KR101423109B1 - Ｓｃａｄａ 및 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준간의 통합 맵핑 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템에 관한 것으로서, 제1 통신 표준 모델에 따라 변전소 레벨과의 통신을 수행하는 제1 표준 통신 모듈과; 제2 통신 표준 모델에 따라 상위 제어 레벨과의 통신을 수행하는 제2 표준 통신 모듈과; OPC-UA 표준에 따라 통신하는 OPC-UA 모듈과; 상기 제1 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제1 통신 표준 모델에 따른 제1 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제1 맵핑 모듈과; 상기 제2 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제2 통신 표준 모델에 따른 제2 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제2 맵핑 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 이기종의 표준 간의 이기종의 표준, 예를 들어 IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준을 이용하는 변전소 자동화 시스템에서 OPC-UA 표준으로의 맵핑을 통해 이기종의 표준 간의 인터페이스를 가능하게 함과 동시에 새로운 표준의 적용이나 새로운 설비의 추가에도 능동적으로 대처할 수 있다.

Description

ＳＣＡＤＡ 및 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준간의 통합 맵핑 시스템{INTEGRATED MAPPING SYSTEM BETWEEN DIFFERENT TYPES OF STANDARDS APPLIED TO SCADA AND SUBSTATION AUTOMATION}
본 발명은 SCADA 및 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준간의 통합 맵핑 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이기종의 표준, 예를 들어 IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준을 이용한 변전소 자동화에 있어 OPC-UA로의 맵핑을 이용하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수용가 측의 변전소는 변압기를 이용하여 송전측 고전압을 배전측 저압으로 변환하는 역할을 수행한다. 이러한 변전소에는 용량이 같은 다수의 변압기가 사용되며, 전기의 수요에 따라 변압기를 증설하게 된다.
근래에 실시되고 있는 변전소 자동화는 변전소 전체의 작동 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하고 있다. 도 1은 통상적인 변전소 자동화 시스템의 구성을 도시한 도면으로, 변전소 자동화 시스템은 선로 상에 단로기(1), 차단기(2), 변압기(3)가 설치되고, 이러한 전기설비 이외에도 센서, IED(Intelligent Electronic Device)(4)가 설치되어 현장설비인 단로기(1), 차단기(2), 변압기(3)의 작동상태정보를 수집하여 상위 서버의 제어기로 전송하게 된다.
여기서, 상위 서버의 제어기로는 집중감시반(5), SCC(Small control Center)(6), RCC(Regional Control Center)(7), NCC(National Control Center)(8)와 같은 제어기가 사용된다. 일반적으로 하나의 변전소에는 다양한 회사의 IED(4)가 설치될 수 있으므로 상위 서버와 이들 간의 통신은 동일한 통신 표준 모델을 사용하게 된다.
기존의 변전소 자동화에 사용되는 통신 표준 모델은 DNP(Distributed Network Protocol) 3.0이나 MODMUS 등이 많이 사용되어 있으며, 근래에 변전소 자동화 분야의 국제적 표준인 IEC 61850 표준이 사용되고 있다.
IEC 61850은 변전소 장치와 제어 센터 사이의 데이터 교환에 다양한 프로토콜이 사용되므로 상호 운용성의 어려움에 대한 요구사항을 해결하고자 IEC TC57 워킹 그룹 10 에서 표준 규격을 제정하였다. 현재는 변전소의 범위를 넘어 전력의 향후 공급에 대해서도 가장 중요한 표준으로 대두되고 있다.
한편, 변전 설비는 운영 방식에 따라 다소 차이가 있으나, 보통 30년 정도의 평균 운전 시간을 보장하며, 고장 방지를 위해서 운전 시간이 지난 변전 설비는 신형으로 교체하게 되는데, 이 때 IED(4)와 같은 제어기도 함께 교체하게 된다.
여기서, 교체되는 신형 IED는 가급적 기존의 변전소 자동화 시스템에 적용된 통신 표준 모델과 같은 것으로 교체하여야만 상위 서버와의 인터페이스에 문제가 발생하지 않게 된다.
