KR101122941B1 - Ｉｅｅｅ ｃ37. 94 기반 계통보호 전송 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트그리드 인프라 구축을 위한 국제표준 디지털 변전소 자동화 계획에 따라 모든 전송매체를 광케이블로 적용하여 디지털 신호를 전송하도록 됨에 따라 154kV 및 345kV T/L의 지락, 단선 시 고장파급을 방지하기 위한 IEEE C37.94 광 기반 계통보호 전송 시스템(PITR)이 제시된다. 제시된 IEEE C37.94 광 기반 계통보호 전송 시스템은 LAN 선로 및 RS-232C 선로를 통해 EMS 기능을 제공하고, Master 모드 및 Slave 모드를 포함하는 운영상태를 감시하고, 계통보호 전송 시스템 자체 운영상태 및 대국 계통보호 전송 시스템의 운영상태를 감시하는 주 운영 유니트(MOU); 시스템 기준 클럭을 발생하고 외부 및 수신 종속 클럭을 처리하는 클럭 유니트(CKU); E1 데이터 송수신하고, 보호배전반 신호를 채널에 실어서 초고속통신망을 통하여 대국에 전송하는 인터페이스 유니트(EIU); 대국간 시험을 할 때 사용할 수 있도록 직통전화 기능을 수행하는 가입자 트렁크 유니트(STU); 배전반과 송전선로 보호 정보를 인터페이스하고 CKU와 EIU를 통해 대국으로 전송하는 C37.94 인터페이스 유니트(CIU); 및 송전선로의 Trip 발생 여부를 상시 감시하고, 대국 측 통신 상태를 모니터링하는 C37.94 모니터링 유니트(CMU)를 포함한다.

Description

ＩＥＥＥ Ｃ37. 94 기반 계통보호 전송 시스템{(Protective Information Transmitter and Receiver) system based IEEE C37. 94}
본 발명은 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부의 잡음, 낙뢰 등에 의한 오동작 발생을 방지하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템에 관한 것이다.
계통보호 전송 시스템(PITR; Protective Information Transmitter & Receiver)은 보호계전기간 신속한 정보교환을 위하여 사용된다. 한전의 계통보호 전송 시스템은 과거 PLC(Power Line Carrier)로부터 시작하여 A/T(Audio Tone)를 거쳐서 현재는 계통보호 전송 시스템인 계통보호 전송 시스템(Protective Information Transmitter & Receiver)을 주로 사용하고 있다.
기존에 운영하고 있는 계통보호 전송 시스템은 1980～1990년도에 C/R, Audio Tone 방식 등 아날로그 기술을 활용한 전송장치가 주류를 이루었고 현재 운영하고 있는 계통보호 전송 시스템 시스템은 2000년대 초반 개발된 제품으로 기능이 구식화 되었다. 그에 따라, 국제 표준을 적용하여 기능을 획기적으로 개선할 필요성이 대두되었다. 또한, 변전소가 디지털화 자동화하기 위한 시범사업이 충주시 154kV 풍동변전소 4개 T/L에 추진됨에 따라 국제표준 디지털 변전시스템과 연계하기 위해 계통보호 전송 시스템도 광기반의 시스템으로 고안할 필요성이 대두되었다.
종래에는 보호배전반의 송전선로의 단선 등 고장 신호를 PCM케이블을 이용한 ITU-7 G703 64kbps 전송방식을 적용하여 계통보호 전송 시스템간에 인터페이스 하였으나, 본 발명의 광 기반 (IEE C37.94 64kbps X 12) 계통보호 전송 시스템은 보호배전반과 광케이블로 연결되고 광신호로 인터페이스하기 위해 계통보호 전송 시스템 시스템의 광 인터페이스 유니트(CIU)를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 종래에는 계통보호 전송 시스템 시스템의 전송모듈 TIU 1.544Mbps에서 2.048Mbps의 속도를 제공하는 이더넷 인터페이스 모듈로 변경 적용되는 계통보호 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
IEEE C37.94기반 계통보호 전송 시스템은 전력회사에서만 사용되는 특화된 시스템이기 때문에 시중에 상용화된 제품이 전무하며 기존 방식의 제품은 10년 이상 사용하고 있는 실정이다. 따라서, 본 발명에서는 변전소 자동화에 따라 디지털 보호배전반이 도입됨으로써 계통보호 전송 시스템도 보호배전반과 광 기반으로 인터페이스하고 대국으로 송변전선로 보호정보를 전송할 수 있도록 하는 계통보호 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 계통보호 전송 시스템은 IEEE C37.94 광 표준을 적용하여 CIU, CMU, MOU, CKU, EIU 모듈을 자체 고안하여 시스템을 구현하였다. 본 고안된 시스템은 154kV 풍동변전소에 금년 9월에 시범사업을 통하여 시설하고 2011년부터 전국적으로 확대 보급할 계획이다.
