KR101048496B1

KR101048496B1 - 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템

Info

Publication number: KR101048496B1
Application number: KR1020090125735A
Authority: KR
Inventors: 김진철; 이기동
Original assignee: 한전케이디엔주식회사
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2011-07-11
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: KR20110068669A

Abstract

본 발명은 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력감시제어에 관한 것으로, 특히 주처리장치로 분산망 프로토콜 데이터 송수신시 데이터베이스에 의한 전력 데이터를 관리하는 기술에 관한 것이다. 개시발명은 명령을 작성하고 수신데이터를 분석하는 서버, 현장에서 암, 오피알 및 트립 데이터를 취득하여 상태처리를 하고 상태처리에 따른 결과에 의하여 현장의 암, 오피알 및 트립 제어를 수행하는 필드처리장치, 현장의 변압기 및 변류기로부터 전류, 전압 및 전력 데이터를 취득하여 이를 처리하고 현장을 감시하는 지능형아날로그처리장치, 필드처리장치 및 지능형아날로그처리장치의 처리결과를 취득하고 서버로부터 전달되는 명령에 따라 이를 해독하여 적절한 응답 및 처리를 수행하고 시스템 구성장치들을 관리하는 주처리장치 및 주처리장치와 필드처리장치 및 지능형아날로그처리장치와의 데이터 배분을 담당하는 스위칭허브를 포함한다. 따라서, 차세대 통신기술 기반으로 전환하게 될 전력통신시스템에 적용할 수 있는 효율적인 원격 전력감시를 할 수 있게 된다.

Description

분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템{Supervisory Control and Data Acquisition System Using Distribute Network Protocol}

본 발명은 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력감시제어에 관한 것으로, 특히 주처리장치로 분산망 프로토콜 데이터 송수신시 데이터베이스에 의한 전력 데이터를 관리하는 기술에 관한 것이다.

전력산업의 환경변화에 의해 전력산업과 IT기술의 융합을 위한 전력IT의 요구가 전력통신망의 전 산업분야로 확산되고 업무 패턴의 모바일화 및 가상화가 증가됨에 따라 업무 및 개인정보 트래픽이 급증하여 전력통신망의 고도화가 요구되고 있다. 이와 함께 정부에서는 인터넷주소 자원의 고갈과 향후 ALL-IP 환경에의 차세대 인터넷 고도화에 대비하여 정책적으로 IPv6의 보급 및 활성화를 꾀하고 있으며, 해외의 대부분의 나라에서도 IPv6의 보급과 IPv6망의 상용화 정책을 추진하고 있다.

특히 전력산업의 경우 환경변화에 따라 경영효율의 향상과 보다 나은 전력서 비스를 제공하고 신 전력산업의 창출을 위해 IT의 활용이 필수적이라 할 수 있으며, 다가오는 디지털사회에서 요구되는 새로운 전력 시스템을 효과적으로 구축하기 위해서도 전력기술과 IT의 융합이 전제되어야 한다.

전력산업의 환경변화는 더욱 폭넓고 다양한 IT의 융합을 필요로 하고 있다. 그 이유로는 첫째, 보다 효과적인 자원관리를 위해 지역적으로 분산된 설비자산의 제어와 관리의 중요성이 커지고 있고 둘째, 소비자 보호의 중요성이 커짐에 따라 전력공급자와 소비자 간에 보다 빈번하고 유익한 상호작용을 조성해야하며 셋째, 전력의 발전, 송변전, 배전에 대해 보다 효율적인 결정 도구에 대한 요구가 커지고 있다는 점이 있다. 이와 같은 전력산업의 효율성을 달성함에 있어 IT는 필수적인 기술이며, IT가 가장 결정적인 역할을 할 것으로 보인다. 전력통신망의 경우 발전, 송변전, 배전, 판매, 전력기기 등의 전 분야에서 SCADA, EMS, DAS, 원격자동검침시스템, 발전소 수명평가 시스템, 직접부하제어 시스템, 전력선통신 등에 첨단 IT 기술의 적용이 활발히 추진되고 있다.

따라서 전력통신망 내부 역량 강화를 위하여 차세대 IP 프로토콜로서 기술검증단계를 거치고 상용화 단계에 이른 IPv6의 적용을 어떻게 할 것인지가 문제된다. 전력통신설비와 기기의 디지털화에 대응한 IPv6 적용의 타당성 및 수용성을 검증하고 ALL IP 기반의 전력통신 고도화 추진에 있어 운영 및 서비스의 안정성을 최우선으로 하는 단계별 IPv6 이행 전략을 수립할 필요가 있다.

