KR101123701B1 - Method of exchanging the data of a gateway for substation automation - Google Patents

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Abstract

본 발명은 종래의 공유 메모리 방식에서 벗어나 실시간으로 데이터와 이벤트를 필요한 인터페이스 객체로 직접 연결하여 전달하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법에 관한 것이다. 본 발명은 게이트웨이 시스템(120)의 이벤트 탐지기능이 활성화된 상태에서, 외부 인터페이스 장치(110)와의 통신을 통해 이벤트 발생 여부를 판단하는 제 1단계와, 이벤트가 발생하면, 게이트웨이 시스템(120) 내의 이벤트 관리부(140)에 발생한 이벤트를 저장하고, 데이터 스토리지부(150)의 데이터를 업데이트하는 제 2단계와, 상기 이벤트 관리부(140)는 상기 이벤트와 관련성이 있는 내부 인터페이스 객체(130)들에 이벤트를 전송하는 제 3단계와, 상기 내부 인터페이스 객체(130)는 해당 외부 인터페이스 장치(110)로 상기 데이터와 이벤트를 전송하는 제 4단계를 제공한다.
본 발명에 따르면 종래의 공유 메모리 방식에서 벗어나 데이터와 이벤트를 각각의 필요한 인터페이스 객체로 직접 연결하여 데이터의 변화나 이벤트의 발생을 실시간으로 전달하므로서 내부 인터페이스간 복잡도를 줄이고 내부 부하를 줄여서 게이트웨이 시스템을 안정적으로 운영할수 있도록 한다. The present invention relates to a data exchange method of a substation automation gateway that directly connects and transfers data and events to a required interface object in real time, away from the conventional shared memory scheme. The present invention provides a first step of determining whether an event occurs through communication with the external interface device 110 when the event detection function of the gateway system 120 is activated, and when an event occurs, in the gateway system 120. A second step of storing the event occurred in the event manager 140, updating the data of the data storage unit 150, and the event manager 140 events the internal interface objects 130 associated with the event. The third step of transmitting the data and the internal interface object 130 provides a fourth step of transmitting the data and the event to the corresponding external interface device 110.
According to the present invention, the gateway system is stabilized by reducing complexity between internal interfaces and reducing internal load by delivering data changes or events in real time by directly connecting data and events to respective necessary interface objects, deviating from the conventional shared memory method. To operate.

Description

변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법{ Method of exchanging the data of a gateway for substation automation }Method of exchanging the data of a gateway for substation automation}

본 발명은 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법에 관한 것으로서, 현재 게이트웨이 내부 인터페이스들간의 상호 데이터 변환과 이벤트 발생시 필요한 인터페이스들에게만 데이터와 이벤트를 전송하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법에 관한 것이다The present invention relates to a data exchange method of a substation automation gateway, and more particularly, to a data exchange method of a substation automation gateway that transmits data and events only to interfaces required for event conversion and mutual data conversion between internal gateways.

현재 국내 변전소에 가장 많이 사용되고 있는 통신 프로토콜은 DNP 3.0 과 Modbus 등의 필드버스지만 최근 IEC 61850 통신 프로토콜이 국제표준규격으로 급격하게 사용이 늘어나고 있다. IEC-61850은 변전소 자동화 시스템용 프로토콜로서 다양한 제작사에서 개발된 전력기기, IED(Intelligent Electronic Device) 및 응용소프트웨어 등의 장치들이 원활하게 통신할 수 있도록 개발된 국제표준이다. 이 표준에서는 객체지향적 모델링 기법(OMT: Object Modeling Technique)을 이용하여 변전소 내의 각종 정보를 계층적으로 정의하고 있다.Currently, the most widely used communication protocols in domestic substations are fieldbuses such as DNP 3.0 and Modbus, but recently IEC 61850 communication protocols are rapidly increasing as international standards. IEC-61850 is a protocol for substation automation systems. It is an international standard developed to allow devices such as power devices, intelligent electronic devices, and application software developed by various manufacturers to communicate smoothly. This standard uses the Object Modeling Technique (OMT) to hierarchically define various information in substations.