본 발명품인 광 기반으로 해서 고안된 계통보호 전송 시스템은 송전선로 양단 변전소에 시설되고 보호배전반간 송전선로 보호신호를 전송하는 기능을 가지고 있으며, 전력계통 고장시의 서지 등 전기적 악조건에서도 계통보호 신호를 에러 없이 정확히 전송하는 고수준의 신뢰성과 다양한 기능을 보유한 전력회사에 특화된 계통보호 전송 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템은, LAN 선로 및 RS-232C 선로를 통해 EMS 기능을 제공하고, Master 모드 및 Slave 모드를 포함하는 운영상태를 감시하고, 계통보호 전송 시스템 자체 운영상태 및 대국 계통보호 전송 시스템의 운영상태를 감시하는 주 운영 유니트(MOU); 시스템 기준 클럭을 발생하고 외부 및 수신 종속 클럭을 처리하는 클럭 유니트(CKU); E1 데이터 송수신하고, 보호배전반 신호를 채널에 실어서 초고속통신망을 통하여 대국에 전송하는 인터페이스 유니트(EIU); 대국간 시험을 할 때 사용할 수 있도록 직통전화 기능을 수행하는 가입자 트렁크 유니트(STU); 배전반과 송전선로 보호 정보를 인터페이스하고 CKU와 EIU를 통해 대국으로 전송하는 C37.94 인터페이스 유니트(CIU); 및 송전선로의 Trip 발생 여부를 상시 감시하고, 대국 측 통신 상태를 모니터링하는 C37.94 모니터링 유니트(CMU)를 포함한다.
주 운영 유니트는, LAN 선로 및 RS-232 선로를 통해 EMS 기능을 지원하고, GPS 장치로부터 시간정보를 수신하고, PDP의 전원정보를 감시하여 보고하는 RS-232 Drive; 각 신호계위에 따른 필요한 정보를 누적하여 저장하고, 운영자에 의하여 프로비전된 정보를 비휘발성 메모리에 저장하여 전원의 단절시에도 정보가 손실되지 않도록 하는 Memory; 초기 부팅시의 메모리 시험 및 자체 진단기능을 수행하고, WDT(Watch Dog Timer)에 의한 장애 시 복구기능을 수행하고, 셀프에 실장된 유니트들에 대한 장애를 감시하여 장애발생시 절체를 수행하는 U-processor; 각 유니트의 성능 정보를 수집하고 셀프에 실장된 각 유니트의 상태를 수집하여 U-processor에 전송하는 Logic; 및 U-processor로부터 각종 유니트의 상태 정보를 받아 EIU 절체상태, MAJOR, MINOR, 기준동기, 종속동기를 포함하는 상태정보를 표시하는 상태표시부를 포함한다.
클럭 유니트는 PLL을 이용하여 기준 타이밍에 동기된 클럭 및 프레임 펄스를 발생시켜 공급하는 DPLL; 이중화 보호되고, 주 운영 유니트로부터 제어정보를 수신하여 클럭들의 공급을 제어하는 U-processor 및 Logic; 프로세서가 내장되어 있어 자체 장애에 대한 진단 및 검출을 수행하고, 장애 발생시 장애발생정보를 U-processor로 전송하는 CLOCK Source; 및 시스템 기준클럭, 외부 및 수신 종속 클럭의 제어 및 감시상태를 포함하는 상태정보를 표시하는 상태표시부를 포함한다.
인터페이스 유니트는 ESF Frame Format으로 구성된 DS1 신호를 다중화하여 채널 데이터와 함께 주 운영 유니트로 전송하고, 유니트의 장애가 발생하면 현용 유니트의 선로를 차단하여 예비 유니트로 절체하고, E1 Framer에서 추출된 동기 클럭원을 주 운영 유니트로 전송하는 E1 Link Interface; E1 신호 송수신 Trunk Interface, 수신 클럭, 데이터 추출, 수신 신호 손실, Bipolor Violation를 포함하는 에러를 검출하는 데이터 송수신 드라이버; 및 E1 신호에 대한 자국 루프백 및 원격 루프백을 수행하는 Loop back을 포함한다.
가입자 트렁크 유니트는 2선식 LOOP 신호 방식의 전화기와 공통부와의 음성신호를 받아 8bit PCM 데이터로 바꾸어 주 운영 유니트로 송출하고, 다중화로부터 PCM 데이터를 받아 음성신호와 링(Ring) 신호를 분리하여 전화기 측으로 전송한다.