일반적인 전력계통은 한국전력거래소(KPX: Korea Power eXchange)에서 발전회사, 판매회사, 배전회사 간의 전력거래절차를 거친 다음 급전자동화시스템(EMS) 에 의해 이루어진다. 전력거래시스템에 의해 공급 전력량이 결정되면 발전소에서 생산되어진 전력은 EMS에 의해 자동으로 급전이 시작된다. 발전되어 송전이 시작된 전력을 345KW～765KW의 변전을 거치며 각각의 배전 사업장으로 보내게 된다. 이때 송전 및 변전은 안전하고 양질의 전력 공급을 위하여 일정한 주파수와 전압을 유지하며 이루어지는데 이를 위해 사용되는 시스템이 원격감시제어시스템(SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition)이다. SCADA는 중앙에 설치되는 전력거래소 EMS, 지역급전소 및 급전분소의 제어설비와 발전/변전소 현장에 설치되는 원격장치(RTU: Remote Terminal Unit)로 구성되며, 주요기능은 원격감시, 원격측정, 원격제어, 경보발생, 기록기능 등이 있다. 송변전 과정을 거치며 배전 사업장으로 보내진 전력은 배전자동화시스템(DAS: Distribution Automation System)을 통해 자동으로 배전되면서 결국 각각의 수용가에 전달된다. DAS는 원활하고 정확한 배전을 위한 시스템으로 전신주의 개폐기와 제어 단말에 광케이블 또는 무선(TRS)으로 연결되어 배전량을 조절한다. 수용가에게 공급된 전력은 자동원격검침(AMR: Automatic Meter Reading) 시스템에 의해 사용량이 측정되어 요금이 부과된다.

안정적인 전력의 공급을 위한 전력계통 감시제어 시스템은 일반적으로 중앙급전시스템(EMS), 송전망중앙감시시스템(SCADA), 배전자동화시스템(DAS)의 3계층 구조로 구분할 수 있으며, 이들의 유기적인 종합감시를 통하여 발전, 송변전, 배전 분야별로 계통별 분산처리를 통한 데이터의 수집 및 원격제어가 이루어지고 있다. 특히, 전력계통 감시시스템의 핵심적인 역할을 수행하고 있는 디지털 기술기반의 변전소 자동화 시스템(SA시스템: Substation Automation System)에 대한 중요성이 증가하고 있는데, SA시스템은 현장의 전력계통 운영상황에 대한 데이터를 직접 취득하고 취득한 데이터를 상위 SCADA시스템으로 전송하며 상위 SCADA시스템으로부터 전송되는 제어 명령을 직접적으로 수행함으로써 전력계통의 사고복구, 사고파급 방지, 고장시간 최소화, 전력조류 제어, 전력계통의 안정도 제어 등의 핵심적인 기능을 수행하는 시스템이다. 국내의 경우, 변전소 자동화 설비는 1990년 이전의 MOSAIC 배전반을 시작으로 1990년대 중반이후의 집중감시형, 집중분산형 변전소 자동화 시스템으로 발전했으며, 현재 몇몇 변전소를 중심으로 SA시스템을 시범적으로 운영하며 연구 개발 중이다.

송전네트워크 감시 및 운영시스템 개발사업은 IT기술을 이용하여 송전네트워크 위기관리시스템을 개발하고, 위성망을 이용한 재난대비 통신망을 구축하여 전력계통의 송전설비를 감시하고 제어할 수 있는 새로운 솔루션을 개발하는 사업이다. 이를 위한 세부사업으로는 크게 3가지가 있다.