유럽에서 개발된 IEC-61850은 미국 EPRI에서 개발된 UCA 2.0과의 성공적인 통합을 통하여 변전소 내에서 사용될 단일한 국제표준으로 인정받았으며, 향후 변전소 자동화는 IEC-61850을 기반으로 구축될 것이므로 모든 변전소용 IED는 이에 맞추어 개발되어야 할 것으로 판단된다.Developed in Europe, IEC-61850 has been recognized as a single international standard to be used in substations through successful integration with UCA 2.0 developed by US EPRI. Substation automation will be built on IEC-61850, so IEDs for all substations Should be developed accordingly.

하지만 새롭게 국제적인 표준으로 부각되고 있는 변전소 자동화용 프로토콜인 IEC 61850의 등장으로 기존 IED와 신형 IED가 서로 다른 프로토콜을 사용하고 있기 때문에 새로 교체한 IED가 기존의 통신프로토콜과 다른 것이라면 변전소 자동화 시스템에 인터페이스되지 않게 되는 문제점이 발생하게 된다. 즉, 기존에 변전소 자동화에 많이 사용되어온 DNP 3.0 프로토콜과 새로운 IEC 61850 프로토콜 간의 인터페이스를 위한 새로운 게이트웨이가 제공되어야 하는 시점이 도래한 것이다.
However, with the emergence of IEC 61850, a new standard for substation automation, which is emerging as an international standard, existing IEDs and new IEDs use different protocols, so if the newly replaced IED is different from the existing communication protocol, it is not interfaced to the substation automation system. There is a problem that does not. In other words, it is time to provide a new gateway for the interface between the DNP 3.0 protocol and the new IEC 61850 protocol.

종래의 변전소 자동화용 게이트웨이에는 도 1에 도시한 것처럼 공유메모리를 사용하여 인터페이스 모듈간에 데이터를 교환하였다. 하지만 각 모듈은 자신이 참조해야할 외부 인터페이스의 데이터의 변화나 이벤트 발생을 확인하기 위하여 주기적으로 공유 메모리에 접근하므로서 내부 부하가 커지고 모듈들 간의 복잡도는 높아지며 게이트웨이 시스템이 느려지고 전체적인 시스템의 성능이 저하 된다. 또한 새로운 형태의 통신 프로토콜을 수용해야 하는 경우에는 공유메모리구조 자체를 변경하므로 해서 시스템을 다시 구축해야하는 문제가 있었다. 또한 공유메모리에 모든 데이터가 집중되므로 해서 공유메모리 자체에 이상 발생의 경우 게이트웨이 내의 각 인터페이스 모듈 전체에 영향을 주게 되는 문제가 있었다.
In the conventional substation automation gateway, data is exchanged between interface modules using a shared memory as shown in FIG. However, each module periodically accesses shared memory to check data changes or event occurrences of external interfaces, which increases internal loads, increases complexity among modules, slows gateway system, and degrades overall system performance. In addition, when a new type of communication protocol must be accommodated, the system has to be rebuilt by changing the shared memory structure itself. In addition, since all data is concentrated in the shared memory, there is a problem that the entire memory of the shared memory module affects each interface module in the gateway.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래의 공유 메모리 방식에서 벗어나 실시간으로 데이터와 이벤트를 필요한 인터페이스 객체로 직접 연결하여 전달하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법을 제공하는 것이다. The present invention is to provide a data exchange method of the substation automation gateway to connect and deliver the data and events directly to the required interface object in real time to solve the problem.

또한, 본 발명은 내부 인터페이스간 복잡도를 줄이고 내부 부하를 줄여서 게이트웨이 시스템을 안정적으로 운영할 수 있는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention provides a data exchange method of a substation automation gateway capable of stably operating the gateway system by reducing the complexity between internal interfaces and reducing the internal load.

