KR101058998B1 - 전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법 - Google Patents

전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은 설정된 시각동기 주기가 되면 우선순위 정보가 포함된 시각 요청데이터를 생성하여 네트워크를 통해 시각동기서버 측으로 전송하는 단계와, 상기 시각동기서버로부터 요청한 시각데이터가 수신되면, 요청한 시각과 현재시각을 이용하여 지연시간을 계산하고, 계산된 지연시간과 미리 계산된 지연 평균시간을 상호 비교하는 단계, 및 상기에서 계산된 지연시간이 평균시간보다 작으면, 지연시간을 보정하여 실제 지연시간을 획득한 후 획득된 실제 지연시간을 수신된 시각정보에 가산하여 로컬시각을 동기화하는 단계를 수행하며, 상기 시각 요청데이터 및 상기 시각데이터는 우선순위 정보를 각각 포함한다.
Figure R1020090044596
보호계전기, IED, 시각, 동기, 지연

Description

전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법{DEVICE AND METHOD FOR SYNCHRONIZING A LOCAL TIME IN ELECTRONIC POWER DEVICES}
본 발명은 전자식 계전계측기들의 시각 동기화시에 시각동기서버로부터 전달되는 시각 데이터의 지연시간을 보정함으로써, 전자식 계전계측기들의 시각 동기화의 정확성을 향상시킬 수 있는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
보호계전기와 같은 지능형 전자장치(Intelligent Electronic Device; IED)와 HMI와 같은 상위 감시반 및 네트워크 장비들은 시각 동기화를 위해 시각동기서버(Simple Network Time Protocol 또는 Network Time Protocol)로부터 시각정보를 받아 내부 장치의 시각정보를 동기화시키고 있다.
그러나, 시각동기서버의 경우 LAN과 같이 작은 네트워크의 시각 동기의 경우 일반적으로 ㎲~㎳ 단위의 정확도를 제공하지만, 네트워크의 부하가 많을 경우에는 초(sec) 단위까지의 시간지연이 발생하기도 한다.
보통, 지능형 전자장치와 네트워크 장비들에 1:1로 GPS 수신기를 직접 연결하기가 비용이나 공간적인 측면에서 어려운 환경에서는, 외부 시각동기서버로부터 현재 시각정보를 통신 데이터로 전송받아 기기들의 시각을 동기화시키게 된다. 이때에는 시각동기서버로부터 시각 데이터를 받는 기기들이 많을수록 전체 시스템의 통신 부하가 증가됨과 아울러 시간 지연도 함께 증가하게 된다.
이와 같이 시간 지연이 발생한 시각정보를 입력받은 기기들은 서로 오차값이 존재하는 시간으로 이벤트나 고장 정보 등의 내부 동작에 기준 시각으로 사용하게 된다. 따라서, 시각동기서버(SNTP, NTP)로부터 정확하게 발생된 시간 데이터에 포함되는 지연시간을 감소시키는 것이 지능형 전자장치 등의 전자식 계전계측기의 운영에 정확성을 제공하게 된다.
도 1은 종래기술에 의한 시각 동기 시스템을 나타낸 구성도로서, 지능형 전자장치들(11~14)과 상위 감시반(40)은 허브(20)와 네트워크(30)를 통해 시각동기서버(50)와 연결이 된다.
지능형 전자장치들(11~14)은 시각동기서버(50)에 현재 시각을 요청하고 시각동기서버(50)로부터 시각정보를 받게 된다. 상기 시각동기서버(50)는 GPS 위성으로부터 정확한 시각정보를 입력받아 시간을 관리하게 된다.
이 통신 방식의 기본은 이더넷(Ethernet)으로 구성된 LAN(Local Area Network)이다. 현재 IEEE 802.3에 표준으로 정의되어 있는 CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 프로토콜을 이용하여 경쟁적으로 통신망에 접근하기 때문에 다수의 지능형 전자장치(11~14)나 상위 감시반(40)이 시각동기서 버(50)와 통신하는 과정에서 소정의 지연시간이 발생하게 된다.