첫 번째는 송전설비 온라인 감시시스템 개발인데, 발전소와 변전소 사이 또는 변전소와 변전소 사이를 연결하는 송전네트워크에 대하여 각종 위해요소 및 운전 조건을 실시간으로 측정할 수 있는 센서네트워크 및 이러한 정보를 무선으로 통신할 수 있는 네트워크시스템을 개발하는 것이다. 이를 통하여 대규모 정전을 예방할 뿐만 아니라 송전설비의 잠재력을 극대화시킬 수 있다. 두 번째는 전력계통 무효전력 관리시스템 개발이다. 무효전력 관리시스템은 송전설비의 안전도에 직접 영향을 미치는 무효전력 제어방법에 대한 기술로써 기존의 1차적 제어방식보다 진전된 2차적 전압 제어방식을 도입한 무효전력관리시스템을 개발하는 것이다. 세 번째는 위성망을 이용한 위기관리시스템 개발이다. CDMA와 같은 기존의 상용 통신망을 백업할 수 있고 재난 및 재해에도 통신이 가능하도록 위성망을 이용한 위기관리시스템을 개발하는 것이다. 이 시스템을 통해 어떠한 상황에서도 중단 없는 전력계통의 위기관리가 가능해 질 수 있을 것이다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 현장상태를 취득하고 처리하는 필드처리장치 및 현장의 전력 데이터를 취득하여 처리하는 지능형 아날로그처리장치를 포함하는 원격전력감시 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 명령을 작성하고 수신데이터를 분석하는 서버, 현장에서 암, 오피알 및 트립 데이터를 취득하여 상태처리를 하고 상태처리에 따른 결과에 의하여 현장의 암, 오피알 및 트립 제어를 수행하는 필드처리장치, 현장의 변압기 및 변류기로부터 전류, 전압 및 전력 데이터를 취득하여 이를 처리하고 현장을 감시하는 지능형아날로그처리장치, 필드처리장치 및 지능형아날로그처리장치의 처리결과를 취득하고 서버로부터 전달되는 명령에 따라 이를 해독하여 적절한 응답 및 처리를 수행하고 시스템 구성장치들을 관리하는 주처리장치 및 주처리장치와 필드처리장치 및 지능형아날로그처리장치와의 데이터 배분을 담당하는 스위칭허브를 포함한다.

이와 같은 본 발명에 따른 필드처리장치 및 지능형 아날로그처리장치를 포함 하고 IPv6를 적용할 수 있는 통신망에 의한 원격 전력감시시스템에 의하면, 차세대통신기반으로 전환하게 될 전력산업분야에서의 전력감시를 효율적으로 수행할 수 있게 된다.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템의 개략적인 구성을 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 원격전력제어시스템(10)은 서버(100), 필드처리장치(200), 지능형아날로그처리장치(300), 스위칭허브(400) 및 주처리장치(500)를 포함한다.

상기 서버(100)는 명령을 작성하여 이더넷 통신을 통하여 송신하고, 수신된 데이터를 분석하고 분석결과를 디스플레이화면을 통하여 사용자에게 보여준다. 또한, 분산망 프로토콜(DNP, Distribute Network Protocol)을 이용한 데이터 송수신시 데이터베이스에 의한 데이터 관리를 통하여 보다 쉬운 사용자 인터페이스를 제공한다. 또한, 수신된 데이터의 분석을 통하여 정상적인 통신체계를 유지하고 있는지 확인, 검증한다. 본 발명의 바람직한 일실시예로서 IPv4 주소체계를 IPv6 주 소체계로 독립적으로 변경하는 기능을 포함하고, DNP로 전달되는 통신 내용을 분석하는 DNP 분석 기능, DNP 통신 순서 및 약속된 송수신에 위배되는 내용을 검증하는 DNP 데이터의 에러 검증 및 통신 중에 발생할 수 있는 에러를 발견하고 검증하는 통신데이터 에러 검증 기능을 수행할 수 있다. 이러한 기능은 디스플레이 화면을 통하여 사용자에게 보여준다.

상기 필드처리장치(200)는 현장에서 암, 오피알 및 트립 데이터를 취득하여 상태처리를 하고 상태처리에 따른 결과에 의하여 현장의 암, 오피알 및 트립 제어를 수행한다. 주처리장치(500)와의 통신과 전력설비 현장과의 데이터 입출력을 담당하는 기능 모듈들을 포함하여 현장과의 입출력을 제어한다. 필드처리장치(200)는 다수의 기능모듈을 사용자의 필요에 따라 가변적으로 구성할 수 있으며, 감시요소만을 고려할 때 최대 320 포인트를 수용할 수 있도록 구성할 수 있다. 필드처리장치(200)를 구성하는 각각의 구성 모듈은 워치독 타이머 기능 등 자체 진단 기능을 구비하고 고속의 데이터 및 통신처리를 위한 마이크로프로세서를 탑재할 수 있다.

