KR101053181B1 - Ｇｐｓ수신기를 내장한 머징유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛에 관한 것으로서, 특히 전압, 전류 센서로부터 공급되는 계측 데이타를 시간동기정보에 동기시켜 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부의 출력신호를 이더넷을 통해 IED에 전송하는 통신부와, 상기 A/D변환부에 실시간 동기정보를 제공하는 타이머를 포함하여 구성된 머징유닛에 있어서, GPS 안테나를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기를 더 포함하여 구성하므로서, 타이머에서 제공되는 시간동기정보를 1초마다 위성에서 수신되는 국제표준시간정보에 동기시켜 보정함에 따라 머징유닛의 시간동기 오차를 줄여줄 수 있고, 머징유닛이 GPS 수신기를 내장하므로 시각동기용 BNC 케이블의 포설이 필요치 않게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛에 관한 것이다.

머징유닛, GPS, 시간동기, IED, GPS 수신기, 타이머,

Description

ＧＰＳ수신기를 내장한 머징유닛{Merging Unit}

도 1 은 머징유닛이 적용된 변전소 자동화 시스템을 보인 도면.

도 2 는 종래 머징유닛의 구성을 보인 도면.

도 3 은 본 발명의 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛을 보인 도면.

도 4 는 본 발명에서 지피에스 타임펄스를 이용한 시간보정상태를 보인 파형도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 머징유닛, 2: A/D변환부,

3: 통신부, 4: 타이머,

5: GPS수신기, 6: GPS안테나,

본 발명은 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛에 관한 것으로서, 특히 GPS 안테나를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기를 더 포함하여 구성하므로서, 타이머에서 제공되는 시간동 기정보를 1초마다 위성에서 수신되는 국제표준시간정보에 동기시켜 보정함에 따라 머징유닛의 시간동기 오차를 줄여줄 수 있고, 머징유닛이 GPS 수신기를 내장하므로 시각동기용 BNC 케이블의 포설이 필요치 않게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛에 관한 것이다.

변전소 자동화 시스템의 국제표준으로 자리잡고 있는 IEC-61850은 다른 필드버스 통신과 비교해서 프로세서 레벨의 통신까지 정의했다는 것이 큰 차이점이라 할 수 있다.

이러한 변전소 자동화 시스템에는 센서로 부터 계측된 전력계통의 전압과 전류 신호를 통신을 통해서 필요한 IED(Intelligent Electronic Device)에 전달하는 머징유닛(Merging Unit)이 설치된다.

도 1 은 종래의 변전소 자동화 시스템을 도시한 것으로서,

현장기기로서 선로상에 단로기(26), 차단기(27)가 설치되어 있고, 상기 선로를 통해 전류, 전압을 측정하여 머징유닛(24)으로 공급하는 전압센서(20)와 전류센서(21)가 설치된다.

상기 머징유닛(24)은 전압센서(20)와 전류센서(21)에서 감지된 정보를 이더넷 통신망을 통해 IED(Intelligent Electronic Unit)(28)로 공급하게되고, 상기 IED(28)는 머징유닛(24)으로부터 제공된 계측정보를 이용하여 변전소 설비를 보호 및 제어하게 된다.

상기 IED(28)의 제어상태는 상위 시스템인 엔지니어링서버(29) 및 게이트웨이(30)를 통해 SCADA로 전송된다.

도 2 는 변전소 자동화 시스템에 적용된 머징유닛(24)을 도시한 것으로서,

선로로부터 전류를 감지하여 제 1 A/D변환부(22)에 공급하는 전류센서(20)와; 선로로부터 전압을 감지하여 제 2 A/D변환부(23)로 공급하는 전압센서(21)와; 상기 전류센서(20)와 전압센서(21)의 감지정보를 디지탈신호로 변환시키는 제 1 및 제 2 A/D변환부(22)(23)와; 상기 제 1 및 제 2 A/D변환부(22)(23)를 통해 디지탈신호로 입력되는 전류센서(20) 및 전압센서(21)의 감지데이타(전류, 전압)를 이더넷을 통해 그 정보를 필요로하는 IED에 공급하는 머징유닛(24)으로 구성된다.

상기 머징유닛(24)으로는 복수의 전류, 전압센서로부터 감지정보가 입력될 수 있고, 상기 머징유닛(24)은 복수의 전류, 전압센서로부터 입력되는 감지정보를 외부 입력되는 동기신호(External Sync)에 동기시켜 IED로 전송하게 된다.

상기 머징유닛(24)의 통신기반은 이더넷기반의 IEC-61850-9-2 또는 IEC-61850-9-1 프로토콜을 이용한다.

이와같은 머징유닛(24)을 변전소 자동화 시스템에 적용하게 되면 기존의 하드 와이어(Hard-wired)로 연결된 센서를 통신으로 처리할 수 있게되므로 선로를 줄여줄 수 있고 하나의 센서정보를 여러 IED에 전송할 수 있게되어 구성이 유연해지는 효과가 있다.

상기 설명과 같이 하나의 머징유닛(24)은 복수의 IED(28)에 데이타를 전송할 수 있고, 이를 역으로 판단하면 하나의 IED(28)는 다수의 머징유닛(24)으로부터 계측정보를 공급받아 변전소 설비를 보호 및 제어하게된다.

따라서, 머징유닛(24)에서 전송되는 데이타의 시간동기 오차는 매우 정밀하 게 관리되어야 한다.