그러나, 새로운 국제 표준이 제안되는 경우, 새로이 교체되는 설비가 새로운 국제 표준을 사용하는 경우, 기존의 설비와의 인터페이스에 문제가 발생하게 되는데, 이를 해소하기 위해서는 교체 대상이 아닌 설비도 새로운 표준에 맞는 제품으로 교체하거나 새로운 설비를 이전 표준에 맞춰 제작하는 방법 밖에 없다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 한국공개특허공보 제10-2008-0094490호에 개시된 '변전소 자동화를 위한 IEC 61850 서버 데이터 취득 장치'에서는 기존의 DNP 3.0 프로토콜이나 MODBUS 프로토콜을 지원하던 변전소 자동화 시스템의 기존 상위시스템들도 IEC 61850 서버로부터 데이터를 직접 취득할 수 있으며, 또한 상위시스템인 HMI에서 내려진 명령이 IEC 61850 서버로 공급되도록 함에 따라 변전소 자동화 시스템을 구성하는 서로 다른 프로토콜 통신 방식을 사용하는 시스템 상호 간의 데이터 교류가 원활히 이루어질 수 있는 게이트웨이 형태의 기술을 개시하고 있다.
그런데, 상기 한국공개특허공보에 개시된 데이터 취득 장치는 특정 통신 표준 모델 간의 데이터를 상호 변환하는 수준에 불과하여, 새로운 표준이 제안되는 경우 이에 능동적으로 대처하기 어려운 실정이다.
일 예로 근래에 새로운 국제 표준인 IEC 61970 표준이 제안되고 있는데, 상위 서버와 같은 상위 제어 센터와의 데이터 전송 및 서비스 전송에 적용되도록 마련되어 있다.
여기서, IEC 61970 표준이 적용된 설비를 기존의 변전소 자동화 시스템에 적용하기 위해서는 기존의 IEC 61850 표준을 따르는 설비나, DNP 3.0 프로토콜이나 MODBUS 프로토콜에 따른 설비와의 통신을 위해 상기 한국공개특허공보에 개시된 기술의 게이트웨이를 IEC 61970 표준을 따르른 설비와 기존 설비들 사이에 설치하여야 하는 불편함이 있으며, 이와 같은 게이트웨이의 설치 없이는 새로운 표준이 적용된 설비의 적용이 현실적으로 어려운 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 이기종의 표준 간의 이기종의 표준, 예를 들어 IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준을 이용하는 변전소 자동화 시스템에서 OPC-UA 표준으로의 맵핑을 통해 이기종의 표준 간의 인터페이스를 가능하게 함과 동시에 새로운 표준의 적용이나 새로운 설비의 추가에도 능동적으로 대처할 수 있는 SCADA 및 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준간의 통합 맵핑 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템에 있어서, 제1 통신 표준 모델에 따라 변전소 레벨과의 통신을 수행하는 제1 표준 통신 모듈과; 제2 통신 표준 모델에 따라 상위 제어 레벨과의 통신을 수행하는 제2 표준 통신 모듈과; OPC-UA 표준에 따라 통신하는 OPC-UA 모듈과; 상기 제1 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제1 통신 표준 모델에 따른 제1 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제1 맵핑 모듈과; 상기 제2 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제2 통신 표준 모델에 따른 제2 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제2 맵핑 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 제1 통신 표준 모델은 IEC 61850 표준을 포함하고; 상기 제2 통신 표준 모델은 IEC 61970 표준을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 제2 표준 통신 모듈은 상기 OPC-UA 모듈을 통해 상기 상위 제어 레벨과 통신할 수 있다.
또한, 상기 제1 맵핑 모듈은 IEC 61850-7-x에 정의된 LN 클래스를 UA Object Type에 맵핑하고, LogicNodeTypes LN 클래스를 subtyping UA Object Type에 맵핑하고, LN를 LogicNodeTypes의 인스턴스로 UA Object에 맵핑하고, LN의 속성을 포함한 LN 데이터는 UA Object에 맵핑하고, CDC를 UA Object type에 맵핑하고, CDC의 속성을 포함한 CDC의 DataAttributes를 UA Variables에 맵핑하고, CDC의 DataAttribute 유형을 CDC 속성의 유형으로 INTEGER, FLOAT 및 문자열을 포함한 UA 표준 데이터 형식에 맵핑하며, FC를 UA Objects에 맵핑할 수 있다.