이러한 지연시간은 통신 교환량이 증가하여 트래픽이 늘어날 때, 더욱 크게 발생하게 되고, 심한 경우 시각동기서버(50)는 시각정보 요청에 응답하지 못하는 경우도 발생하게 된다.
도 2는 종래기술에 의한 다른 시각동기 시스템을 나타낸 구성도이다.
상기 도 1과 같은 시스템에서는 시각 동기를 필요로 하는 장치들(11~14)이 시각동기서버(50)로부터 시각 데이터를 전송받는데 따른 지연시간이 포함되게 된다. LAN과 같이 작은 네트워크(30)의 시각 동기의 경우 일반적으로 msec 단위의 정확도를 제공하지만, 네트워크의 부하가 많을 경우에는 초(sec) 단위까지의 시간지연이 발생하기도 한다.
이러한 큰 지연시간은 정확한 시간 데이터를 필요로 하는 지능형 전자장치들(11~14)에게는 적합하지 않기에 시각동기서버(50)로부터 시각정보를 받지 않고, 지능형 전자장치와 GPS 인공위성 간에 일대일 통신으로 시각정보를 받는 경우 수㎲~1㎳ 내로 오차를 제한할 수 있다.
하지만, 이러한 경우에 지능형 전자장치의 수만큼 고가의 GPS 수신기를 필요로 하기 때문에 전체 시스템 구성에 소요되는 비용이 상당히 증가하게 된다.
종래의 도 1과 같은 구성이나 도 2의 지능형 전자장치(11~14)와 GPS 인공위성과 일대일로 연결하는 방식이 각각의 단점을 가지고 있어, 보완책으로 GPS 분배기(5)를 적용하여 시스템을 구성하는 경우가 있을 수 있다.
즉, GPS 분배기(5)는 한 개의 GPS 수신기(1)를 통해 시각정보를 입력받고, GPS 분배기(5)는 다른 지능형 전자장치(11~14)에게 직접 시각정보를 전달해 주었다. 이런 경우에는 도 1에서 발생되는 시간 지연에 비해 크게 감소한 지연시간을 갖게 되고, 도 2의 일대일에서 발생되는 고가의 비용 부담도 줄이게 된다.
하지만, 이 경우에도 GPS 분배기(5)에서 허용되는 지능형 전자장치들(11~14)의 연결 포트의 수에 제한이 있게 된다.
일반적으로 통신 시스템에 연결된 다수개의 지능형 전자장치(11~14)나 상위 감시반(40) 등의 전자식 계전계측기들은 시간관련된 기능을 위해 시스템 전체가 동일한 기준 시각을 사용하여야 한다. 종래에는 도 1처럼 기준 시각을 위해 시각동기서버(50), 즉 SNTP/NTP을 이용하여 전체 네트워크에 연결된 지능형 전자장치들(11~14)에 시각정보를 전송하는 방법이나 도 2처럼 고가의 GPS 수신기(1)를 일대일로 연결하는 방법이나 GPS 분배기(5)를 이용하여 시간 지연을 줄이기 위해 고가의 시스템 구성을 적용한 방법이 적용되고 있다.
도 1에서 지능형 전자장치(11~14)와 상위 감시반(40)은 각각 시각동기서버(50)로 시각데이터를 요청하게 된다. 이때 동적으로 네트워크 상황에 따라 시각동기서버(50)에 시각 요청 신호를 보내고, 시각동기서버(50)가 시각 응답신호를 보내는 동안 다른 장치들은 대기하게 된다.
이때 네트워크에서는 이 신호를 처리하기 위한 처리지연과 전달지연 및 대기지연 등이 발생하게 된다. 따라서, 지능형 전자장치가 입력받는 시각데이터는 이러한 지연시간을 포함하게 되고, 최소 수㎲에서 sec까지 지연시간을 포함하게 된다.
