KR101024423B1

KR101024423B1 - 지능형 전자장치

Info

Publication number: KR101024423B1
Application number: KR1020090020393A
Authority: KR
Inventors: 이병진
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2011-03-23
Also published as: KR20100101942A

Abstract

본 발명은 감시 대상 시스템의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어 포인트 리스트에 정의되어 있는 순서에 따라 상위 장치로 전송해주는 지능형 전자장치(IED)에 관한 것으로서, 특히 관리자 컴퓨터로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재의 포인트 리스트를 갱신할 수 있도록 구성된다. 이에 따라 수집이 필요한 데이터 항목이 연속되도록 작성된 포인트 리스트를 지능형 전자장치에 손쉽게 설정할 수 있게 된다. 상위 장치와 지능형 전자장치 사이에서 필요한 데이터를 주고 받기 위해 요구되는 통신량이나 횟수가 줄어 SCADA 시스템의 통신 효율성을 높일 수 있고, 필요한 데이터를 더욱 손쉽게 취득할 수 있으며, 또한 감시 기능의 중단을 최소화하면서 지능형 전자장치의 성능을 향상시칼 수 있다.

스카다(SCADA), 지능형 전자장치(IED), 포인트 리스트, 다운로드, 감시

Description

지능형 전자장치{ Intelligent Electronic Device }

본 발명은 지능형 전자장치에 관한 것으로서, 특히 SCADA 시스템을 구성하기 위해 사용되어 변전소의 전력 시스템 등 각종 감시 대상 시스템의 여러 포인트에서 감지된 정보를 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 상위 장치로 전송해주는 지능형 전자장치(IED)에 관한 것이다.

현재 SCADA 시스템이 다양한 분야에서 사용되고 있는데, SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템은 각종 생산 공정이나 플랜트 설비의 상태를 감시하고 제어하기 위하여 사용된다.

도 1을 참조하자면, 변전소의 전력 시스템과 같은 감시 대상 시스템(15)에는 하위 장치로서 각 포인트에 위치한 센서들(예: 변류기, 변성기)과 제어기(예: 차단기)가 있으며, 지능형 전자장치(13: Intelligent Electronic Device)는 상위 장치(11)와 하위 장치의 사이에서 감시, 진단, 보호, 제어, 계측 등을 담당한다.

한편, 지능형 전자장치(13)는 각 포인트에서 감지된 데이터를 포인트 리스트(19)에 정의된 순서에 따라 상위 장치(11)로 전송하는데, 종래에는 포인트 리스트가 고정적으로 설정되어 있다.

그러므로, 만일 상위 장치(11)에서 필요로 하는 각 데이터가 포인트 리스트(19)에 랜덤하게 분포되어 있다면 모든 데이터를 수집하기 위해서는 여러번의 통신이 필요하게 된다.

예로서, 포인트 리스트(19)에 도시된 바와 같은 순서대로 각 항목이 정의되어 있고, 상위 장치(11)에서 필요로 하는 데이터가 R상 전압, S상 전압, T상 전압, R상 전류, S상 전류, T상 전류, 영상 전압, 영상 전압 최대값, 역상 전압, 역상 전류라고 가정한다.

이때 상위 장치(11)가 지능형 저장장치(13)로부터 필요한 데이터만을 수신한다면 도 2에 도시된 바와 같이 여러 번의 통신이 필요하다.

즉, 상위 장치(11)가 지능형 전자장치(13)로 포인트 0~2의 데이터를 요구하고 지능형 전자장치(13)가 상위 장치(11)로 해당 데이터를 전송하는 과정(S21), 포인트 11~13의 데이터를 요구하고 해당 데이터를 전송하는 과정(S22), 포인트 101~102의 데이터를 요구하고 해당 데이터를 전송하는 과정(S23), 포인트 159~160의 데이터를 요구하고 해당 데이터를 전송하는 과정(S24) 등 총 4번에 걸친 송수신 과정이 이루어져야 한다.

이것은 포인트 리스트에 상위 장치(11)가 필요로 하는 데이터가 랜덤하게 분포되어 있기 때문이다.

또 다른 방법으로서 한번에 포인트 리스트의 모든 데이터를 가져온 후 필요한 데이터를 선별하여 사용하도록 구성할 수도 있다.

그러나, 이 경우에는 전체 시스템의 트래픽(Traffic)이 증가되는 문제가 발생하며, 일반적으로 감시 대상 시스템(15)을 감시하기 위해 여러 개의 지능형 전자장치가 사용되는 실정을 고려할 때 불필요한 트래픽의 증가는 더욱 큰 문제를 일으킬 수 있다.