상기 지능형아날로그처리장치(300)는 현장의 변압기 및 변류기로부터 전류, 전압 및 전력 데이터를 취득하여 이를 처리하고 현장을 감시한다. 전력 데이터에는 유효전력, 무효전력, 주파수 및 역률이 포함된다. 구성방법에 따라 송전라인(T/L, Transmission Line)용, 배전라인(D/L, Distribution Line)용, 및 주변압기(MTR, Main Transformer)용을 혼합하여 구성할 수 있으며, 공통으로 사용하는 모듈과 전력설비의 수량에 따라 선택적으로 구성할 수 있는 부분으로 구분할 수 있 다. 또한, 지능형아날로그처리장치는 계측장치로 동작하며 이 경우 각 포인트의 데이터베이스를 설정하고 정의할 수 있다. 포인트의 증설이나 변경에 따른 자료 구조의 변경은 주처리장치(500)와의 온라인 통신을 통하여 가능하며 전원을 상실하는 경우에도 자료 구조를 보존하도록 할 수 있다.

상기 주처리장치(500)는 필드처리장치(200) 및 지능형아날로그처리장치(300)의 처리결과를 취득하고 서버(100)로부터 전달되는 명령에 따라 이를 해독하여 적절한 응답 및 처리를 수행하고 시스템 구성장치들을 관리한다. 주처리장치(500)는 데이터베이스의 관리, 통신관리, 프로토콜 변환, 호스트 및 필드처리장치(200), 지능형아날로그처리장치(300)와의 통신을 처리할 수 있다. 자체 진단 기능을 수행하는 워치독 타이머 기능을 구비한 기능 블록들을 포함한다. 시스템의 구성 변경이나 포인트의 증설, 변경에 따른 자료구조의 변경시 대화식 터미널을 통하여 변경하며 전원 상실시에도 자료구조를 보존하도록 할 수 있다. 상위 호스트와의 데이터링크를 위한 기능과 하위 필드처리장치(200) 및 지능형 아날로그처리장치(300)와의 데이터링크 기능을 분리 구성하여 별도의 프로세서로 처리하도록 할 수 있다.

바람직하게는 각 데이터링크에 대한 다중 프로토콜 및 다중 처리가 가능하도록 할 수 있으며, 에너지 관리 시스템(EMS, Energy Management System)은 DNP 3.0 규격을 사용하고, 원격 제어 센터(RCC, Remote Control Center)는 DNP 1.0을, 서버는 DNP 1.0 및 DNP 3.0 규격을 사용할 수 있다. 또한, 주처리장치(500)는 이중화 구성을 가질 수 있으며, 이중으로 구성되는 경우 주처리장치(500)에서 전송로 절체는 자동으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는 주처리장치(500)와 EMS, RCC 및 GPS 와의 인터페이스는 RS-232C로, 필드처리장치 및 지능형 아날로그처리장치(300)와는 이더넷 100베이스-T, 주처리장치(500) 상호간에는 광통신 10베이스-FX로, 서버(100)와는 이더넷 10/100베이스-T로 구성할 수 있다.

상기 스위칭허브(400)는 주처리장치(500)와 필드처리장치(200) 및 지능형아날로그처리장치(300) 사이의 집선장치로서 데이터를 특정포트로 전송한다. 스위칭허브(400)의 접근방식은 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)를 사용하고, 각 노드들은 UTP(Unshield Twisted Pair) 케이블을 통하여 연결된다.

도 2는 도 1의 주처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념도이다. 도 2를 참조하면, 주처리장치(500)는 주처리유닛(510), 저속통신모듈(520) 및 보조전원부를 포함한다.

상기 주처리유닛(510)은 서버의 명령 데이터 및 필드처리장치 및 지능형아날로그처리장치의 데이터를 처리하는 마이크로프로세서(512), 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어 시스템의 안정적 동작을 도와주는 워치독 타이머(514), 마이크로프로세서(512)의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리(516), 마이크로프로세서(512)와 주변장치와의 데이터 송수신을 담당하는 통신인터페이스(518)를 포함한다. 마이크로프로세서(512)는 타이머, DMA(Direct Memory Access)처리, 인터럽트처리, 이더넷 및 버스 운용 등의 기능을 수행할 수 있다. 워치독 타이머(514)는 어떠한 원인으로 인하여 발생할 수 있는 시스템의 오동작으 로 무한루프를 돌고 있을 때, 시스템이 정해진 시간 이후에 다시 리셋되어 무한루프에서 벗어나도록 한다.

