 인가
4.6 PBDF0->StartNetworSimulator() PBDF0 메시지 기록 시작
4.7 PBDF1->StartNetworSimulator() PBDF1 메시지 기록 시작
4.8 PTUV1->StartNetworSimulator() PTUV1 메시지 기록 시작
이하의, 제어신호 시간측정 방법을 나타내는 표 7에서는 시험장치의 연결을 해제하면서 모선보호 IED의 차동전류 LN인 PBDF1이 차단기 CB0에 제어명령을 내리는 CSWI0로 보내는 Trip 신호 발생시간을 측정한다. 또한 시뮬레이터로 입력되어 들어오는 XCBR0의 차단기 개방시간도 함께 측정한다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Disconnection
5.1 Time2=PBDF1->FirstPICOMTo(CSWI0,22) PBDF1에서 CSWI0까지 트립시간 측정
5.6 Time7=Xcbr0_In->FirstDownInputTransition() XCBR0에 차단기 개방시간 측정
마지막으로, 이하의 성능확인 방법을 나타내는 표 8에서는 모선보호 IED의 차단기 트립시간과 차단기의 개방시간이 F1 Use Case 명세서에서 명시한 성능요구조건에 만족하는지 검증한다.
시험 설명서
Step Command 설명
Test Verdict
6.1 Verdict1=Arbiter1->TestArbiterConfirm(Time2-Time1<30) PBDF1의 CSWI0트립신호발생이 차전류인가 시간으로부터 30ms 이내인지 검증
6.6 Verdict7=Arbiter1->TestArbiterConfirm(Time7-Time1<30) XCBR0의 개로시간이 차전류인가 시간으로부터 30ms 이내인지 검증
6.11 Verdict11=Operator->OperatorConfirm("XCBR0 Trip) XCBR0 트립 인디케이션 확인
상기한 UML형식으로 작성된 상기 표 1 내지 표 8을 포함하는 IED성능 시험 절차서는 ROM, RAM, EPROM, CD-ROM, 하드디스크 등을 포함하는 저장장치에 저장될 수 있고 컴퓨터로 판독될 수 있다.
이와같이 상기한 UML형식으로 작성된 IED성능 시험 절차서는 컴퓨터로 판독될 수 있도록 코딩되어 있기 때문에 IED의 성능 시험을 종래에서와 같이 수동이 아닌 자동적으로 처리할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 UML을 이용한 성능시험 절차서 개발 순서도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IED에 의해 보호되는 변전소를 개략적으로 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세스, 액터 그리고 Use Case간의 상관관계를 보여주는 Use Case 다이어그램;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Use Case 명세서를 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호 IED의 LN간 통신 메시지를 주고받는 PICOM 기반 통신 다이어그램;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호 IED의 시퀀스 다이어그램;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 IED 성능시험 시스템의 구성도; 및
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모선보호 IED와 시험시스템의 배치 다이어그램.

Claims (3)

  1. IEC 61850 기반의 변전소 자동화 시스템에서 모델링 언어인 UML(Unified Modelling Language)기반의 시험모델을 이용하여 모선보호 IED(Intelligent Electronic Device)에 대한 성능 시험 절차서를 작성하는 단계;
    상기 모선보호 IED의 성능을 시험하는 시험장치를 상기 모선보호 IED에 연결하는 단계;
    상기 시험장치를 구동하여 상기 성능 시험 절차서에 따라 상기 모선보호 IED의 성능을 시험하는 단계; 및
    상기 모선보호 IED가 정상 작동하는지 판단하는 단계;를 포함하되,
    상기 모선보호 IED에 대한 성능 시험 절차서를 작성하는 단계는,
    상기 모선보호 IED의 시험자에 해당하는 액터(Actor) 및 시험 항목에 해당하는 유즈 케이스(Use Case)를 선정하는 단계,
    상기 모선보호 IED의 보호 대상인 프로세스, 상기 액터, 및 상기 유즈 케이스 간의 상관관계를 도식화한 유즈 케이스 다이어그램(Use Case Diagram)을 작성하는 단계,
    상기 프로세스와 상기 모선보호 IED 간의 통신관계, 통신흐름, 및 배치관계를 나타내는 UML 다이어그램을 작성하는 단계, 및
    상기 작성된 각 다이어그램 및 각 명세서를 이용하여 모선보호 IED에 대한 성능 시험 절차서를 작성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UML 다이어그램을 작성하는 단계는 상기 다이어그램을 작성하기 전에 상기 유즈 케이스 별로 상기 시험항목을 요약한 기능 명세서 및 상기 모선보호 IED의 동작 상황을 기술한 유즈 케이스 명세서(Use Case Description)를 작성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모선보호 IED의 성능시험을 수행하는 단계는
    차단기의 상태정보를 이용하는 차단기 상태 정보 객체인 XCBR(Circuit Breaker)을 Close 상태로 설정하고 전압과 전류의 크기와 위상을 0으로 설정하는 단계,
    상기 모선보호 IED의 보호 논리 노드인 보호 LN(Logical Node)의 통신메시지와 상기 차단기의 상태정보를 기록하는 단계,
    변류기와 변압기를 통해 상기 모선보호 IED에 차전류와 저전압을 인가하고 상기 모선보호 IED의 통신메시지를 기록하는 단계,
    상기 모선보호 IED의 동작후 전류와 전압요소를 0으로 설정하고 다시 변화된 상기 보호 LN의 통신메시지를 저장하는 단계,
    상기 시험장치의 연결을 해제하고 상기 모선보호 IED의 보호 LN 중 차동전류 LN이 상기 차단기에 제어명령을 내리는 제어 정보 객체인 CSWI(Switch Controller)로 보내는 트립(Trip) 신호 발생시간을 측정하는 단계, 및
    상기 시험장치로 입력되어 들어오는 XCBR의 차단기 개방시간을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 UML 시험모델을 이용한 모선보호 IED 성능시험방법.
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