이와 같이 종래에는 지능형 전자장치(13)의 포인트 리스트에 불연속적으로 배열되어 있는 데이터를 취득해야 하는 경우 여러번의 요구/응답 과정을 거치거나, 또는 불필요한 정보까지 포함되어 있는 많은 데이터를 한번에 일괄적으로 송수신해야 하기 때문에 시스템의 트래픽이 증가하고 통신 선로의 점유시간이 많아지는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, SCADA 시스템의 본래 감시 기능을 장시간 중단하지 않으면서도 포인트 리스트를 새로운 것으로 손쉽게 갱신하여 그 역할을 수행할 수 있는 지능형 전자장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 지능형 전자장치는 감시 대상 시스템의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어 포인트 리스트에 정의되어 있는 순서에 따라 상위 장치로 전송해주는 역할을 기본적으로 수행한다.

특히 관리자 컴퓨터와 통신할 수 있는 통신포트를 구비하여, 상기 통신포트를 통해 연결된 관리자 컴퓨터로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재의 포인트 리스트를 갱신할 수 있도록 구성된다.

이러한 지능형 전자장치는, 감시 대상 시스템의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어들이는 데이터 리더부; 상위 장치와 통신하기 위한 제1통신부; 관리자 컴퓨터와 통신하기 위한 제2통신부; 상기 제1통신부에 연결된 상위 장치와의 사이에서 상기 데이터 리더부를 통해 읽은 값을 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 전송하는 기능과, 상기 제2통신부에 연결된 관리자 컴퓨터와의 사이에서 새로운 포인트 리스 트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신하는 기능을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리부; 및 상기 메모리부에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라 동작하는 프로세서부를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 메모리부는 FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)을 이용하여 구성될 수 있다.

상기 제2통신부는 유니버셜 시리얼 버스(USB: Universal Serial Bus) 방식을 통해 상기 관리자 컴퓨터와 통신하도록 구성될 수 있다.

본 발명에 따르면, SCADA 시스템을 구성하는 지능형 전자장치의 포인트 리스트를 지능형 전자장치를 장시간 정지시키지 않고도 손쉽게 새로운 것으로 갱신할 수 있다.

이에 따라 SCADA 시스템의 통신 효율성을 높일 수 있고, 상위 장치는 필요한 데이터를 더욱 손쉽게 취득할 수 있으며, 감시 기능의 중단을 최소화하면서 그 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하자면, 본 발명에 따른 지능형 전자장치(30: Intelligent Electronic Device)는 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템을 구축하기 위하여 상위 장치(11)와 감시 대상 시스템(15)의 사이에 위치한다.

지능형 전자장치(30)는 감시 대상 시스템(15)의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어 포인트 리스트에 정의되어 있는 순서에 따라 상위 장치(11)로 전송해주는 감시 역할을 기본적으로 수행한다.

지능형 전자장치(30)는 이와 같은 감시 기능뿐 아니라 감시 대상 시스템(15)의 진단, 보호, 제어, 계측 등 다양한 역할을 수행하기 위하여 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 감시 대상 시스템(15)에 대응하여 여러 개의 지능형 전자장치가 사용될 수 있다.

특히, 지능형 전자장치(30)는 관리자 컴퓨터(17)와 통신할 수 있는 통신포트(31)를 구비하고, 이 통신포트(31)를 통해 연결된 관리자 컴퓨터(17)로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재의 포인트 리스트를 갱신할 수 있도록 구성된다.

즉, 현재 포인트 리스트가 도 1에 도시된 예와 같은 순서로 설정되어 있고, 상위 장치(11)에서 필요로 하는 데이터가 R상 전압, S상 전압, T상 전압, R상 전류, S상 전류, T상 전류, 영상 전압, 영상 전압 최대값, 역상 전압, 역상 전류라고 가정하면, 지능형 전자장치(30)가 도 4에 도시된 예와 같은 포인트 리스트(41)를 갖도록 갱신하는 것이 효율적이다.

관리자는 관리자 컴퓨터(17)를 지능형 전자장치(30)의 통신포트(31)에 연결한 후 포인트 리스트 다운로드를 위한 특정 응용 프로그램을 구동시켜 지능형 전자장치(30)의 포인트 리스트를 도 4와 같이 작성된 새로운 포인트 리스트(41)로 갱신한다.

그러면, 상위 장치(11)에서 필요로 하는 R상 전압, S상 전압, T상 전압, R상 전류, S상 전류, T상 전류, 영상 전압, 영상 전압 최대값, 역상 전압, 역상 전류 데이터가 순서대로 나열되어 있으므로, 도 5에 도시한 바와 같이 상위 장치(11)가 지능형 전자장치(30)로 포인트 0~9의 데이터를 요구하고 지능형 전자장치(30)가 상위 장치(11)로 해당 데이터를 전송하는 한번의 과정(S51)으로 원하는 데이터를 모두 수집할 수 있다.