C37.94 인터페이스 유니트는 배전반과 광(Optical) 접속기능을 제공해서 배전반과 광 기반 계통보호 전송 시스템과 물리적으로 접속해서 트립(Trip)을 포함하는 신호를 인터페이스하는 Optic Module; Optic Module에서 배전반과 인터페이스 채널 데이터를 2.048Mbps로 다중화하여 초고속통신망을 통해 대국으로 전송하는 C37.94 Data processor; 자국 CIU 광 RX, 자국 배전반의 광수신, 자국 및 대국 장비로부터 C37.94 데이터의 수신상태를 포함하는 경보상태를 감시하는 CH enable; CH enable로부터 전송받은 데이터를 표시부에 표출하는 LED Driver; 및 전송 선로측과 장비간의 전송오류를 분석하고 시스템의 성능을 감시하는 uP를 포함한다.
C37.94 모니터링 유니트는 배전반으로부터 전송된 C37.94 64kbps급 데이터를 Trip 발생시점에서 전/후 설정시간 동안 저장한다.
C37.94 모니터링 유니트는 트립(Trip) 발생 T/L을 모니터링하고, 경보접점 발생 후 전후 128ms 데이터를 저장한다.
C37.94 모니터링 유니트는 대국측 CIU 탈장, 통신 상태를 모니터링하고, 2개 T/L의 트립 경보 개수를 저장한다.
C37.94 모니터링 유니트는 3개 이하의 계전기 경보접점을 수용하고, 경보접점당 10개의 데이터를 저장한다.
본 발명은 스마트그리드 인프라 구축을 위한 국제표준 디지털 변전소 자동화 추진에 의하여 모든 전송매체를 디지털변전소에서 사용할 수 있는 IEEE C37.94 국제 표준기반으로 해서 고안된 계통보호 전송 시스템이다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템은 광 기반으로 해서 개발되었기 때문에 외부의 잡음, 낙뢰 등으로부터 오동작 사고를 완전하게 방지할 수 있다.
또한, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템은 보호배전반의 사고이력 등 정보를 관리할 수 있어 유지관리에 만전을 기할 수 있게 되었다.
따라서, 본 시스템은 국제 표준 디지털 변전소자동화 계획에 따라 광기반으로 통신장치가 개발되었기 때문에 향후에는 본 시스템이 전국적으로 확대되어 스마트그리드 인프라 구축 및 활성화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템은 다양한 산업분야에 응용될 수 있지만 특히 154kV와 345kV, 765kV T/L의 건전성 감시와 송전선로 단선, 단락 등 고장 신호를 대국에 전달하여 고장파급을 방지하는 시스템으로써 송변전선로 보호를 위해 변전소 및 전력소에 즉시 사용할 수 있다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템은 광기반 (IEE C37.94 64kbps X 12) PIRT 시스템으로 보호배전반과 광케이블로 연결되고 광신호로 인터페이스하기 위해 광 기반으로 한 계통보호 전송 시스템 시스템의 CIU, 전송모듈인 EIU, 주운영 모듈인 MOU 등 각 유니트를 개발하여 풍동변전소에 금년 9월에 시범사업을 통하여 시설하고 2011년부터 전국적으로 확대 보급할 계획이다.
본 발명품인 광 기반으로 해서 개발된 계통보호 전송 시스템 시스템은 송전선로 양단 변전소에 시설되고 송전선로 보호배전반간 송전선로 보호신호를 전송하는 기능을 가지고 있으며, 전력계통 고장시의 서지 등 전기적 악조건에서도 계통보호 신호를 에러 없이 정확히 전송하는 고수준의 신뢰성과 다양한 기능을 보유한 전력회사에 특화된 시스템이다.
본 발명은 변전소자동화용 송전선로보호 배전반에서 출력되는 IEEE C37.94 규격인 광통신방식의 데이터를 대국으로 전송하기 위하여 C37.94 기반 계통보호 전송시스템은 송전선로보호 배전반과 광으로 상호 연결된다. 송전선로 단락 등 고장신호는 송전선로보호 배전반에서 계통보호 전송시스템에 전송하고, 계통보호 전송시스템에서 다중화되어 초고속통신망을 통해 대국으로 안정적이고 신뢰성 있게 전송된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 3은 도 2의 MOU를 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 2의 CKU를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 2의 EIU를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2의 STU를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 2의 CIU를 설명하기 위한 도면.
도 8은 도 2의 CMU를 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 IEEE C37.94 기반의 광 선로(10)를 통해 배전반(5)과 연결된다. 이때, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 주 광선로(10a) 및 예비 광선로(10b)로 구성되는 C37.94 기반 광 선로(10)와, 3개의 TRIP 외부경보접점(15)을 통해 배전반(5)과 연결된다.
또한, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 RS-232 선로(20)를 통해 Tell&ALM 패널(25)과 연결된다. 이때, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 음성신호를 송수신하는 음선신호 라인(20a)과, 알람신호를 송수신하는 알람신호 라인(20b)을 포함하는 복수의 RS-232 선로(20)로 Tell&ALM 패널(25)과 연결된다.