또한, 본 발명은 추가적인 인터페이스가 발생하더라도 그 변경 영역이 최소화되는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법을 제공하는 것이다. In addition, the present invention is to provide a data exchange method of the substation automation gateway that the change area is minimized even if an additional interface occurs.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 게이트웨이 시스템(120)의 이벤트 탐지기능이 활성화된 상태에서, 외부 인터페이스 장치(110)와의 통신을 통해 이벤트 발생 여부를 판단하는 제 1단계와, 이벤트가 발생하면, 게이트웨이 시스템(120) 내의 이벤트 관리부(140)에 발생한 이벤트를 저장하고, 데이터 스토리지부(150)의 데이터를 업데이트하는 제 2단계와, 상기 이벤트 관리부(140)는 상기 이벤트와 관련성이 있는 내부 인터페이스 객체(130)들에 이벤트를 전송하는 제 3단계와, 상기 내부 인터페이스 객체(130)는 해당 외부 인터페이스 장치(110)로 상기 데이터와 이벤트를 전송하는 제 4단계를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of determining whether an event occurs through communication with the external interface device 110 when the event detection function of the gateway system 120 is activated, and when an event occurs, Storing an event generated in the event manager 140 in the gateway system 120 and updating data of the data storage 150; and the event manager 140 has an internal interface related to the event. The third step of transmitting events to the objects 130 and the internal interface object 130 provide a fourth step of transmitting the data and the event to the corresponding external interface device 110.

본 발명에 따르면 종래의 공유 메모리 방식에서 벗어나 데이터와 이벤트를 각각의 필요한 인터페이스 객체로 직접 연결하여 데이터의 변화나 이벤트의 발생을 실시간으로 전달하므로서 내부 인터페이스간 복잡도를 줄이고 내부 부하를 줄여서 게이트웨이 시스템을 안정적으로 운영할수 있도록 한다. According to the present invention, the gateway system is stabilized by reducing complexity between internal interfaces and reducing internal load by delivering data changes or events in real time by directly connecting data and events to respective necessary interface objects, deviating from the conventional shared memory method. To operate.

또한 본 발명은 개별적인 인터페이스객체들로 연결이 되므로 문제 발생시에도 그 영향을 최소화 시키며 추가적인 인터페이스가 발생하더라도 그 변경 영역이 최소화되는 방법을 제공하는데 있다.In addition, the present invention provides a method of minimizing the impact even when a problem occurs and connecting area to individual interface objects, and minimizing the change area even if an additional interface occurs.

도 1은 종래의 변전소 자동화용 게이트웨이를 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 게이트웨이 내부의 통신 프로토콜 인터페이스를 도시한 도면.
도 3는 본 발명에 따른 데이터와 이벤트의 내부 흐름을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 이벤트 및 데이터 처리가 일어나는 플로우 차트.1 is a block diagram showing a conventional substation automation gateway.
2 illustrates a communication protocol interface inside a gateway according to the present invention.
3 illustrates an internal flow of data and events in accordance with the present invention.
4 is a flow chart in which event and data processing occurs in accordance with the present invention.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention that can specifically realize the above object will be described.

도 2는 본 발명에 따른 게이트웨이 내부의 통신 프로토콜 인터페이스를 도시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a communication protocol interface inside a gateway according to the present invention.