통신인터페이스(518)는 고속 HDLC(High Level Data Link) 통신이 가능하고 멀티드롭 방식이 가능한 직렬 통신포트를 포함하고, 이더넷 통신을 위한 이더넷 통신포트, 광통신을 위한 광통신포트를 포함한다. 또한, VME 버스 인터페이스(519)를 포함하여 VME 버스 제어를 할 수 있다. 통신 인터페이스(518)는 또한 RS-485 통신에 의하고 멀티드롭 방식이 가능한 동기식 직렬 인터페이스 및 비동기 통신기능을 제공하여 외부 장치와의 연결이 가능한 비동기식 직렬 인터페이스를 포함한다. 마스터 모듈에 해당한다.

상기 저속통신모듈(520)은 상위 호스트인 에너지관리시스템(EMS), 원격단말장치(RTU, Remote Terminal Unit) 및 집중감시제어반과의 프로토콜 변환기능을 하는 마이크로프로세서(522), 상위 호스트와의 통신을 담당하는 통신인터페이스(524), 마이크로프로세서(522)의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리(526) 및 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어 시스템의 안정적 동작을 도와주는 워치독 타이머(528)를 포함한다. 상기 주처리유닛(510)에 대한 슬레이브 모듈로 사용된다.

상기 보조전원부는 주전원으로부터 전원을 공급받아 주처리유닛(510) 및 저속통신모듈(520)에 전원을 공급한다.

도 3은 도 1의 필드처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념도이다. 도 3을 참조하면, 필드처리장치(200)는 중앙처리유닛(210), 감시모듈(220), 제어모듈(230) 및 보조전원부(240)를 포함한다.

상기 중앙처리유닛(210)은 데이터를 처리하는 마이크로프로세서(212), 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어주는 워치독 타이머(214), 마이크로프로세서(212)의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리(216), 마이크로프로세서(212)의 데이터 처리의 동기를 위한 실시간 클럭을 제공하는 리얼타임클럭(218), 마이크로프로세서(212)와 주변장치와의 데이터 송수신을 담당하는 통신인터페이스(219)를 포함하고, 입출력 모듈 자동감지 기능을 가진다.

상기 감시모듈(220)은 현장에서 암, 오피알, 트립 데이터를 수신하여 상기 중앙처리유닛(210)으로부터 전송받은 정보에 의하여 상태감시 이벤트를 처리하고 상기 처리결과를 상기 중앙처리유닛(210)으로 전송한다. 중앙처리유닛(210)과는 VME버스 상의 공유메모리를 통하여 연결되고 입력부는 서지에 대한 보호회로 및 디바운스 방지회로를 포함할 수 있다. 기계적 현장접점의 온/오프시에 발생하는 입력신호에는 바운스가 발생한다. 이러한 바운스는 일종의 잡음으로 이를 제거하여 안정적인 이벤트 정보를 읽어들이기 위하여 디바운스 과정이 필요한 것이다.

디바운스 과정은 처음 이벤트 발생이 확인되면, 포인트 설정에서 정하여진 디바운스 시간을 적용하고 이 시간 경과 후에도 이벤트 발생이 유효하면 이벤트 처리 루틴을 수행한다. 디바운스 시간은 4 내지 200ms로 사용자가 설정토록 할 수 있다. 감시모듈(220)의 입력은 상태감시, SOE(Sequence of Event)이고, 입력되는 포인트의 수는 카드당 32포인트로 할 수 있고, 입력신호는 드라이 접속으로 온(ON) 시 DC48V, 5mA 내지 10mA의 범위로 할 수 있다. 또한, 상태를 표시하기 위한 전면 LED, VME 어드레스, 보드 타입을 설정하고, 보드를 리셋하기 위한 운영 스위치, 유지보수를 위한 콘솔 포트를 포함할 수 있다. 감시모듈(220)은 이벤트 발생시 해당 포인트가 SOE로 설정되어 있으면 시간정보를 붙여 이벤트 발생 시간을 중앙처리유닛(210)으로 전송한다.

상기 제어모듈(230)은 상기 감시모듈(220)의 이벤트 처리결과에 따른 중앙처리유닛(210)으로부터 제어 명령을 받아 현장설비를 구동한다. 현장의 각 포인트에서의 암(ARM), 오피알(OPR), 트립(Trip) 등의 제어를 수행한다. 제어는 이원 상태 조작 및 단계별 연속 조작으로 이루어지는데, 먼저 이원 상태 조작은 각 포인트의 동작은 필드처리장치의 포인트 제어신호를 받아 수행되며, 이때 모든 릴레이가 오프된 상태에서 1개의 트립 또는 클로즈(Close) 포인트에 대하여 제어(ARM/Operate)가 이루어진다.