또한, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 복수로 구성되는 PDP(즉, PDP-A, PDP-B)를 통해 전원공급부(35)와 연결된다. 이때, PDP(30; 즉, PDP-A(30a), PDP-B(30a))는 RS-232 선로(40)를 통해 Tell&ALM 패널(25)과 연결되어, 전압값, 전류값, 알람신호를 송수신한다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 주 E1 선로(45a) 및 예비 E1 선로(45b)로 구성되는 E1 기반 선로(45)를 통해 광대역통신망(200)에 연결된 대국(300)과 연결되고, LAN(TCP/IP) 선로(65)를 통해 네트워크망(400)에 연결된 운용자 단말(500)과 연결된다. 이때, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은은 타 대국(300)과의 통신 시험시 사용되는 전화기(50)와 연결될 수도 있다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 외부경보판넬(55) 및 GPS 장치(60)와 별도의 선로를 통해 연결된다.
계통보호 전송 시스템(100)은 12개의 64kbps 데이터를 다중화/역다중화하여 전이중(Full Duplex) 방식의 동기 데이터를 전송한다. 또한, 각각의 채널들을 해당된 타임 슬롯(Time Slot)에 재구성한다. 계통보호 전송 시스템(100)은 하나의 회선 데이터를 E1 Framer를 사용하여 4개의 E1 회선에 개별 접속된다.
계통보호 전송 시스템(100)의 구성방식은 점대점 (Point to Point Type)으로 구성되며, 고집적화된 유니트로 설계되어 표준 랙에 쉽게 설치된다. 계통보호 전송 시스템(100)은 필요에 따라 증설이 가능하다.
그에 따라, 본 발명의 계통보호 전송 시스템(100)은 시스템 관리운용 측면에서 각각의 주요 유니트를 이중화하여 기본 시스템 운영에 신뢰성을 확보하고, 배전반(5)과 광선로로 접속 운용할 수 있어 장치 간 접속이 쉽고 경제적이다
또한, 계통보호 전송 시스템(100)은 환경프로그램을 통해 장치의 주요 기능을 운용자가 쉽게 감시 또는 제어할 수 있다. 계통보호 전송 시스템(100)은 운용자가 장치명 및 장치정보를 등록하여 전체 망 구성을 자동 또는 수동으로 표시 및 운용할 수 있도록 함으로써, 보다 신속하고 정확한 관리가 가능하다.
본 발명의 가장 큰 특징은 IEEE C37.94기반으로 계통보호 전송 시스템(100)이 발명되었으며, 공통부, 채널부, 광부, 전원부로 구분할 수 있다. 릴레이 on/off 접점형태의 전송차단방식 보호배전반(5)의 Trip 신호와, 방향비교방식 보호배전반(5)의 Blocking 신호를 전송하기 위한 신호, 그리고 64kbps 데이터 송수신을 위한 신호(CIU(150)) 등을 E1으로 다중화하여 E1 Link를 사용해서 대국(300)/자국으로 전송한다. 또한, 계통보호 전송 시스템(100)은 전송 시 TSI(Time Slot Interfsce) 기능을 지원하고, 각종 경보 수집 및 GUI를 통한 MMI(Man Machine Interface) 기능을 제공한다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 보호 배전반(5)의 송변전 선로 보호 신호를 대국(300)에 전송하는 장치이다. 도 2에 도시된 바와 같이, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 주 운영 유니트(110; 이하 MOU), 클럭 유니트(120; 이하 CKU), 인터페이스 유니트(EIU(130); 130), 가입자 트렁크 유니트(STU(140); 140), C37.94 인터페이스 유니트(CIU(150); 150), C37.94 모니터링 유니트(CMU(160); 160)를 포함하여 구성된다.
MOU(110)은 LAN(TCP/IP) 및 RS-232C를 통한 EMS 기능을 제공한다. MOU(110)은 Master 모드, Slave 모드 등 운영상태을 감시한다. MOU(110)은 계통보호 전송 시스템(100) 자체 운영상태, 대국(300) 계통보호 전송 시스템(100)의 운영상태를 감시한다.
CKU(120)는 시스템 기준 클럭을 발생하고 외부 및 수신 종속 클럭을 담당한다. 이때, CKU(120)는 주 CKU(120a)와 예비 CKU(120b)로 구성된다.
EIU(130)은 E1 데이터 송수신한다. EIU(130)은 보호배전반(5) 신호를 채널에 실어서 광대역통신망(200)을 통하여 대국(300)에 전송한다. 이때, EIU(130)는 주 EIU(130a)와 예비 EIU(130b)로 구성된다.
STU(140)는 대국(300)간 시험을 할 때 사용할 수 있도록 직통전화 기능을 수행한다. 이를 위해, STU(140)는 전화기(50)와 연결된다.