또한, 상기 제2 맵핑 모듈은 CIM 클래스를 UA ObjectType으로 맵핑하고, CIM 클래스의 상속관계를 HasSubType ReferencType으로 맵핑하고, CIM 클래스간 Association 및 Aggregation을 HasComponent ReferenceType으로 맵핑하고, CIM 클래스의 Attribute를 Property 또는 VariableType으로 맵핑하고, DataType 및 Enumeration 클래스를 DataType으로 맵핑하고, Address Space에 인스턴스가 있는 CIM 클래스에 대해서 ObjectType을 등록하고, OPC Server를 CIM 클래스 Properties에 대해서 VariableType을 생성하고, CIM Association을 Non-symmetic reference로 맵핑하고, ReferenceType을 OPC NonHierachicalReference의 SubType으로 정의하고, OPC BroweName 및 DisplayName Attribute를 CIM 엘리먼트 이름으로 정의하고, Description은 CIM 엘리먼트 설명으로 정의할 수 있다.
그리고, 기 설정된 통신 프로토콜에 따라 상기 변전소 레벨과의 통신을 수행하는 통신 프로토콜 모듈과; 상기 통신 프로토콜 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 통신 프로토콜에 따른 통신 데이터를 수집할 수 있는 데이터 태그와 OPC-UA 모델을 생성하여 상기 통신 데이터를 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제3 맵핑 모듈을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 통신 프로토콜은 DNP 3.0 프로토콜과 MODBUS 프로토콜 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 IEC 61850 표준의 SCL 파일에 포함된 토폴로지 정보는 상기 IEC 61970 표준의 RDF 파일로 맵핑되어 상기 제2 표준 통신 모듈로 전달될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따라 본 발명에 따르면, 이기종의 표준 간의 이기종의 표준, 예를 들어 IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준을 이용하는 변전소 자동화 시스템에서 OPC-UA 표준으로의 맵핑을 통해 이기종의 표준 간의 인터페이스를 가능하게 함과 동시에 새로운 표준의 적용이나 새로운 설비의 추가에도 능동적으로 대처할 수 있는 SCADA 및 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준간의 통합 맵핑 시스템이 제공된다.
도 1은 통상적인 변전소 자동화 시스템의 구성을 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 매핑 시스템의 구성을 도시한 도면이고,
도 3, 도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 매핑 시스템에서 IEC 61850 표준에 따른 IEC 61850 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 규칙을 설명하기 위한 도면이고,
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 매핑 시스템에서 IEC 61970 표준에 따른 IEC 61970 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 규칙을 설명하기 위한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 매핑 시스템에서 토폴로지 정보의 연계를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)의 설명에 앞서, 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)에 적용되는 OPC-UA 표준에 대해 설명한다.
OPC-UA 표준은 최신의 OPC 표준으로 소프트웨어 간의 Interoperability 면에서 높은 성능을 보여주고 있다. 이는 기존의 OPC-Classic 표준 (OPC DA, HDA, A&E), RSA 표준으로의 Data encryption 및 x509 Certificate standard에 기반한 인증(Authentication)을 하나로 묶은 새로운 OPC 표준이다. OPC-UA 표준의 방화벽(Firewall) 친화적인 특징으로 인해, Automation 영역과 Enterprise 영역 간의 시스템 호환성이 뛰어난 보안 기능과 성능을 유지하는게 가능하게 된다.
OPC-UA 표준의 주요 특징으로는 보안성, 정보 모델, 독립적 플랫폼, 그리고 인터넷 기능을 들 수 있다. 보완성의 경우, 데이터 암호화 및 x509 인증서 표준에 기반한 인증 및 승인의 표준화된 방식으로 안전한 데이터 교환을 지원하게 된다.
정보 모델은 알람 및 이벤트, 프로세스 정보, 히스토리 정보 등 유연한 모델링 및 통신 기능으로, 시스템의 다양한 정보 교환을 위한 표준을 제공하게 된다. OPC-UA 표준의 강력한 모델링 기능은 벤더 및 기관 등에서 자신의 정보 모델을 정의하는 것을 지원하게 된다. 또한, 다른 곳에서 제공하는 정보 모델 및 시스템을 발견하고 통합할 수 있는 기능을 제공하게 된다.
플랫폼 독립성은 플랜트 계층부터 엔터프라이즈까지 모든 수준에서 적용 가능하도록 플랫폼에 독립적인 표준화된 방식의 데이터 교환 및 통신을 지원한다. OPC-UA 표준은 VxWorks, Linux 및 독점 RTOSs(실시간 운영 체제) 등 많은 임베디드 운영체제 폼에 장착될 수 있다.