제어동작은 ARM 제어가 이루어진 후에 정상적인 동작 완료가 확인된 후 Operate 동작을 수행하는 방식으로 수행할 수 있다. 그리고 단계별 연속 조작은 이원 상태 조작과 유사하나 제어 행위는 호스트에 의하여 정해진 횟수만큼 연속해서 발생한다. 이를 위하여 포인트 설정 구조체를 사용할 수 있다.

상기 보조전원부(240)는 주전원으로부터 전원을 공급받아 상기 중앙처리유닛(210), 감시모듈(220) 및 제어모듈(230)에 전원을 공급한다.

도 4는 도 1의 지능형 아날로그처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념 도이다. 도 4를 참조하면, 지능형 아날로그처리장치(300)는 정합모듈(310), 신호변환모듈(320), 통신제어모듈(330) 및 보조전원부(340)를 포함한다.

상기 정합모듈(310)은 변류기 및 변압기로부터 전류, 전압 및 전력 신호를 수신하여 상기 신호변환모듈(320)에 맞는 범위로 정합하여 전달한다. 정합모듈(310)은 전류를 정합하기 위한 전류정합모듈, 전압을 정합하기 위한 전압정합모듈 및 전력을 정합하기 위한 전력정합모듈을 포함할 수 있다. 전류정합모듈은 3상 전류를 받아서 신호변환모듈(320)의 처리범위에 맞게 변환하여 신호변환모듈(320)로 전송한다. 신호변환모듈에서는 0 내지 5A의 변류기 신호원을 입력받아 변류기 레벨 다운 트랜스를 이용하여 트랜스 출력단에 0 내지 3V 전압이 출력되도록 설정할 수 있으며, 최대 5A 입력시 출력전압이 3V가 되도록 디바이스 저항을 조정할 수 있다.

전압정합모듈은 3상 전압을 받아서 신호변환모듈(320)의 처리범위에 맞게 변환하여 신호변환모듈(320)로 전송한다. 바람직하게는 0 내지 150V의 변압기 신호원을 입력받아 변압기 레벨 다운 트랜스를 이용하여 트랜스 출력단에 0 내지 3V 전압이 출력되도록 설정하며, 최대 150V 입력시 출력전압이 3V가 되도록 디바이스 저항을 조정할 수 있다.

전력정합모듈은 3상의 전류와 전압을 받아서 신호변환모듈(320)에 맞는 범위로 바꾸어 신호변환모듈(320)로 전달한다. 바람직하게는 0 내지 5A의 변류기 신호원과 0 내지 150V의 변압기 신호원을 입력받아 레벨 다운 트랜스를 이용하여 각 트랜스의 출력단에 0 내지 3V의 전압이 출력되도록 설정하며, 최대 5A, 150V의 전력 입력시 출력전압이 3V가 되도록 디바이스 저항을 조정할 수 있다.

상기 신호변환모듈(320)은 상기 정합모듈(310)에서 정합된 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환한다. 신호변환모듈(320)은 신호변환을 위하여 A/D변환기를 포함하며, 변환 결과를 듀얼포트 램을 통하여 전송한다. 아날로그 회로와 디지털 회로를 전원 분리시 아날로그 회로에 전원을 공급하기 위하여 직류-직류 변환회로를 포함한다. 아날로그 회로와 디지털 회로를 전원분리시 신호를 주고받기 위하여 광커플러 회로를 포함한다. 전력설비로부터 취득한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 호스트로 보고하는데, 입력은 전력설비의 변류기 및 변압기로부터 공급되며 아날로그/디지털 변환기능을 수행한다.

또한, 상기 신호변환모듈(320)은 지능형 계측기능을 수행할 수 있는데, 해당 모듈의 상태를 검사하여 통신제어모듈(330)로 데이터베이스 송수신 메시지가 있으면 데이터베이스를 갱신하고, GPS로부터 받은 시간을 주기적으로 갱신하여 기준시간으로 사용하며, 정보의 송수신은 일반정보와 경보정보로 구분하여 전송하며, 입력 포인트 중에서 전압 및 전류값이 사전에 설정된 한계값 또는 데드밴드 기준을 벗어나는 경우에는 이벤트로 처리하여 상위 시스템에 보고할 수 있다. 신호변환은 전류 및 전력 정합모듈로부터 입력된 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 T/L의 전압, 전류, 유효전력, 무효전력, 주파수, 전력량 및 역률을 계산한다.