CIU(150)는 배전반(5)과 송전선로 보호 정보를 인터페이스하고 CKU(120)와 EIU(130)를 통해 대국(300)으로 전송한다. 이때, CIU(150)는 주 광 선로를 통해 배전반(5)과 연결되는 주 CIU(150a)와, 예비 광 선로를 통해 배전반(5)과 연결되는 예비 CIU(150b)로 구성된다.
CMU(160)는 송전선로의 Trip 발생 여부를 상시 감시한다. CMU(160)는 대국(300) 통신 상태를 모니터링한다.
도 3는 도 2의 MOU를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, MOU(110)는 Memory(111), U-processor(112), RS-232 Drive(113), 상태표시(114), Logic(115)로 구성된다. MOU(110)는 시스템의 주운영을 담당한다. MOU(110)는 장치의 운용, 운용자 터미널과 통신을 담당한다. MOU(110)는 메모리 백업기능이 있어 전원 단절 시에도 망운용에 필요한 데이터가 보존된다. 또한, MOU(110)는 원격 장비 및 표준 망관리시스템과 통신을 수행한다. MOU(110)는 TCP/IP 프로토콜에 의하여 통신한다.
RS-232 Drive(113)는 LAN(TCP/IP) 및 RS-232를 통한 EMS 기능을 지원한다. RS-232 Drive(113)는 GPS를 통해 시간정보를 수신한다. RS-232 Drive(113)는 PDP의 전원정보를 감시하고 보고 기능을 수행한다.
Memory(111)는 각 신호계위에 따른 필요한 정보를 누적하여 저장한다. Memory(111)는 운영자에 의하여 프로비전된 정보를 비휘발성 메모리에 저장하여 전원의 단절시에도 정보가 손실되지 않도록 한다.
U-processor(112)는 유니트의 초기 부팅시의 메모리 시험 및 자체 진단기능을 수행한다. U-processor(112)는 WDT(Watch Dog Timer)에 의한 장애 시 복구기능을 수행한다. U-processor(112)는 셀프에 실장된 유니트들에 대한 장애를 감시하여 장애발생시 절체를 수행한다.
Logic(115)은 각 유니트의 성능 정보를 수집하고 셀프에 실장된 각 유니트의 상태를 수집하여 U-processor(112)에 전송한다.
상태표시부(114)는 U-processor(112)에서 각종 유니트의 상태 정보를 받아 EIU(130) 절체상태, MAJOR, MINOR, 기준동기, 종속동기 등 Status 상태를 표시한다.
도 4은 도 2의 CKU를 설명하기 위한 도면이다. 도 4에 도시된 바와 같이, CKU(120)는 상태표시(121), U-processor(122), Memory(123), Logic(124), DPLL(125), CLOCK Source(126)를 포함하여 구성된다.
CKU(120)는 기준 타이밍을 이용하여 다중화셀프에 소요되는 시스템 클럭 및 프레임 펄스를 발생시켜 각 해당 유니트에 공급한다. 여기서, CKU(120)는 여러 개의 입력동기 기준 타이밍 중에서 기준 타이밍을 선택한다. CKU(120)는 선택된 기준 타이밍의 장애가 발생하면 2차 기준 타이밍으로 절체를 수행한다. CKU(120)는 기준 타이밍 선택을 위한 제어를 자동적으로 수행하거나, MOU(110)로부터의 제어신호에 따라 수행한다.
DPLL(125)는 PLL을 이용하여 장치에 필요한 시스템 클럭 및 프레임 펄스 폭을 제공하기 위해 PLL을 이용하여 기준 타이밍에 동기된 클럭 및 프레임 펄스를 발생시켜 공급한다.
U-processor(122) 및 Logic(124)은 클럭의 신뢰도를 향상시키기 위해서 이중화 보호된다. U-processor(122) 및 Logic(124)은 MOU(110)로부터 제어정보를 수신하여 클럭들의 공급을 제어한다.
CLOCK Source(126)는 프로세서가 내장되어 있어 자체 장애에 대한 진단 및 검출을 수행한다. CLOCK Source(126)는 장애 발생시 장애발생정보를 U-processor(122)로 전송한다. 그에 따라, U-processor(122)는 Logic(124)를 통해 장애발생정보를 MOU(110)로 전송한다.
상태표시부(121)는 시스템 기준클럭, 외부 및 수신 종속 클럭의 제어 및 감시상태 등을 표시한다
도 5는 도 2의 EIU를 설명하기 위한 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, EIU(130)는 E1 Link Interface(131), E1 Framer(132), 데이터 송수신 드라이버(133), Loop back(134)을 포함하여 구성된다. EIU(130)는 E1 선로에 접속하는 유니트로, 공통부로부터 들어오는 단극성 데이터를 복극성 데이터로 변환하여 대국(300)으로 전송한다. 또한, EIU(130)는 수신되는 복극성 데이터를 단극성 데이터로 변환하여 수신클럭을 재생하여 PCM 채널 정보를 형성한다.