이러한 지연시간이 포함된 시각데이터를 기준으로 지능형 전자장치들의 시각 동기가 맞추어진다면 전체 시스템의 정확도는 떨어지게 된다. 이러한 경우 다수의 지능형 전자장치는 각각의 지능형 전자장치마다 이벤트를 기록하게 되는데, 지능형 전자장치 간의 정확한 시각 동기가 되지 않아 순차적으로 발생된 사고 및 경보 상황에 대해 신속한 분석을 어렵게 한다.
또한, 다수의 지능형 전자장치가 1개 또는 2개의 시각동기서버로부터 주기적 혹은 비주기적으로 시각정보를 받는 경우에 지연시간은 더욱 커지게 되고, 이로 인한 지능형 전자장치들의 시각 오차는 전체 시스템의 안정성 및 효율성에도 영향을 주게 된다.
본 발명은 보호계전기와 같은 전자식 계전계측기들의 시각 동기화시에 시각동기서버로부터 전달되는 시각데이터의 지연시간을 보정함으로써, 전자식 계전계측기들의 시각 동기화의 정확성을 향상시킬 수 있는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 전자식 계전계측기와 시각동기서버 간에 송수신되는 데이터에 우선순위 정보를 삽입하여 네트워크상에서 최우선적으로 처리되도록 함으로써, 데이터의 처리지연과 대기지연을 최소화하여 시각동기의 정확성을 향상시킬 수 있는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 수단은, 수집된 전력관련 데이터와 시각동기 주기 정보 및 시각정보 전달 지연과 관련된 계산된 지연 평균시간이 저장된 메모리; 미리 설정된 시각동기 주기가 되면 시각 요청데이터를 생성하여 시각동기서버 측으로 전송하는 시각정보요청부; 상기 시각동기서버로부터 요청한 시각데이터가 수신되면 시각데이터의 지연시간을 계산하고 계산된 지연시간이 미리 계산된 평균시간을 초과하는지를 판단하는 전달지연계산부; 및 상기 계산된 지연시간이 평균시간보다 작을 경우 시각동기서버로부터 전송된 시각데이터에 보정된 실제 지연시간을 가산하여 로컬시각을 동기화시키는 시각동기부;를 포함하고, 상기 시각정보요청부에서 생성되는 요청데이터는 우선순위 정보와 요청 시각 및 시각요청 메시지를 포함하고, 상기 시각동기서버에서 생성되는 시각데이터는 우선순위 정보와 요청 시각 및 시각정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 전달지연계산부는 계산된 지연시간을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 메모리에 갱신 저장하는 것을 특징으로 하고, 상기 시각동기부는 계산된 지연시간을 2로 나누어 보정된 실제 지연시간을 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 전달지연계산부는, 상기 시각데이터에 포함된 요청 시각과 현재시각을 이용하여 지연시간을 구하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 방법은, 설정된 시각동기 주기가 되면 우선순위 정보가 포함된 시각 요청데이터를 생성하여 네트워크를 통해 시각동기서버 측으로 전송하는 단계; 상기 시각동기서버로부터 요청한 시각데이터가 수신되면, 요청한 시각과 현재시각을 이용하여 지연시간을 계산하고, 계산된 지연시간과 미리 계산된 지연 평균시간을 상호 비교하는 단계; 상기에서 계산된 지연시간이 평균시간보다 작으면, 지연시간을 보정하여 실제 지연시간을 획득한 후 획득된 실제 지연시간을 수신된 시각정보에 가산하여 로컬시각을 동기화하는 단계;를 수행하고, 상기 시각 요청데이터 및 상기 시각데이터는 우선순위 정보를 각각 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 요청데이터 및 시각데이터에 우선순위 정보가 포함되어 있을 경우 네트워크는 처리 대기 중인 다른 데이터보다 최우선적으로 처리하는 것을 특징으로 하고, 실제 지연시간은 계산된 지연시간을 2로 나눈 값인 것을 특징으로 한다.