정합모듈(310)로부터 입력되는 신호값이 설정된 임의의 값을 초과하는 경우 이를 감지하여 신호 에러로 판정한다. D/L용 신호변환모듈을 포함할 수 있는데, 취득한 변압기 전압 정보를 이용하여 D/L의 전력정보를 계산할 수 있다.

상기 통신제어모듈(330)은 상기 신호변환모듈(320)과 연결되어 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 상기 주처리장치(500)와의 송수신을 담당한다. 입출력 모듈 자동감지 기능을 가질 수 있으며, VME버스를 통하여 주기적으로 입출력 모듈의 삽입 상태, 탈장 상태, 고장 유무 등을 실시간으로 감지하여 상위 호스트에 보고하며, 이들 상태는 유지 보수 통신 포트를 통하여 확인할 수 있다. 모듈의 고장의 종류로는 오프라인, 전원 차단, 메시지 전송실패, SOE 발생, SOE 오버플로우 발생, VME 버스 에러 발생 등이다. 통신제어모듈(330)은 주처리장치와의 통신을 수행하는데, 현장데이터를 얻기 위하여 각 측정 포인트의 변류기나 변압기의 데이터인 아날로그 변환 이벤트를 처리하기 위하여 상한값, 하한값 및 데드밴드를 필요로 한다.

지능형아날로그처리장치(300)는 주처리장치(500)가 이 설정값들을 송신할 경우 주처리장치(500)로부터 설정값들을 수신 받아 관리하는 기능을 가진다. 주처리장치(500)가 지능형아날로그처리장치(300)로부터 얻은 데이터를 처리하기 위하여 지능형 아날로그처리장치(300)의 장치 구성 정보를 미리 알고 있어야 하므로, 지능형 아날로그처리장치(300)는 주처리장치(500)가 요구하는 형식의 장치 구성 정보를 미리 만들어 보관하며, 주처리장치(500)가 장치 구성 정보를 요구할 경우에 이를 주처리장치(500)로 전송하는 기능을 가진다. 주처리장치(500)로부터 정적 데이터인 아날로그 입력, 이진 계수값의 요청이 있을 경우에 신호 변환 모듈(320)로부터 수집된 현장 데이터를 주처리장치(500)가 요구하는 데이터 포맷으로 전송하는 기능을 가진다.

지능형 아날로그처리장치(300)는 주처리장치(500)가 지정하는 아날로그 포인트에 대하여 경보처리를 하는 기능을 가지며, 주처리장치(500)로부터 아날로그 변환 이벤트 요청이 있는 경우에 신호변환모듈(320)로부터 보고된 이벤트 형 데이터를 주처리장치(500)에 전송하는 기능을 수행한다. 지능형 아날로그처리장치(300)에서 아날로그 변환 이벤트를 처리하는 경우 주처리장치(500)와 시간을 동기시켜야 하므로, 주처리장치(500)는 주기적으로 시간동기 요청을 반복한다. 이러한 작업을 통하여 지능형 아날로그처리장치(300)는 주처리장치(500)로부터 수신된 시간 정보를 자체 시계에 기록하는 기능을 수행한다.

주처리장치(500)로부터 수신된 데이터 설정값을 각 신호변환모듈(320)의 종류에 맞도록 구분하여 신호변환모듈(320)별로 데이터베이스화하고 이를 해당하는 신호변환모듈(320)로 전송하는 기능을 수행한다. 각 신호변환모듈(320)을 주기적으로 스캔하여 정적 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 지능형 아날로그처리장치(300)로 전송할 포맷으로 변경하고 데이터베이스화하여 관리하는 기능을 수행한다. 신호변환모듈(320)로부터 보고되는 아날로그 변환 이벤트를 주처리장치(500)로 전송할 포맷으로 변경하여 데이터베이스화하여 관리하는 기능을 수행한다. 각 모듈을 주기적으로 스캔하여 수집된 일반 자료를 주처리장치(500)의 전송 포맷으로 가공하고 이를 데이터베이스화하여 관리하는 기능을 수행한다. 신호변환모듈(320)에서 아날로그 변환 이벤트의 처리를 위하여 주처리장치(500)로부터 전송받은 시간 을 신호변환모듈(320)로 전송하는 기능을 수행한다.