E1 Link Interface(131)는 ESF Frame Format으로 구성된 DS1 신호를 다중화하여 채널 데이터와 주운영유니트로 전송한다. E1 Link Interface(131)는 유니트의 장애가 발생하면 현용 유니트의 선로를 차단하여 예비 유니트로 절체하는 선로 절체기능을 수행한다.
E1 Framer(132)에서 추출된 동기 클럭원을 MOU(110)로 전송한다.
데이터 송수신 드라이버(133)는 E1 신호 송수신 Trunk Interface, 수신 클럭, 데이터 추출, 수신 신호 손실 그리고 Bipolor Violation 에러를 검출한다.
Loop back(134)은 E1 신호에 대한 자국 루프백(Local Loopback) 및 원격 루프백(Remote Loopback)을 수행한다.
도 6은 도 2의 STU를 설명하기 위한 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, STU(140)는 통화로 Interface(141), u-low codec(142), 데이터 송수신 드라이버(143), 레벨조정스위치(144), 1k Tone 발생부(145), LED 표시 논리회로(146), 신호 송/수신회로(148), 통화로 전류공급부(149)로 구성된다. 2W 통화로 유니트(STU(140))는 2선식 LOOP 신호 방식의 전화기(50)와 공통부와의 음성신호를 받아 8bit PCM 데이터로 바꾸어 MOU(110)로 송출한다. STU(140)는 다중화로부터 PCM 데이터를 받아 음성신호와 Ring 신호를 분리하여 전화기(50) 측으로 전송한다.
도 7은 도 2의 CIU를 설명하기 위한 도면이다.
CIU(150)는 IEEE 37.94 광기반의 64kbps 데이터를 전송한다. CIU(150)는 정보신호와 타이밍 신호는 송수신 데이터의 진행방향과 동일한 방향으로 클럭을 공급한다. 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이, CIU(150)는 Optic Module(151), C37.94 Data processor(152), CH enable(153), LED Driver(154), Drop/Insert Driver(155), uP(156)로 구성된다.
Optic Module(151)는 배전반(5)과 Optical 접속기능을 제공해서 배전반(5)과 광 기반 계통보호 전송 시스템(100)과 물리적으로 접속해서 Trip 등의 신호를 Interface한다.
C37.94 Data processor(152)는 Optic Module(151)에서 배전반(5)과 인터페이스 채널 데이터를 2.048Mbps로 다중화하여 광대역통신망(200)을 통해 대국(300)으로 전송한다.
CH enable(153)은 자국 CIU(150) 광 RX, 자국 배전반(5)의 광수신, 자국 및 대국(300) 장비로부터 C37.94 데이터의 수신 등 경보상태 등을 감시한다.
LED Driver(154)는 CH enable(153)로부터 전송받은 데이터를 표시부에 표출한다.
uP(156)는 전송 선로측과 장비간의 전송오류를 분석하고 시스템의 성능을 감시한다.
도 8은 도 2의 CMU를 설명하기 위한 도면이다.
CMU(160)는 배전반(5)으로부터 전송된 C37.94 64kbps급 데이터를 Trip 발생시점에서 전/후 일정시간 동안 저장한다. 이때, 하나의 CMU(160)로 2개의 T/L를 수용한다. CMU(160)의 대국(300) CIU(150) 탈장, 통신 상태를 모니터링한다. CMU(160)는 2개 T/L의 트립 경보 개수를 저장한다. CMU(160)는 최대 3개의 계전기 경보접점을 수용하고, 경보접점당 10개의 데이터를 저장한다. CMU(160)는 Trip 발생 T/L을 모니터링하며, 경보접점 발생 후 전후 128ms 데이터를 저장한다. 이를 위해, 도 8에 도시된 바와 같이, CMU(160)는 중앙처리부(161), RAM 구성부(162), 접속제어부(163), CMU 통신부(164), 선로검사부(165), ALM Interface부(166), 비휘발성 RAM 구성부(167), CPU 통신부(168)를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스마트그리드 인프라 구축을 위한 국제표준 디지털 변전소 자동화 추진에 의하여 모든 전송매체를 디지털변전소에서 사용할 수 있는 IEEE C37.94 국제 표준기반으로 해서 고안된 계통보호 전송 시스템(100)이다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 광 기반으로 해서 개발되었기 때문에 외부의 잡음, 낙뢰 등으로부터 오동작 사고를 완전하게 방지할 수 있다.
또한, IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 보호배전반(5)의 사고이력 등 정보를 관리할 수 있어 유지관리에 만전을 기할 수 있게 되었다.