상기 계산된 지연시간을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 지연 평균시간은 일정 횟수 또는 일수를 기준으로 누적된 시간인 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 지능형 전자장치와 시각동기서버 간에 송수신되는 데이터들이 네트워크를 통해 전송될 때, 데이터의 우선순위를 높이는 정보를 데이터에 삽입함으로써, 네트워크상에서 처리지연 및 대기지연 시간을 최대 한 줄여 시각동기의 정확성을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한, 네트워크 상태에 따라 상시 변동되는 지연 요소들을 지속적으로 입수하여 내부 알고리즘으로 계산된 지연시간을 이용하여 실제 지연시간을 계산한 후 시각동기서버로부터 전송된 시각정보에 실제 지연시간을 보상하여 동기화함으로써, 오차시간이 최소화된 시각 동기화를 가능하게 하는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지능형 전자장치의 시각동기 시스템을 나타낸 구성도로서, 다수의 지능형 전자장치(100a~100n)와 허브(200) 및 시각동기서버(400)를 포함하여 이루어져 있다.
상기 지능형 전자장치(100a~100n)는 메모리(110)와 키입력부(120), 표시부(130), 통신트랜시버(140) 및 제어부(150) 등을 포함하여 이루어져 있다. 그리고, 본 발명에 기재된 지능형 전자장치(IED; Intelligent Electronic Device)는 보호계전기를 의미하며, 전자식 계전계측기는 지능형 전자장치(IED)와 각종 디지털 계측기(Phasor Information Unit 등)를 포함할 수 있다.
메모리(110)는 지능형 전자장치(100a)에서 수집한 전력관련 데이터와 시각동기 주기와 같은 각종 설정 데이터 및 시각정보 전달 지연과 관련된 지연 평균시간 등의 정보가 저장되어 있다.
키입력부(120)는 사용자로부터 시각동기 주기 등의 각종 설정 명령을 입력받도록 구성되어 있다.
표시부(130)는 소정의 제어신호에 따라 메모리(110)에 저장된 각종 데이터를 디스플레이하는 LCD로 구성되어 있다.
통신트랜시버(140)는 물리층 또는 물리층과 링크층을 담당하는 장치로 통신네트워크상의 통신 송수신 데이터를 제어부(150)에 연결시켜 주는 MAC컨트롤러 및 링크연결부 등을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 통신트랜시버(140)는 이더넷뿐만 아니라 RS-485, RS-232, USB, CAN 등의 물리층과 링크층에도 적용될 수 있다.
타이머(160)는 외부 시각정보에 따라 동기화될 수 있으며, 모든 이벤트에 대한 기준시각을 제공하는 시각발생기이다.
제어부(150)는 상기 제반 장치들의 작동을 제어하게 되는 데, 미리 설정된 시각동기 주기가 되면 시각동기서버(400)에 시각데이터를 요청하고, 시각동기서버(400)로부터 수신된 시각데이터와 계산된 지연시간을 이용하여 타이머(160)의 시각을 시각동기서버(400)의 시각과 동기화시키도록 구성되어 있다.
상기에서 제어부(150)는 시각정보요청부(151)와 전달지연계산부(153) 및 시각동기부(155) 등을 포함하여 구성하고 있는 데, 시각정보요청부(151)는 미리 설정된 시각동기 주기가 되면 시각 요청데이터를 생성하되 생성된 요청데이터에 우선순위 정보를 삽입하여 통신트랜시버(140)를 통해 시각동기서버(400) 측으로 전송하도록 구성되어 있다. 상기에서 시각 요청데이터에 우선순위 정보를 삽입하는 이유는 허브(200) 등의 네트워크 장비에서 요청데이터를 우선적으로 처리하도록 하여 처리 시간과 대기시간을 최소화하기 위함이다.
상기 전달지연계산부(153)는 시각동기서버(400)로부터 요청한 시각데이터가 수신되면 시각데이터의 총 지연시간을 계산하고 계산된 총 지연시간이 미리 계산된 평균시간을 초과하는지를 판단하도록 구성되어 있다. 여기서, 전달지연계산부(153)는 계산된 총 지연시간을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 메모리(110)에 갱신 저장하게 된다. 상기에서 지연 평균시간의 계산을 위해 지연시간을 무한정 누적하는 것은 메모리(110)나 연산 프로세스 측면에서 바람직하지 않고, 횟수 또는 일수를 기준으로 누적된 최신 정보를 이용하여 평균시간을 구하는 것이 바람직하다.