본 발명은 게이트웨이 시스템(120)을 중심으로 통신 프로토콜인 각각의 외부 인터페이스 장치(110)들을 통해 데이터 송수신이 일어나게 된다. 예를 들면 외부 인터페이스 장치(110)의 한 종류인 IEC 61850 장치에서 어떤 데이터의 상태정보가 변화를 일으키게 되면 이는 게이트웨이 시스템(120)의 내부에 존재하는 내부 인터페이스 객체(130)인 IEC 61850 Client로 보고된다. 내부객체 IEC 61850 Client로 보고된 데이터와 이벤트는 게이트웨이 시스템(120)내에 있는 데이터 스토리지부(140)와 이벤트 관리부(150)으로 각각 전송되어 저장된다. 이벤트를 수신한 이벤트 관리부(150)는 해당 이벤트와 관련성이 있는 것으로 등록된 모든 내부 인터페이스 객체(130)로 이벤트를 전송한다. 이벤트를 수신한 각 내부 인터페이스 객체(130)는 데이터 스토리지부(140)에서 해당 이벤트의 데이터를 읽어들이고, 자신과 연결된 외부 인터페이스 장치(110)로 이벤트와 데이터를 처리한다. In the present invention, data transmission and reception occurs through each external interface device 110 that is a communication protocol centering on the gateway system 120. For example, when the status information of certain data changes in the IEC 61850 device, which is a type of the external interface device 110, it is reported to the IEC 61850 Client, the internal interface object 130 existing inside the gateway system 120. do. Data and events reported to the internal object IEC 61850 Client are transmitted to the data storage 140 and the event manager 150 in the gateway system 120 and stored. The event manager 150 receiving the event transmits the event to all internal interface objects 130 registered as being related to the event. Each internal interface object 130 that receives the event reads data of the corresponding event from the data storage unit 140 and processes the event and data with the external interface device 110 connected thereto.

예를 들어 외부 인터페이스 장치(110)인 IEC 61850 장치 내의 서킷 브레이커 상태 변화가 일어났다면, 이는 즉각적으로 IEC 61850 프로토콜 내부 규칙에 의해 보고가 일어나게 되는데, 이 보고서를 수신한 내부 인터페이스 장치(130)인 IEC 61850 client는 변경된 데이터와 이벤트 내용을 게이트웨이 시스템(120)으로 보고한다. 이때 IEC 61850 client의 임무는 완료된다. 한편 IEC 61850 client로부터 서킷 브레이커 상태 변화가 보고되면 게이트웨이 시스템(120)은 이벤트 관리부(150)을 통해 상기 서킷 브레이커 상태변화와 관련성이 있으며 포인터로 연결된 모든 외부 인터페이스 객체(110)에게 서킷 브레이커의 상태변화가 일어났음을 이벤트를 활성화시켜 알린다.For example, if a circuit breaker state change occurred within the IEC 61850 device, which is the external interface device 110, it is immediately reported by the IEC 61850 protocol internal rules, which is the internal interface device 130 that received the report. The 61850 client reports changed data and event content to the gateway system 120. The task of the IEC 61850 client is completed. Meanwhile, when a circuit breaker state change is reported from the IEC 61850 client, the gateway system 120 is related to the circuit breaker state change through the event management unit 150 and changes the state of the circuit breaker to all external interface objects 110 connected by pointers. Activate the event to indicate that has happened.