따라서, 본 시스템은 국제 표준 디지털 변전소자동화 계획에 따라 광기반으로 통신장치가 개발되었기 때문에 향후에는 본 시스템이 전국적으로 확대되어 스마트그리드 인프라 구축 및 활성화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 다양한 산업분야에 응용될 수 있지만 특히 154kV와 345kV, 765kV T/L의 건전성 감시와 송전선로 단선, 단락 등 고장 신호를 대국(300)에 전달하여 고장파급을 방지하는 시스템으로써 송변전선로 보호를 위해 변전소 및 전력소에 즉시 사용할 수 있다.
IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템(100)은 광기반 (IEE C37.94 64kbps X 12) PIRT 시스템으로 보호배전반(5)과 광케이블로 연결되고 광신호로 인터페이스하기 위해 광 기반으로 한 계통보호 전송 시스템(100) 시스템의 CIU(150), 전송모듈인 EIU(130), 주운영 모듈인 MOU(110) 등 각 유니트를 개발하여 풍동변전소에 금년 9월에 시범사업을 통하여 시설하고 2011년부터 전국적으로 확대 보급할 계획이다.
본 발명품인 광 기반으로 해서 개발된 계통보호 전송 시스템(100) 시스템은 송전선로 양단 변전소에 시설되고 송전선로 보호배전반(5)간 송전선로 보호신호를 전송하는 기능을 가지고 있으며, 전력계통 고장시의 서지 등 전기적 악조건에서도 계통보호 신호를 에러 없이 정확히 전송하는 고수준의 신뢰성과 다양한 기능을 보유한 전력회사에 특화된 시스템이다.
본 발명은 변전소자동화용 송전선로보호 배전반(5)에서 출력되는 IEEE C37.94 규격인 광통신방식의 데이터를 대국(300)으로 전송하기 위하여 C37.94 기반 계통보호 전송시스템은 송전선로보호 배전반(5)과 광으로 상호 연결된다. 송전선로 단락 등 고장신호는 송전선로보호 배전반(5)에서 계통보호 전송시스템에 전송하고, 계통보호 전송시스템에서 다중화되어 광대역통신망(200)을 통해 대국(300)으로 안정적이고 신뢰성 있게 전송된다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
5: 배전반 10a: 주 광선로
10b: 예비 광선로 15: 외부경보접점
20a: 음성신호 라인 20b: 알람신호 라인
25: Tell&ALM Panel 30a: PDP-A
30b: PDP-B 35: 전원공급부
40: RS-232 선로 45a: 주 E1 선로
45b: 예비 E1 선로 50: 전화기
55: 외부경보판넬 60: GPS 장치
65: LAN 선로 100 계통보호 전송 시스템
110: MOU 111: Memory
112: U-processor 113: RS-232 Drive
114: 상태표시 115: Logic
120: CKU 120a: 주 CKU
120b: 예비 CKU 121: 상태표시
122: U-processor 123: Memory
124: Logic 125: DPLL
126: CLOCK Source 130: EIU
130a: 주 EIU 130b: 예비 EIU
131: E1 Link Interface 132: E1 Framer
133: 데이터 송수신 드라이버 134: Loop back
140: STU 141: 통화로 Interface
142: u-low codec 143: 데이터 송수신 드라이버
144: 레벨조정스위치 145: 1k Tone 발생부
146: LED 표시 논리회로 148: 신호 송/수신회로
149: 통화로 전류공급부 150: CIU
150a: 주 CIU 150b: 예비 CIU
151: Optic Module 152: C37.94 Data processor
153: CH enable 154: LED Driver
155: Drop/Insert Driver 156: uP
160: CMU 161: 중앙처리부
162: RAM 구성부 163: 접속제어부
164: CMU 통신부 165: 선로검사부
166: ALM Interface부 167: 비휘발성 RAM 구성부
168: CPU 통신부 200: 광대역통신망
300: 대국 400: 네트워크망
500: 운용자 단말

Claims (10)

  1. LAN 선로 및 RS-232C 선로를 통해 EMS 기능을 제공하고, Master 모드 및 Slave 모드를 포함하는 운영상태를 감시하고, 계통보호 전송 시스템 자체 운영상태 및 대국 계통보호 전송 시스템의 운영상태를 감시하는 주 운영 유니트(MOU);
    시스템 기준 클럭을 발생하고 외부 및 수신 종속 클럭을 처리하는 클럭 유니트(CKU);
    E1 데이터 송수신하고, 보호배전반 신호를 채널에 실어서 초고속통신망을 통하여 대국에 전송하는 인터페이스 유니트(EIU);
    대국간 시험을 할 때 사용할 수 있도록 직통전화 기능을 수행하는 가입자 트렁크 유니트(STU);
    배전반과 송전선로 보호 정보를 인터페이스하고 상기 CKU와 EIU를 통해 대국으로 전송하는 C37.94 인터페이스 유니트(CIU); 및
    송전선로의 Trip 발생 여부를 상시 감시하고, 대국 측 통신 상태를 모니터링하는 C37.94 모니터링 유니트(CMU)를 포함하되,