상기 시각동기부(155)는 계산된 총 지연시간이 평균시간보다 작을 경우 시각동기서버(400)로부터 전송된 시각데이터에 보정된 지연시간을 가산하여 타이머(160)의 시각을 동기화하도록 구성되어 있다. 여기서, 보정된 지연시간은 총 지연시간을 통상 2로 나눈값인데, 이는 총 지연시간의 경우 지능형 전자장치(100a)와 시각동기서버(400) 간의 왕복에 소요된 시간이지만, 실제 지연시간은 시각동기서버(400)에서 발생된 시각정보가 지능형 전자장치(100a)에 도달되는 데에 소요된 시간이기 때문이다.
한편, 허브(200)는 다수의 지능형 전자장치(100a~100n)와 케이블을 통해 연결되어 네트워크(300)와 연결하며, 근거리의 다른 네트워크 또는 라우터 등의 네트워크 장비와 연결되어 네트워크 상태 점검, 신호 증폭 및 각 노드에서 전송된 데이터의 수신노드의 주소를 판독하여 수신 노드로 데이터를 전송하도록 구성되어 있 다.
여기에서, 허브(200)는 도 4와 같이 구성되어 있는 데, 즉 수신된 데이터를 수신노드의 주소에 따라 전송할 뿐만 아니라 수신된 데이터의 프레임을 파싱하여 우선순위 정보의 존재 여부를 확인하는 우선순위확인부(210)와, 상기 수신된 데이터에 우선순위 정보가 삽입되어 있을 경우 처리순서를 최우선으로 변경하는 출력변경부(230)를 포함하고 있다.
즉, 허브(200)는 지능형 전자장치(100a)로부터 우선순위 정보가 삽입된 시각 요청데이터가 입력되면 처리 대기 중인 다른 데이터보다 빨리 처리하게 된다. 예컨대, 허브(200)는 입력된 데이터를 순차적으로 처리하게 되는 데, 2번째(2th) 데이터와 3번째(3th) 데이터 및 4번째(4th) 데이터가 대기 중일 때 우선순위 정보가 삽입된 5번째(5th) 데이터가 수신되면, 2번째(2th) 데이터를 처리 및 출력하는 것이 아니라 5번째(5th) 데이터를 최우선하여 처리 및 출력하게 된다. 이에 따라 시각 요청데이터의 처리 및 대기시간을 최소화할 수 있다.
시각동기서버(400)는 GPS 인공위성으로부터 시각정보를 수신받아 시각정보를 동기화하게 되며, 외부로부터 시각정보 요청시 현재 시각정보에 우선순위 정보를 포함하여 해당 장치로 전송하도록 구성되어 있다. 따라서, 우선순위 정보가 삽입된 시각데이터는 네트워크(300)와 허브(200)를 통해 해당 지능형 전자장치(100a)로 처리 및 대기시간이 최소화된 상태에서 전달되게 된다.
일반적으로, 도 3에서 지능형 전자장치들(100a~100n)은 각각 시각동기서버(400)로 시각데이터를 요청하게 되는 데, 시각동기서버(400)가 해당 장치로 시각 데이터를 응답하는 동안 다른 장치들은 대기하게 된다.
이때 네트워크(300)에서의 데이터의 지연 요소를 보면, 데이터 처리에 의한 처리지연과 전달지연 및 전송 노드의 버퍼링에 의한 대기지연 등의 3가지 지연이 있다. 상기 처리지연은 허브(200)와 같은 네트워크 장비와 각 장치에서 데이터를 받은 후 정보를 처리하기 위한 시간이고, 전달지연은 송수신 노드 간의 거리가 증가함에 따라 일정하게 증가하는 지연이다. 이 두 가지 지연은 전체 소요되는 지연시간의 일정한 부분을 차지하며 그 값은 데이터의 전송 경로가 변하지 않은 상황에서는 일정하게 유지된다. 처리지연 및 전달지연과는 달리 전송 노드의 버퍼링에 의한 대기지연(queueing delay)은 네트워크의 상태에 따라 역동적으로 변하게 된다. 네트워크의 상태가 좋을 경우 망 장비의 대기지연이 거의 없는데 비해 네트워크가 체증 상태일 경우 대기지연 값이 크게 증가하게 된다.