인터넷 서비스의 경우, OPC-UA 표준은 표준 HTTP 또는 TCP 포트 중 하나의 포트를 통해 통신할 수 있다. 즉, OPC-UA 표준의 메시지는 방화벽을 통해 그리고 인터넷을 통하여 액세스가 가능하게 된다.
상기와 같은 OPC-UA 표준은 좀 더 빠르고 정확하고 안전하게 대용량의 데이터를 실시간으로 수집하고 분배하여 관리할 수 있는 기능을 제공하게 되는데, 본 발명에서는 OPC-UA 표준으로의 맵핑을 통해 이기종의 표준 간의 인터페이스를 가능하게 하는 바, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)에 대해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 표준 통신 모듈(120), 제2 표준 통신 모듈(130), OPC-UA 모듈(110), 제1 맵핑 모듈(151) 및 제2 맵핑 모듈(152)을 포함한다.
제1 표준 통신 모듈(120)은 제1 통신 표준 모델에 따라 변전소 레벨(300)과의 통신을 수행한다. 예를 들어, 제1 표준 통신 모듈(120)은 변전소 레벨(300)의 IED(Intelligent Electronic Device) 설비들과 제1 통신 표준 모델에 따라 통신하는데, 본 발명에서는 제1 통신 표준 모델로 IEC 61850 표준이 적용되는 것을 예로 한다.
제2 표준 통신 모듈(130)은 제2 통신 표준 모델에 따라 상위 제어 레벨(200)과의 통신을 수행한다. 예들 들어, 제2 표준 통신 모듈(130)은 상위 제어 레벨(200)의 EMS(Energy Management System)나 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)와 제2 통신 표준 모델에 따라 통신을 수행하는데, 본 발명에서는 제2 통신 표준 모델이 IEC 61970 표준이 적용되는 것을 예로 한다.
OPC-UA 모듈(110)은 OPC-UA 표준에 따라 통신하는데, 본 발명에서는 제2 표준 통신 모듈(130)이 OPC-UA 모듈(110)의 인터넷 기능을 통해 상위 제어 레벨(200)과의 통신을 수행하는 것을 예로 한다.
여기서, 본 발명에 따른 OPC-UA 모듈(110)은 상호 상이한 제1 통신 표준 모델과 제2 통신 표준 모델 간의 데이터 연계, 즉 IEC 61970 표준과 IEC 61970 표준 간의 데이터 연계가 가능하게 하는데, EC 61970 표준과 IEC 61970 표준을 OPC-UA 표준으로 모델링화하여 두 표준을 모델 관점에서 맵핑(Mapping)이 가능하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제1 맵핑 모듈(151)은 제1 표준 통신 모듈(120)과 OPC-UA 모듈(110) 간의 통신에서 제1 통신 표준 모델, 즉 IEC 61850 표준에 따른 IEC 61850 데이터 모델(이하, '제1 표준 데이터 모델'이라 함)을 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑한다.
그리고, 제2 맵핑 모듈(152)은 제2 표준 통신 모듈(130)과 OPC-UA 모듈(110) 간의 통신에서 제1 통신 표준 모델, 즉 IEC 61970 표준에 따른 IEC 61970 데이터 모델(이하, '제2 표준 데이터 모델'이라 함)을 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑한다.
상기와 같인 구성에 따라, 이기종의 통신 표준 모델인 IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준을 OPC-UA 표준으로 모델링화됨으로써, IEC 61850 표준과 IEC 61970 표준 간의 통신, 즉 제1 표준 통신 모듈(120)과 제2 표준 통신 모듈(130) 간의 통신이 가능하게 된다.
이하에서는 제1 맵핑 모듈(151)과 제2 맵핑 모듈(152)이 각각 제1 표준 데이터 모델 및 제2 표준 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 규칙에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 제1 맵핑 모듈(151)이 제1 표준 데이터 모델, 즉 IEC 61850 표준에 따른 IEC 61850 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 규칙을, 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
IEC 61850-7-x에 정의된 LN 클래스(Logic Node class)는 UA Object Type에 맵핑된다. 그리고, LogicNodeTypes LN 클래스는 subtyping UA Object Type에 맵핑된다. 그리고, LN은 LogicNodeTypes의 인스턴스로 UA Object에 맵핑된다. 그리고, LN의 속성과 같은 LN 데이터는 UA Object에 맵핑된다.