도 3은 본 발명에 따른 데이터와 이벤트 발생시 데이터와 이벤트의 내부 흐름을 보여주는 도면이다. 게이트웨이 시스템은 데이터 스토리지부(220)와 이벤트 관리부(250)로 그 기능적인 모듈이 나누인다. 외부 이벤트가 발생하면 그 이벤트는 내부 인터페이스 객체(210)에 의해 이벤트 관리부(250)에 실시간으로 등록되며, 데이터는 내부 인터페이스 객체(210)에 의해 데이터 스토리지부(220)에 등록된다. 한편 이벤트가 이벤트 관리부로 들어오면, 인터페이스 객체 이벤트 큐(240)에서 해당 이벤트와 관련성이 있는 모든 다른 내부 인터페이스 객체들의 포인터가 검색되며, 상기 포인터를 통해 내부 인터페이스 객체들에 이벤트를 전송한다. 이렇게 각각의 내부 인터페이스 객체(280)에게 이벤트가 전달되고 전달된 이벤트를 수신한 내부 인터페이스 객체(280)는 데이터 스토리지부(220)에서 해당 이벤트의 데이터를 읽어온 다음 해당 외부 인터페이스 장치로 그 변화된 데이터와 이벤트를 전송한다. 데이터 스토리지부(220)에 등록된 데이터는 인터페이스 객체 데이터 큐(230)에 자신과 연결되어 있는 내부 인터페이스 객체의 포인터 및 변경된 이벤트와 데이터를 저장한다. 또한, 발생되는 이벤트들에 대해서, 게이트웨이 시스템 내의 이벤트 관리부에 이벤트와 연관성이 있는 객체 포인터가 키로 미리 등록된다. 그리고 게이트웨이 시스템내에서, 데이터 스토리지부의 데이터와 이벤트 관리부의 이벤트는 식별가능하게 상호 연결되며, 이벤트 관리부는 이벤트를 수신받아야할 내부 인터페이스 객체들과 포인터로 연결된다. 3 is a diagram illustrating an internal flow of data and events when data and events occur according to the present invention. The gateway system is divided into a data module 220 and an event manager 250. When an external event occurs, the event is registered in real time in the event manager 250 by the internal interface object 210, and data is registered in the data storage 220 by the internal interface object 210. Meanwhile, when an event enters the event manager, a pointer to all other internal interface objects related to the event is retrieved from the interface object event queue 240, and the event is transmitted to the internal interface objects through the pointer. In this way, an event is delivered to each internal interface object 280 and the internal interface object 280 that receives the delivered event reads data of the corresponding event from the data storage unit 220 and then changes the data to the corresponding external interface device. Send an event with The data registered in the data storage unit 220 stores a pointer of an internal interface object connected to itself and changed events and data in the interface object data queue 230. In addition, for the generated events, an object pointer associated with the event is registered in advance as a key in the event management unit in the gateway system. In the gateway system, data of the data storage unit and events of the event management unit are identifiably interconnected, and the event management unit is connected to pointers to internal interface objects that should receive the event.

도 4는 본 발명에 따른 이벤트 및 데이터 처리가 일어나는 플로우 차트이다. 4 is a flow chart in which event and data processing occurs in accordance with the present invention.

게이트웨이 시스템(120)의 이벤트 탐지기능이 활성화된 상태에서(320), 외부 인터페이스 장치(110)와의 통신을 통해 이벤트 발생 여부를 판단한다(330). 이벤트가 발생하면, 게이트웨이 시스템(120) 내의 이벤트 관리부(140)에 있는 인터페이스 객체 이벤트 큐에 발생한 이벤트를 저장(340) 한다. 또한, 게이트웨이 시스템(150) 내의 데이터 스토리지부(150)에 있는 인터페이스 객체 데이터 큐에 데이터를 업데이트(340) 한다. 이벤트 관리부(140)는 상기 이벤트와 관련성이 있는 인터페이스 객체 이벤트 큐의 포인터를 통해 내부 인터페이스 객체(130)들에 이벤트를 전송한다(350). 이렇게 각각의 내부 인터페이스 객체(130)에게 이벤트가 전달되고 전달된 이벤트를 수신한 내부 인터페이스 객체(130)는 데이터 스토리지부(150)에서 해당 이벤트의 데이터를 읽어온 다음(360) 해당 외부 인터페이스 장치(110)로 그 변화된 데이터와 이벤트를 전송한다(370). In the state in which the event detection function of the gateway system 120 is activated (320), it is determined whether an event occurs through communication with the external interface device 110 (330). When an event occurs, the event generated in the interface object event queue in the event manager 140 in the gateway system 120 is stored 340. In addition, data is updated 340 in the interface object data queue in the data storage unit 150 in the gateway system 150. The event manager 140 transmits the events to the internal interface objects 130 through the pointer of the interface object event queue related to the event (350). In this way, an event is delivered to each internal interface object 130 and the internal interface object 130 receiving the delivered event reads data of the corresponding event from the data storage unit 150 (360), and then the external interface device ( The changed data and the event are transmitted to 110 (370).