각 지능형 전자장치(100a~100n)의 대기지연은 데이터이 가지는 우선순위와 지능형 전자장치들(100a~100n)로부터 유입되는 데이터량에 의해 결정된다. 단일 네트워크로 구성되어 통신을 하게 되는 경우 데이터량이 적으면 해당 포트로 향하는 모든 데이터의 대기지연은 작고, 데이터량이 증가함에 따라 통신의 대기지연은 증가하게 된다. 예를 들어, 도 3의 허브(200)와 네트워크(300; 이더넷) 및 시각동기서버(400) 등의 모든 장치들은 고속으로 통신하는 과정에서도 대기지연을 상시 갖게 된다.
즉, 지능형 전자장치들(100a~100n)은 시각동기서버(400)로 시각정보를 요청하게 되는데, 이 요청데이터는 허브(200)에 입수되어 대기지연과 처리지연이 발생 하게 되고, 시각동기서버(400)로 전송시에 다시 전달지연이 발생하게 된다. 상기 요청에 따라 시각동기서버(400)에서 시각정보를 해당 지능형 전자장치로 전송시에 다시 대기지연과 처리지연 및 전달지연이 발생하고, 허브(200)에서는 이 신호를 처리하기 위한 처리지연과 대기지연이 발생하게 된다.
이에 따라, 해당 지능형 전자장치가 수신하는 시각정보는 이러한 지연시간, 즉 오차시간을 포함하게 되고, 상기 지연시간은 최소 수㎲에서 sec까지의 지연시간을 갖게 된다. 이러한 지연시간이 포함된 시각정보를 기준으로 지능형 전자장치들(100a~100n)의 시간동기가 맞추어진다면 전체 시스템의 정확도는 떨어질 수밖에 없는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 지능형 전자장치들(100a~100n)의 운영에 기준이 되는 시각정보의 전송에 발생되는 지연시간을 줄이기 위해 요청데이터 및 시각데이터에 우선순위 정보를 삽입하여 처리지연과 대기지연을 감소시키고, 동적으로 변동되는 지연시간을 주기적으로 체크하여 시각정보서버(400)로부터 전송된 시각데이터에서 지연시간을 보정하는 알고리즘을 적용하여 전체 시스템의 시각동기의 정확성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 지능형 전자장치의 시각동기화 과정을 나타낸 절차도로서, 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다.
먼저, 특정 지능형 전자장치(110a)의 제어부(150)는 메모리(110)에 미리 설정된 시각동기 주기가 되면 시각정보요청부(151)는 시각 요청데이터를 생성하되 생성된 요청데이터에 우선순위 정보를 삽입하여 통신트랜시버(140)를 통해 시각동기 서버(400) 측으로 전송한다(S1, S2). 상기 요청데이터는 도 6a와 같이 송신노드(지능형 전자장치)의 주소와 수신노드(시각동기서버)의 주소, 우선순위 정보, 요청 시각 및 시각요청 메시지 등을 포함하여 구성되어 있다.
이에 따라 허브(200)는 지능형 전자장치(100a)로부터 우선순위 정보가 삽입된 시각 요청데이터가 입력되면 처리 대기 중인 다른 데이터보다 최우선으로 처리하여 네트워크(300)를 통해 시각동기서버(400)로 전송하게 된다(S3, S4). 예컨대, 허브(200)는 도 4와 같이 2번째 데이터와 3번째 데이터 및 4번째 데이터가 대기 중일 때 우선순위 정보가 삽입된 5번째 데이터가 수신되면, 2번째 데이터를 처리 및 출력하는 것이 아니라 5번째 데이터를 최우선하여 처리 및 출력한다. 이에 따라 시각 요청데이터의 처리 및 대기시간을 최소화할 수 있다.