또한, CDC는 UA Object type에 맵핑되고, CDC의 속성과 같은 CDC의 DataAttributes는 UA Variables에 맵핑되고, CDC의 DataAttribute 유형은 CDC 속성의 유형으로 INTEGER, FLOAT 및 문자열과 같은 기존의 UA 표준 데이터 형식에 맵핑된다. 그리고, FC는 UA Objects에 맵핑된다.
그리고, 개체를 구성하는 세가지 표준 UA 참조 타입이 사용되는데, HasComponent는 LN와 속성 간의 관계 파트뿐만 아니라 CDC와 속성 간에 대해 설명하고, HasComponent는 FC에서 그룹화하는데 사용되며, Organizes은 FC에서 CDC 속성 그룹화에 사용되며, HasTypeDefinition은 CDC 따라 LN 속성을 연결한다.
상기와 같은 맵핑 규칙에 따른 제1 맵핑 모듈(151)이 IEC 61850 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 예를 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 예는 LN 클래스의 MMXU와 CDC MV와 그 속성을 포함하고 있다. MMXU는 3상 시스템에서 전류, 전압, 파워 및 임피던스의 계산에 사용되는 LN 클래스로, 주로 운용 응용 프로그램에 사용된다. CDC MV는 측정값을 나타낸다.
여기서, TotVA(총 피상 전력), TotVAr(총 무효 전력) 및 TotW(총 유효 전력)은 MMXU의 세 가지 특성으로 이를 중점으로 두고, MV를 위하여 본 발명에서는 속성의 수를 나눌 수 있는 FC 제한을 고려하는 것을 예로 한다.
FC는 특정한 속성을 나타낼 수 있는 서비스를 표시하는 것으로서, 속성 instMag(측정값의 순간적인 값의 크기), mag(instMag의 현재 값을 고려한 deadband), q(측정 값의 질), t(측정 값에 타임 스탬프)와 range(instMag의 현재 값 범위)는 FC의 MX(Measurands)에 속하고, 속성 subEna(활성화 대신에 사용), subMag(데이터 속성 instMag 대신에 사용)와 subID(장치를 제조사 대신에 주소를 보여줌)는 FC의 SV에 속합니다.
도 4a 내지 도 4c는 MV가 구현될 수 있는 세 가지 방법을 나타낸 것으로, 도 4a는 조직화하기 위한 구현 방법 중 FC에 대해서 고려하지 않은 방법을 나타낸 것이고, 도 4b는 FC를 제공하여 경로를 제공하고 있는 방법을 나타낸 것이고, 도 4c는 FC를 제공하지만 변수에 다른 경로를 제공하여 UA 주소 공간을 검색하거나 검색시 선택사항을 고려하여 생성 여부를 나타낸 것이다.
한편, 제2 맵핑 모듈(152)이 제2 표준 데이터 모델, 즉 IEC 61970 표준에 따른 IEC 61970 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 규칙을, 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, CIM 클래스는 UA ObjectType으로 맵핑되고, CIM 클래스의 상속관계는 HasSubType ReferencType으로 맵핑되고, CIM 클래스간 Association 및 Aggregation은 HasComponent ReferenceType으로 맵핑된다. 그리고, CIM 클래스의 Attribute는 Property 또는 VariableType으로 맵핑되고, DataType 및 Enumeration 클래스는 DataType으로 맵핑되고, Address Space에는 인스턴스가 있는 CIM 클래스에 대해서 ObjectType을 등록한다.
또한, OPC Server는 모든 CIM 클래스 Properties에 대해서 VariableType을 생성하고, CIM Association은 Non-symmetic reference로 맵핑되고, ReferenceTyp은 OPC NonHierachicalReference의 SubType으로 정의된다. 그리고, OPC BroweName 및 DisplayName Attribute는 CIM 엘리먼트 이름으로 정의되고, Description은 CIM 엘리먼트 설명으로 정의된다.
여기서, CIM 표준의 개정에 따라 OPC-UA 표준도 수정되어야 하므로, 모델 변환과정은 자동으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해, 제2 맵핑 모듈(152)은 CIM UML을 해석하여 ObjectType, VariableType, DataType, ReferenceType으로 변환하여 XML로 생성하게 된다.