    상기 C37.94 모니터링 유니트는 배전반으로부터 전송된 C37.94 64kbps급 데이터를 Trip 발생시점에서 전/후 설정시간 동안 저장하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 운영 유니트는,
    LAN 선로 및 RS-232 선로를 통해 EMS 기능을 지원하고, GPS 장치로부터 시간정보를 수신하고, PDP의 전원정보를 감시하여 보고하는 RS-232 Drive;
    각 신호계위에 따른 필요한 정보를 누적하여 저장하고, 운영자에 의하여 프로비전된 정보를 비휘발성 메모리에 저장하여 전원의 단절시에도 정보가 손실되지 않도록 하는 Memory;
    초기 부팅시의 메모리 시험 및 자체 진단기능을 수행하고, WDT(Watch Dog Timer)에 의한 장애 시 복구기능을 수행하고, 셀프에 실장된 유니트들에 대한 장애를 감시하여 장애발생시 절체를 수행하는 U-processor;
    각 유니트의 성능 정보를 수집하고 셀프에 실장된 각 유니트의 상태를 수집하여 상기 U-processor에 전송하는 Logic; 및
    상기 U-processor로부터 각종 유니트의 상태 정보를 받아 EIU 절체상태, MAJOR, MINOR, 기준동기, 종속동기를 포함하는 상태정보를 표시하는 상태표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 클럭 유니트는
    PLL을 이용하여 기준 타이밍에 동기된 클럭 및 프레임 펄스를 발생시켜 공급하는 DPLL;
    이중화 보호되고, 상기 주 운영 유니트로부터 제어정보를 수신하여 클럭들의 공급을 제어하는 U-processor 및 Logic;
    프로세서가 내장되어 있어 자체 장애에 대한 진단 및 검출을 수행하고, 장애 발생시 장애발생정보를 상기 U-processor로 전송하는 CLOCK Source; 및
    시스템 기준클럭, 외부 및 수신 종속 클럭의 제어 및 감시상태를 포함하는 상태정보를 표시하는 상태표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 인터페이스 유니트는
    ESF Frame Format으로 구성된 DS1 신호를 다중화하여 채널 데이터와 함께 상기 주 운영 유니트로 전송하고, 유니트의 장애가 발생하면 현용 유니트의 선로를 차단하여 예비 유니트로 절체하고, E1 Framer에서 추출된 동기 클럭원을 상기 주 운영 유니트로 전송하는 E1 Link Interface;
    E1 신호 송수신 Trunk Interface, 수신 클럭, 데이터 추출, 수신 신호 손실, Bipolor Violation를 포함하는 에러를 검출하는 데이터 송수신 드라이버; 및
    E1 신호에 대한 자국 루프백 및 원격 루프백을 수행하는 Loop back을 포함하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가입자 트렁크 유니트는
    2선식 LOOP 신호 방식의 전화기와 공통부와의 음성신호를 받아 8bit PCM 데이터로 바꾸어 상기 주 운영 유니트로 송출하고, 다중화로부터 PCM 데이터를 받아 음성신호와 링(Ring) 신호를 분리하여 전화기 측으로 전송하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 C37.94 인터페이스 유니트는
    배전반과 광(Optical) 접속기능을 제공해서 배전반과 광 기반 계통보호 전송 시스템과 물리적으로 접속해서 트립(Trip)을 포함하는 신호를 인터페이스하는 Optic Module;
    상기 Optic Module에서 배전반과 인터페이스 채널 데이터를 2.048Mbps로 다중화하여 초고속통신망을 통해 대국으로 전송하는 C37.94 Data processor;
    자국 CIU 광 RX, 자국 배전반의 광수신, 자국 및 대국 장비로부터 C37.94 데이터의 수신상태를 포함하는 경보상태를 감시하는 CH enable;
    상기 CH enable로부터 전송받은 데이터를 표시부에 표출하는 LED Driver; 및
    전송 선로측과 장비간의 전송오류를 분석하고 시스템의 성능을 감시하는 uP를 포함하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 C37.94 모니터링 유니트는 트립(Trip) 발생 T/L을 모니터링하고, 경보접점 발생 후 전후 128ms 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 C37.94 모니터링 유니트는 대국측 CIU 탈장, 통신 상태를 모니터링하고, 2개 T/L의 트립 경보 개수를 저장하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 C37.94 모니터링 유니트는 3개 이하의 계전기 경보접점을 수용하고, 경보접점당 10개의 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 IEEE C37.94 기반 계통보호 전송 시스템.
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