시각동기서버(400)는 네트워크(300)를 통해 지능형 전자장치(100a)의 시각 요청데이터가 수신되면, GPS 시각과 동기화된 시각정보와 우선순위 정보가 포함된 시각데이터를 생성하여 네트워크(300)를 통해 허브(200)로 전송하게 된다(S5, S6).
따라서, 도 6b와 같이 우선순위 정보가 삽입된 시각데이터는 네트워크(300)와 허브(200)를 통해 해당 지능형 전자장치(100a)로 처리 및 대기시간이 최소화된 상태에서 전달되게 된다(S7, S8). 상기 시각데이터에는 송신노드(시각동기서버)의 주소와 수신노드(지능형 전자장치)의 주소, 우선순위 정보, 요청 시각 및 시각정보가 포함되어 있다.
지능형 전자장치(100a)는 시각동기서버(400)로부터 시각데이터가 수신되면(S9), 전달지연계산부(153)는 시각데이터에 포함된 요청 시각과 시각데이터가 수 신된 현재 시각을 이용하여 지연시간을 계산하고, 계산된 지연시간과 메모리에 저장된 지연 평균시간을 상호 비교하여 지연시간이 평균시간보다 작은지를 판단하게 된다(S10). 상기 지연 평균시간은 미리 계산되어 저장된 값이다.
상기에서 계산된 지연시간이 평균시간보다 작으면, 시각동기부(155)는 지연시간을 보정하여 실제 지연시간을 획득한 후 획득된 실제 지연시간을 수신된 시각정보에 가산하여 지능형 전자장치(100a)의 로컬시각을 동기화시키게 된다(S11).
여기에서, 총 지연시간(DTtotal)은 도 7과 같이 Time1 + Time2 + Time3 + Time4로 이루어질 수 있다. 이와 같은 총 지연시간(DTtotal)은 네트워크의 트래픽이나 상태에 따라 항상 변하는 값이다.
하지만, 실제 지연시간(DTreal)은 시각동기서버(400)에서 발생된 시각데이터가 해당 지능형 전자장치(100a)로 전송되는 Time3 + Time4에 해당되는 시간이므로, 지연시간(DTtotal)을 실제 지연시간(DTreal)으로 보정(예컨대,
Figure 112009030585734-pat00001
)한 후 이를 시각동기서버(400)로부터 전송된 시각정보와 가산하면 오차가 거의 없는 시각 동기화가 가능하다.
이어, 전달지연계산부(153)는 계산된 지연시간(DTreal)을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 메모리(110)에 갱신 저장하게 된다(S12). 상기에서 지연 평균시간의 계산을 위해 지연시간을 무한정 누적하는 것은 메모리(110)나 연산 측면에서 바람직하지 않고, 횟수 또는 일수를 기준으로 누적된 최 신 정보를 이용하여 평균시간을 구하는 것이 바람직하다.
한편, 상기에서 계산된 지연시간이 평균시간을 초과할 경우에는 시각동기부(155)는 시각동기서버(400)로부터 전송된 시각정보를 동기화에 이용하지 않고 버린다. 이어, 제어부(150)의 시각정보요청부(151)는 다시 시각 요청데이터를 생성하여 시각동기서버(400)로 전송하는 과정을 반복 수행한다. 여기에서, 계산된 지연시간이 평균시간을 초과할 경우 바로 시각데이터를 재요청할 수도 있으나, 다음 동기 주기까지 대기하도록 설정할 수도 있다.
상기와 같이 지능형 전자장치(100a)와 시각동기서버(400) 간에 송수신되는 데이터들이 네트워크 장비(예를 들면 허브를 통해 전송될 때, 데이터의 우선순위를 높이는 정보를 데이터에 삽입하여 네트워크상에서 처리지연 및 대기지연 시간을 최대한 줄이도록 하여 시각동기의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 네트워크 상태에 따라 상시 변동되는 지연 요소들을 지속적으로 입수하여 내부 알고리즘으로 계산된 지연시간을 이용하여 실제 지연시간을 계산한 후 시각동기서버(400)로부터 전송된 시각정보에 실제 지연시간을 보상함으로써, 오차시간이 최소화된 시각 동기화를 가능하게 한다.