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and as can be seen in the appended claims, modifications can be made by those skilled in the art to which the invention pertains, and such modifications are within the scope of the present invention.

110: 외부 인터페이스 장치 120: 게이트웨이 시스템
130: 내부 인터페이스 객체 140: 데이터 스토리지부
150: 이벤트 관리부110: external interface device 120: gateway system
130: internal interface object 140: data storage unit
150: event management unit

Claims (6)

게이트웨이 시스템(120)의 이벤트 탐지기능이 활성화된 상태에서, 외부 인터페이스 장치(110)와의 통신을 통해 이벤트 발생 여부를 판단하는 제 1단계;
이벤트가 발생하면, 게이트웨이 시스템(120) 내의 이벤트 관리부(140)에 발생한 이벤트를 저장하고, 데이터 스토리지부(150)의 데이터를 업데이트하는 제 2단계;
상기 이벤트 관리부(140)는 상기 이벤트와 관련성이 있는 내부 인터페이스 객체(130)들에 이벤트를 전송하는 제 3단계;
상기 내부 인터페이스 객체(130)는 해당 외부 인터페이스 장치(110)로 상기 데이터와 이벤트를 전송하는 제 4단계를 포함하며,
상기 제1단계는,
외부 인터페이스 장치(110)의 상태정보가 변화를 일으켰으면, 이벤트가 발생한 것으로 판단하고, 상기 외부 인터페이스 장치(110)에서 상태정보가 변화를 일으키게 되면, 이는 게이트웨이 시스템(120)의 내부에 존재하는 내부 인터페이스 객체(130)로 보고되는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법.
A first step of determining whether an event occurs through communication with the external interface device 110 while the event detection function of the gateway system 120 is activated;
A second step of, if an event occurs, storing an event generated in the event manager 140 in the gateway system 120 and updating data of the data storage 150;
The event manager 140 transmitting a event to internal interface objects 130 related to the event;
The internal interface object 130 includes a fourth step of transmitting the data and the event to the corresponding external interface device 110,
In the first step,
If the state information of the external interface device 110 causes a change, it is determined that an event has occurred, and if the state information of the external interface device 110 causes a change, it is an internal existing inside the gateway system 120. Data exchange method of the substation automation gateway, characterized in that reported as the interface object (130).
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제 2단계는
상기 이벤트 관리부(140)에 있는 인터페이스 객체 이벤트 큐에 발생한 이벤트를 저장하며, 상기 데이터 스토리지부(150)에 있는 인터페이스 객체 데이터 큐에 데이터를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법.The method of claim 1, wherein the second step
And storing the events generated in the interface object event queue in the event manager 140 and updating data in the interface object data queue in the data storage 150. 제1항에 있어서, 상기 제 3단계는,
인터페이스 객체 이벤트 큐의 포인터를 통해, 상기 이벤트 관리부(140)가 내부 인터페이스 객체(130)들에 이벤트를 전송하는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법.The method of claim 1, wherein the third step,
The method of exchanging data of a substation automation gateway, characterized in that the event management unit (140) transmits an event to internal interface objects (130) through a pointer of an interface object event queue. 제1항에 있어서, 상기 제 4단계는,
상기 내부 인터페이스 객체(130)가 데이터 스토리지부(150)에서 해당 이벤트의 데이터를 읽어온 다음, 해당 외부 인터페이스 장치(110)로 전송하는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화용 게이트웨이의 데이터 교환 방법.
The method of claim 1, wherein the fourth step,
The internal interface object 130 reads the data of the event from the data storage unit 150, and then transmits the data to the external interface device 110, characterized in that the gateway for substation automation gateway.
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