상기와 같은 맵핑 규칙에 따른 제2 맵핑 모듈(152)이 IEC 61970 데이터 모델을 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 예를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 6의 (a)는 클래스 정보의 맵핑을 설명하기 위한 것으로, IEC61970 CIM 클래스 중 Breaker를 OPC-UA로 맵핑하는 것을 예로 하고 있다. 여기서, CIM 클래스는 객체화되기 전의 원형 상태이기 때문에, OPC-UA 모델로 맵핑될 때 ObejectType 클래스로 맵핑된다.
도 6의 (b)는 객체 정보의 맵핑을 설명하기 위한 것으로, IEC61970 RDF에 Breaker 클래스를 사용한 Breaker 정보가 BR1, BR2의 2개인 경우, OPC-UA로의 맵핑은 다음과 같이 표현될 수 있다.
BR1, BR2의 경우 Breaker 클래스를 사용하여 객체화된 모델이기 때문에 Breaker 클래스는 이들 객체의 원형이 되며, 원형과 객체간의 관계는, 도 6의 (b)에 도시된 IEC 61970 영역과 같이 표현될 수 있다.
이와 같은 방법으로 객체화된 정보는 OPC-UA의 Object 클래스로 맵핑 가능하며, OPC-UA 클래스의 관계는 도 6의 (b)에 도시된 OPC-UA 부분과 같이 표현될 수 있다. 이 때 클래스 원형 정보인 ObjectType과 객체 정보인 Object와의 연결 정보는 Object 클래스의 멤버 데이터로 정의되어 있는 Reference 중 HasTypeDefinition에 ObjectType의 NodeID를 저장하여 연결 관계를 표현하게 된다.
다시 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)은 기 설정된 통신 프로토콜에 따라 변전소 레벨(300)과 통신을 수행하는 통신 프로토콜 모듈(141,142)을 포함할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템(100)은 통신 프로토콜 모듈(141,142)과 OCP-UA 모듈(110) 간의 통신을 맵핑하는 제3 맵핑 모듈(153)을 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명에서는 통신 프로토콜 모듈(141,142)이, 도 2에 도시된 바와 같이, DNP 3.0 프로토콜과 MODBUS 프로토콜에 따라 통신하는 두 개의 모듈로 구성되는 것을 예로 하고 있다.
그리고, 제3 맵핑 모듈(153)은 통신 프로토콜 모듈(141,142)과 OPC-UA 모듈(110)간의 통신에서 통신 프로토콜에 따른 통신 데이터를 수집할 수 있는 데이터 태그와 OPC-UA 모델을 생성하여 통신 데이터를 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하게 된다.
보다 구체적으로 설명하면, 제3 맵핑 모듈(153)은 맵핑에 사용할 데이터 오브젝트 정보를 기반으로 하여 데이터 태그를 생성한다. 그리고, 생성된 데이터 태그를 이용하여 OPC-UA 데이터 모델을 생성하는데, 데이터 맵핑에 사용할 객체의 원형이 되는 ObjectType 모델을 생성하고, 데이터를 맵핑 OPC-UA Object 모델로 생성하며, 생성한 ObjectType 모델과 Object 모델 간의 레퍼런스(Reference)를 생성한다. 그런 다음, 각각 생성한 데이터 태그와 OPC-UA 모델 간의 맵핑을 수행하게 된다.
상기와 같은 구성에 따라 이기종 표준의 간의 데이터 연계가 가능하게 되는데, 토폴로지 정보의 연계 또한 가능하게 되어, IEC 61850 표준의 토폴로지 정보가 상위의 IEC 61970 표준으로 연계되어 IEC 61970 표준에서도 표현이 가능하게 된다.
종래에는 SCADA 또는 EMS에서 계통 정보를 표시하기 위하여, 도 7에 도시된 바와 같이, 단선도(Single line diagram)을 이용하여 계통 정보를 표시하였다. 그러나 단선도의 표시는 디스플레이되는 화면 상에서 시각화하여 직접 그려서 관련된 데이터 정보를 해당 위치에 연계하는 구조로 작성하였다. 또한 변전소 레벨의 변화 또는 계통의 정보가 변하게 되면, 상위의 IEC 61970 표준에서는 도면을 다시 재구성하여 데이터를 도면의 해당 위치에 매핑시켜야 하는 번거러움이 있었다.