상기의 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이다. 그러므로, 이러한 수정, 변경 및 부가는 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 의한 시각 동기 시스템을 각각 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지능형 전자장치의 시각동기 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 의한 네트워크 장비의 시각관련 데이터의 처리 예를 보인 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 지능형 전자장치의 시각동기화 과정을 나타낸 절차도이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 의한 시각 요청데이터 및 시각데이터를 각각 나타낸 데이터 포맷이다.
도 7은 본 발명에 의한 지연시간 계산을 위해 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100a~100n: 지능형 전자장치 110: 메모리
150: 제어부 151: 시각정보요청부
153: 전달지연계산부 155: 시각동기부
200: 허브 300: 네트워크(이더넷)
400: 시각동기서버

Claims (13)

  1. 수집된 전력관련 데이터와 시각동기 주기 정보 및 시각정보 전달 지연과 관련된 계산된 지연 평균시간이 저장된 메모리;
    미리 설정된 시각동기 주기가 되면 시각 요청데이터를 생성하여 시각동기서버 측으로 전송하는 시각정보요청부;
    상기 시각동기서버로부터 요청한 시각데이터가 수신되면 시각데이터의 지연시간을 계산하고 계산된 지연시간이 미리 계산된 평균시간을 초과하는지를 판단하는 전달지연계산부; 및
    상기 계산된 지연시간이 평균시간보다 작을 경우 시각동기서버로부터 전송된 시각데이터에 보정된 실제 지연시간을 가산하여 로컬시각을 동기화시키는 시각동기부;를 포함하고,
    상기 시각정보요청부에서 생성되는 시각 요청데이터는 우선순위 정보와 요청 시각 및 시각요청 메시지를 포함하고, 상기 시각동기서버에서 생성되는 시각데이터는 우선순위 정보와 요청 시각 및 시각정보를 포함하는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달지연계산부는 계산된 지연시간을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 메모리에 갱신 저장하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 시각동기부는 계산된 지연시간을 2로 나누어 보정된 실제 지연시간을 구하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전달지연계산부는, 상기 시각데이터에 포함된 요청 시각과 시각데이터가 수신된 현재시각을 이용하여 지연시간을 구하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 장치.
  6. 설정된 시각동기 주기가 되면 시각 요청데이터를 생성하여 네트워크를 통해 시각동기서버 측으로 전송하는 단계;
    상기 시각동기서버로부터 요청한 시각데이터가 수신되면 지연시간을 계산하고, 계산된 지연시간과 미리 계산된 지연 평균시간을 상호 비교하는 단계; 및
    상기에서 계산된 지연시간이 평균시간보다 작으면, 지연시간을 보정하여 실제 지연시간을 획득한 후 획득된 실제 지연시간을 수신된 시각정보에 가산하여 로컬시각을 동기화하는 단계;를 포함하고,
    상기 시각 요청데이터 및 시각데이터는 우선순위 정보를 각각 포함하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  7. 삭제
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 요청데이터 및 시각데이터에 우선순위 정보가 포함되어 있을 경우 네트워크는 처리 대기 중인 다른 데이터보다 최우선적으로 처리하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 지연시간은 요청데이터를 전송한 요청 시각과 요청된 시각데이터가 수 신된 현재 시각을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    실제 지연시간은 계산된 지연시간을 2로 나눈 값인 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 계산된 지연시간을 이전의 지연시간에 누적하여 다시 지연 평균시간을 계산하여 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 지연 평균시간은 일정 횟수 또는 일수를 기준으로 누적된 시간인 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기에서 계산된 지연시간이 평균시간을 초과할 경우에는 시각동기서버로부터 전송된 시각데이터를 동기화에 이용하지 않고, 다시 시각 요청데이터를 생성하여 시각동기서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 전자식 계전계측기의 시각동기 방법.
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