상기 보조전원부(340)는 주전원으로부터 전원을 공급받아 상기 통신제어모듈(330), 신호변환모듈(320) 및 정합모듈(310)에 전원을 공급한다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템의 개략적인 구성을 보여주는 개념도,

도 2는 도 1의 주처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념도,

도 3은 도 1의 필드처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념도, 및

도 4는 도 1의 지능형 아날로그처리장치의 구성을 구체적으로 보여주는 개념도이다.

Claims

명령을 작성하고 수신데이터를 분석하는 서버;

현장에서 암, 오피알 및 트립 데이터를 취득하여 상태처리를 하고 상태처리에 따른 결과에 의하여 현장의 암, 오피알 및 트립 제어를 수행하는 필드처리장치;

현장의 변압기 및 변류기로부터 전류, 전압 및 전력 데이터를 취득하여 이를 처리하고 현장을 감시하는 지능형아날로그처리장치;

상기 필드처리장치 및 상기 지능형아날로그처리장치의 처리결과를 취득하고 상기 서버로부터 전달되는 명령에 따라 상기 처리결과를 해독하며, 시스템 구성장치들을 관리하는 주처리장치; 및

상기 주처리장치와 상기 필드처리장치 및 상기 지능형아날로그처리장치와의 데이터 배분을 담당하는 스위칭허브

를 포함하는 분산망프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템.
제1항에 있어서, 상기 주처리장치는

상기 서버의 명령 데이터 및 상기 필드처리장치 및 상기 지능형아날로그처리장치의 데이터를 처리하는 마이크로프로세서, 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어 시스템의 안정적 동작을 도와주는 워치독 타이머, 상기 마이크로프로세서의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리, 상기 마이크로프로세서와 주변장치와의 데이터 송수신을 담당하는 통신인터페이스를 포함하는 주처리유닛;

상위 호스트인 에너지관리시스템, 원격단말장치 및 집중감시제어반과의 프로토콜 변환기능을 하는 마이크로프로세서, 상기 상위 호스트와의 통신을 담당하는 통신인터페이스, 상기 마이크로프로세서의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리 및 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어 시스템의 안정적 동작을 도와주는 워치독 타이머를 포함하는 저속통신모듈; 및

주전원으로부터 전원을 공급받아 상기 주처리유닛 및 저속통신모듈에 전원을 공급하는 보조전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템.
제2항에 있어서, 상기 필드처리장치는

데이터를 처리하는 마이크로프로세서, 주기적으로 시스템에 리셋을 걸어주는 워치독 타이머, 상기 마이크로프로세서의 데이터 처리를 위한 일시적 또는 장기적 기억공간을 제공하는 메모리, 상기 마이크로프로세서의 데이터 처리의 동기를 위한 실시간 클럭을 제공하는 리얼타임클럭, 상기 마이크로프로세서와 주변장치와의 데이터 송수신을 담당하는 통신인터페이스를 포함하고, 입출력 모듈 자동감지 기능을 가지는 중앙처리유닛;

현장에서 암, 오피알, 트립 데이터를 수신하여 상기 중앙처리유닛으로부터 전송받은 정보에 의하여 상태감시 이벤트를 처리하고 상기 처리결과를 상기 중앙처리유닛으로 전송하는 감시모듈;

상기 감시모듈의 이벤트 처리결과에 따른 중앙처리유닛으로부터 제어 명령을 받아 현장설비를 구동하는 제어모듈; 및

주전원으로부터 전원을 공급받아 상기 중앙처리유닛, 감시모듈 및 제어모듈에 전원을 공급하는 보조전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템.
제3항에 있어서, 상기 지능형 아날로그처리장치는

변류기 및 변압기로부터 전류, 전압 및 전력 신호를 수신하여 상기 신호변환모듈에 맞는 범위로 정합하여 전달하는 정합모듈;

상기 정합모듈에서 정합된 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변환하는 신호변환모듈;

상기 신호변환모듈과 연결되어 상기 변환된 디지털 신호에 대하여 상기 주처리장치와의 송수신을 담당하는 통신제어모듈; 및

주전원으로부터 전원을 공급받아 상기 통신제어모듈, 신호변환모듈 및 정합모듈에 전원을 공급하는 보조전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템.