실질적으로 머징유닛(24) 데이타의 시간동기 오차는 약 4[㎲]이내가 되도록 규정하고 있다.

머징유닛(24)의 데이타 시간동기를 위한 방법으로는 변전소에 한대의 GPS 수신기를 설치하고, 상기 GPS 수신기에서 수신된 국제표준시간정보를 BNC 케이블을 이용하여 각각의 IED에 전송하는 방식을 사용하고 있다.

그러나, 종래기술은 각각의 IED와 GPS 수신기 상호간을 BNC케이블로서 연결해야만 하므로 BNC 케이블의 포설이 번거롭고 케이블의 길이가 길어짐에 따라 신호지연을 보상해주어야만 하는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 전압, 전류 센서로부터 공급되는 계측 데이타를 시간동기정보에 동기시켜 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환부와, 상기 A/D변환부의 출력신호를 이더넷을 통해 IED에 전송하는 통신부와, 상기 A/D변환부에 실시간 동기정보를 제공하는 타이머를 포함하여 구성된 머징유닛에 있어서, GPS 안테나를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기를 더 포함하여 구성하므로서, 타이머에서 제공되는 시간동기정보를 1초마다 위성에서 수신되는 국제표준시간정보에 동기시켜 보정함에 따라 머징유닛의 시간동기 오차를 줄여줄 수 있고, 머징유닛이 GPS 수신기를 내장하므로 시각동기용 BNC 케이블의 포설이 필요치 않게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛을 제공함을 목적으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 3 과 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

상기 도면에 의하면, 목적달성을 위한 본 발명은,

전압, 전류 센서로부터 공급되는 계측 데이타를 시간동기정보에 동기시켜 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환부(2)와, 상기 A/D변환부(2)의 출력신호를 이더넷을 통해 IED에 전송하는 통신부(3)와, 상기 A/D변환부(2)에 실시간 동기정보를 제공하는 타이머(4)를 포함하여 구성된 머징유닛(1)에 있어서,

GPS 안테나(6)를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머(4)의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기(5)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기 GPS 수신기(5)는 1초마다 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머(4)로 공급하고, 타이머(4)는 1초마다 국제표준시간정보에 동기시켜 시간 누적오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 타이머(4)는 32비트 타이머를 적용하여 나노(nano) 섹(sec)의 정밀도를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 3 과 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

전류센서와 전압센서에서 계측된 정보가 A/D변환부(2)에 의해 디지탈데이타로 변환될때, 타이머(4)는 상기 A/D변환부(2)에 시간동기정보를 태그형태로 제공 하고, A/D변환부(2)는 계측정보와 시간동기정보를 함게 디지탈신호로 변환하여 통신부(3)로 공급한다.

상기 통신부(3)는 A/D변환부(2)에서 제공되는 계측정보(시간동기정보포함)를 이더넷을 통해 IED로 전송한다.

이때, 상기 머징유닛(1)에 내장되어 있는 GPS 수신기(5)는 GPS 안테나(6)를 통해 1초마다 국제표준시간정보를 수신하여 리셋정보(시간보정정보)로서 타이머(4)에 공급하고, 상기 타이머(4)는 32비트 타이머로서 GPS 수신기(5)로부터 1초 마다 제공되는 시간보정정보에 의해 리셋되어 정확한 시간동기정보를 A/D변환부(2)로 공급하게 된다.

상기 타이머(4)는 도 4 에 도시된 바와같이 매초마다 GPS 수신기(5)에서 제공되는 50ns(나노섹-nanosec) 이하의 오차를 갖는 타임펄스(Time Pulse)에 의해 동기되므로 매우 정확한 시간동기정보를 A/D변환부(2)에 공급할 수 있게된다.

상기 설명과 같은 본 발명의 머징유닛(1)은 시간동기를 위한 GPS 수신기(5)가 자체적으로 내장되므로 전송데이타의 시간동기를 매우 정밀하게 맞춰줄 수 있음은 물론 BNC 케이블의 포설이 필요치 않게되는 효과를 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 GPS 안테나를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기를 구성한 것으로, 이를 통해 타이머에서 제공되는 시간동기정보를 1초마다 위성에서 수신되는 국제표준시간정보에 동기시켜 보정함에 따라 머징유닛의 시간동기 오차를 줄여 줄 수 있고, 머징유닛이 GPS 수신기를 내장하므로 시각동기용 BNC 케이블의 포설이 필요치 않게되는 효과를 기대할 수 있도록 한 지피에스 수신기를 내장한 머징유닛을 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

1. 전압, 전류 센서로부터 공급되는 계측 데이타를 시간동기정보에 동기시켜 디지탈신호로 변환시키는 A/D변환부, 상기 A/D변환부의 출력신호를 이더넷을 통해 IED에 전송하는 통신부, 상기 A/D변환부에 실시간 동기정보를 제공하는 타이머를 포함하여 구성된 머징유닛에 있어서,

   GPS 안테나를 통해 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머의 시간보정정보로 제공하는 GPS 수신기를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 내장한 머징유닛.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 GPS 수신기는 1초마다 위성으로부터 국제표준시간정보를 수신하여 타이머로 공급하고, 타이머는 1초마다 국제표준시간정보에 동기시켜 시간 누적오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 내장한 머징유닛.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 타이머는 32비트 타이머를 적용하여 나노(nano) 섹(sec)의 정밀도를 갖도록 한 것을 특징으로 하는 GPS 수신기를 내장한 머징유닛.

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