즉, 상위 장치(11)가 지능형 전자장치(30)로부터 필요한 데이터만을 수신하도록 구성되는 실시예에서, 도 2의 경우에는 총 4번의 송수신 과정을 필요로 하였으나, 도 5의 경우에는 한번의 송수신 과정만이 필요하다.

통신포트(31)는 지능형 전자장치(30)와 관리자 컴퓨터(17)를 어떠한 통신 방식을 통해 인터페이스시킬 것인지에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 각종 직렬 통신 방식을 사용하는 경우 해당 직렬통신 방식에 맞는 형태로 구성된다.

만일 지능형 전자장치(30)와 관리자 컴퓨터(17)가 유니버셜 시리얼 버스(USB: Universal Serial Bus) 방식을 이용하여 통신하도록 구성한다면, USB 포트의 형태로 구성될 것이다.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 지능형 전자장치(60)의 구체적인 일 실시예를 설명하기로 한다.

제1통신부(61)는 지능형 전자장치(60)가 소정의 통신 네트워크를 통해 상위 장치(11)와 연결되어 서로 통신할 수 있도록 해준다. 제1통신부(61)는 상위 장치(11)와 지능형 전자장치(60)가 서로 통신하는 방식에 따라 다양하게 구성될 수 있으며, 하나의 예를 들자면 랜(LAN: Local Area Network)를 통해 연결되어 통신하도록 구성될 수 있다.

제2통신부(62)는 지능형 전자장치(60)가 관리자 컴퓨터(17)와 연결되어 서로 통신할 수 있도록 해준다.

관리자는 관리자 컴퓨터(17)를 제2통신부(62)에 연결하여 지능형 전자장치(60)의 포인트 리스트를 갱신(Update)할 수 있으며, 관리자 컴퓨터(17)에는 포인트 리스트의 다운로드와 관련한 응용 프로그램이 설치될 수 있고, 이러한 응용 프로그램은 직관적인 사용자 인터페이스(UI: User Interface)를 통해 관리자가 지능형 전자장치(60)로 포인트 리스트를 손쉽게 전송할 수 있도록 구성할 수 있다.

제2통신부(62)는 지능형 전자장치(60)와 관리자 컴퓨터(17)를 어떠한 통신 방식을 통해 인터페이스시킬 것인지에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

하나의 예로서 지능형 전자장치(60)와 관리자 컴퓨터(17)가 유니버셜 시리얼 버스(USB: Universal Serial Bus) 방식을 이용하여 통신하도록 구성한다면 USB 포트를 포함하도록 구성된다.

데이터 리더부(63)는 감시 대상 시스템의 각 포인트에 위치한 센서들과 인터페이스하여 각 센서에서 감지된 값을 읽어 오는 역할을 수행한다.

메모리부(64)는 지능형 전자장치(60)를 동작시키기 위한 각종 컴퓨터 프로그램이 저장되는 구성요소로서 비휘발성의 읽기/쓰기가 가능한 메모리 소자를 이용하여 구성될 수 있다.

하나의 예로서 메모리부(64)는 FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)을 이용하여 구성될 수 있다.

FRAM은 읽고 쓰기가 가능한 비휘발성 반도체 메모리로서, 읽고 쓰기가 빠른 SRAM(Static Radom Access Memory의 장점과, 비휘발성이며 전자회로에 프로그래밍을 할 수 있는 EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)의 장점을 모두 가지는 메모리 소자이다.

메모리부(64)에 저장되어 유지되는 컴퓨터 프로그램은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 기본적으로 제1통신부(61)에 연결된 상위 장치(11)와의 사이에서 데이터 리더부(63)를 통해 읽은 데이터를 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 전송하는 기능을 수행하는 컴퓨터 프로그램을 포함한다.

상위 장치(11)와 지능형 전자장치(60)의 사이에서 이루어지는 데이터 전송은 주기적으로 이루어지거나, 특정 상황이 발생하였을 때, 또는 상위 장치(11)로부터의 요구에 따라 이루어질 수 있다.

특히, 본 발명과 관련하여 메모리부(64)에는 제2통신부(62)에 연결된 관리자 컴퓨터(17)와의 사이에서 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신하는 기능을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 저장된다.

프로세서부(65)는 메모리부(64)에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라 동작하는데, 일반적으로 중앙처리장치(CPU: Central Processing Unit)와, 동작중의 임시 데이터를 저장하기 위한 램(RAM)을 포함하여 구성될 수 있다.