그러나, 본 발명에서는 도 7에 도시된 도면에서, 기존의 변전소 SCL 파일에서 정보를 읽어 토폴로지 정보를 상위의 IEC 61970 표준의 RDF 형태 파일에 전송함으로써, 계통 정보를 시각화하여 생성할 수 있게 된다. 또한, 계통 정보에 따른 데이터 연계도 자동으로 토폴로지 정보에 연계되어 표시될 수 있게 된다. 따라서, 변전소 또는 계통 정보가 변경되어도 변경된 정보가 실시간으로 상위 SCADA 또는 EMS에 전달되어 단선도 정보도 자동으로 갱신될 수 있게 된다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100 : 통합 맵핑 시스템 110 : OPC-UA 모듈
120 : 제1 표준 통신 모듈 130 : 제2 표준 통신 모듈
141,142 : 통신 프로토콜 모듈 151 : 제1 맵핑 모듈
152 : 제2 맵핑 모듈 153 : 제3 맵핑 모듈

Claims (8)

  1. 변전소 자동화에 적용되는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템에 있어서,
    제1 통신 표준 모델에 따라 변전소 레벨과의 통신을 수행하는 제1 표준 통신 모듈과;
    제2 통신 표준 모델에 따라 상위 제어 레벨과의 통신을 수행하는 제2 표준 통신 모듈과;
    OPC-UA 표준에 따라 통신하는 OPC-UA 모듈과;
    상기 제1 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제1 통신 표준 모델에 따른 제1 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제1 맵핑 모듈과;
    상기 제2 표준 통신 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 제2 통신 표준 모델에 따른 제2 표준 데이터 모델을 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제2 맵핑 모듈과;
    기 설정된 통신 프로토콜에 따라 상기 변전소 레벨과의 통신을 수행하는 통신 프로토콜 모듈과;
    상기 통신 프로토콜 모듈과 상기 OPC-UA 모듈 간의 통신에서 상기 통신 프로토콜에 따른 통신 데이터를 수집할 수 있는 데이터 태그와 OPC-UA 모델을 생성하여 상기 통신 데이터를 상기 OPC-UA 표준에 따른 OPC-UA 데이터 모델로 맵핑하는 제3 맵핑 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 통신 표준 모델은 IEC 61850 표준을 포함하고;
    상기 제2 통신 표준 모델은 IEC 61970 표준을 포함하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 표준 통신 모듈은 상기 OPC-UA 모듈을 통해 상기 상위 제어 레벨과 통신하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 맵핑 모듈은
    IEC 61850-7-x에 정의된 LN 클래스를 UA Object Type에 맵핑하고,
    LogicNodeTypes LN 클래스를 subtyping UA Object Type에 맵핑하고,
    LN를 LogicNodeTypes의 인스턴스로 UA Object에 맵핑하고,
    LN의 속성을 포함한 LN 데이터는 UA Object에 맵핑하고,
    CDC를 UA Object type에 맵핑하고,
    CDC의 속성을 포함한 CDC의 DataAttributes를 UA Variables에 맵핑하고,
    CDC의 DataAttribute 유형을 CDC 속성의 유형으로 INTEGER, FLOAT 및 문자열을 포함한 UA 표준 데이터 형식에 맵핑하며,
    FC를 UA Objects에 맵핑하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 맵핑 모듈은
    CIM 클래스를 UA ObjectType으로 맵핑하고,
    CIM 클래스의 상속관계를 HasSubType ReferencType으로 맵핑하고,
    CIM 클래스간 Association 및 Aggregation을 HasComponent ReferenceType으로 맵핑하고,
    CIM 클래스의 Attribute를 Property 또는 VariableType으로 맵핑하고,
    DataType 및 Enumeration 클래스를 DataType으로 맵핑하고,
    Address Space에 인스턴스가 있는 CIM 클래스에 대해서 ObjectType을 등록하고,
    OPC Server를 CIM 클래스 Properties에 대해서 VariableType을 생성하고,
    CIM Association을 Non-symmetic reference로 맵핑하고,
    ReferenceType을 OPC NonHierachicalReference의 SubType으로 정의하고,
    OPC BroweName 및 DisplayName Attribute를 CIM 엘리먼트 이름으로 정의하고,
    Description은 CIM 엘리먼트 설명으로 정의하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 통신 프로토콜은 DNP 3.0 프로토콜과 MODBUS 프로토콜 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 IEC 61850 표준의 SCL 파일에 포함된 토폴로지 정보는 상기 IEC 61970 표준의 RDF 파일로 맵핑되어 상기 제2 표준 통신 모듈로 전달되는 것을 특징으로 하는 이기종 표준 간의 통합 맵핑 시스템.
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