지능형 전자장치(60)가 켜지면 프로세서부(65)는 메모리부(64)에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램을 구동시켜 기본적인 동작 모드에서 동작하기 시작한다.

기본적인 동작 모드에서 프로세서부(65)는 제1통신부(61)를 통해 연결되어 있는 상위 장치(11)와의 사이에서 데이터 리더부(63)를 통해 읽은 데이터를 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 전송하는 동작을 수행한다.

또한, 제2통신부(62)를 통해 관리자 컴퓨터(17)가 연결되면 관리자 컴퓨터(17)와의 사이에서 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신하는 포인트 갱신 모드에서 동작한다.

도 7을 참조하여, 지능형 전자장치(60)가 제2통신부(62)를 통해 연결된 관리자 컴퓨터(17)로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신하는 과정의 예를 설명하기로 한다.

먼저, 프로세서부(65)는 제2통신부(62)를 통해 관리자 컴퓨터(17)가 연결되어 다운로드 과정이 시작되면(S71), 일단 데이터 리더부(63)의 역할을 일시적으로 중지시킨다(S72).

단계 S72는 현재 포인트 리스트 갱신 과정이 진행되고 있는지의 여부를 설정하도록 지정되어 있는 일정 플래그(Update Flag)를 활성화 상태로 설정함으로써 수행될 수 있다.

그리고 프로세서부(65)는 관리자 컴퓨터(17)로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신한다(S73).

단계 S73에서의 포인트 리스트 갱신이 종료하면, 프로세서부(65)는 단계 S72에서 중지시켰던 데이터 리더부(63)의 기능을 다시 활성화시킨다(S74). 즉, 해당 플래그(Update Flag)를 비활성화 상태로 설정한다.

이제 프로세서부(65)는 데이터 리더부(63)를 통해 읽은 데이터를 새로 갱신된 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 상위 장치(11)로 전송하는 동작을 수행할 수 있게 되었다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 지능형 전자장치(60)가 가지고 있는 원방 통신용 포인트 리스트를 사용자가 정의하고, 정의된 새로운 포인트 리스트를 업데이트 하여 사용할 수 있다. 이에 따라 포인트 리스트의 변경이 필요한 경우 지능형 전자장치(60)를 재부팅 하지 않고도 포인트 리스트를 변경할 수 있다.

상술한 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 것임은 물론이다.

도 1은 SCADA 시스템의 개요,

도 2는 종래 상위 장치와 지능형 전자장치가 데이터를 주고받는 과정의 예,

도 3은 본 발명에 따른 지능형 전자장치의 일 실시예,

도 4는 갱신될 포인트 리스트를 설명하기 위한 예,

도 5는 상위 장치와 지능형 전자장치가 본 발명에 따라 데이터를 주고받는 과정의 예,

도 6은 본 발명에 따른 지능형 전자장치의 구체적인 실시예,

도 7은 지능형 전자장치에서 포인트 리스트를 다운로드받는 과정의 예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11: 상위 장치 13,30,60: 지능형 전자장치

15: 감시 대상 시스템 17: 관리자 컴퓨터

31: 통신포트 61: 제1통신부

62: 제2통신부 63: 데이터 리더부

64: 메모리부 65: 프로세서부

Claims

감시 대상 시스템의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어 포인트 리스트에 정의되어 있는 순서에 따라 상위 장치로 전송해주는 지능형 전자장치(IED: Intelligent Electronic Device)에 있어서,

관리자 컴퓨터와 통신할 수 있는 통신포트를 더 구비하고,

상기 통신포트를 통해 연결된 관리자 컴퓨터로부터 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재의 포인트 리스트를 갱신할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지능형 전자장치.
감시 대상 시스템의 각 포인트에서 감지된 값을 읽어들이는 데이터 리더부;

상위 장치와 통신하기 위한 제1통신부;

관리자 컴퓨터와 통신하기 위한 제2통신부;

상기 제1통신부에 연결된 상위 장치와의 사이에서 상기 데이터 리더부를 통해 읽은 값을 포인트 리스트에 정의된 순서에 따라 전송하는 기능과, 상기 제2통신부에 연결된 관리자 컴퓨터와의 사이에서 새로운 포인트 리스트를 다운로드받아 현재 포인트 리스트를 갱신하는 기능을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장하는 메모리부; 및

상기 메모리부에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램에 따라 동작하는 프로세서부를 포함하여 이루어지는 지능형 전자장치.
제 2 항에 있어서,

상기 메모리부는 FRAM(Ferroelectric Random Access Memory)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지능형 전자장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제2통신부는 유니버셜 시리얼 버스(USB: Universal Serial Bus) 방식을 통해 상기 관리자 컴퓨터와 통신할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 지능형 전자장치.