KR101611048B1 - 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력계통의 고장에 관련하여 훈련원의 신속한 복구 조치에 대한 모의고장 훈련을 수행하도록 한 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법에 관한 것으로, 사고발생기가 전력계통을 화면에 표시하며, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 설정하며, 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시키며, 변경상태 신호를 수신받아 변경 내역을 확인하여 전력계통 화면에 반영시켜 주며; 축소형모자익배전반이 사고발생기에서 생성시킨 모의고장 신호를 수신받아 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작을 입력받아 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시키고 변경된 상태를 표출하며, 변경상태 신호를 생성시켜 사고발생기로 전송한다.

Description

전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법{system and method for training virtual fault of electric power system}

본 발명은 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 전력계통의 고장에 관련하여 훈련원의 신속한 복구 조치에 대한 모의고장 훈련을 수행하도록 한 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법에 관한 것이다.

산업의 발달로 전력 의존도가 매우 높아지고 있으며, 또한 전력계통은 점점 복잡화 및 거대화되고 있어 전력계통을 보다 신뢰성 있게 운용하는 것이 점차 어려워지고 있다. 그리고 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)나 EMS(Energy Management System)를 전력계통에 설치하여 운용자를 돕고 있지만, 운용자의 임무는 여전히 복잡화되고 있으며, 안전하게 전력계통을 운전하는 능력의 필요성은 계속해서 증가되고 있다.

한편, 낙뢰로 인한 작은 고장이 금융, 산업, 경제에 심각한 영향을 미쳐 국가 전체의 비상사태로 번지는 것처럼, 전력계통의 안정도를 위해서 작은 고장이라 할지라도 즉시 대처해야만 한다. 예를 들어, 고장 전류가 매우 적은 비접지계통의 지락 고장일지라도 선로 고장이 발생하면, 운영자는 즉시 이를 파악하여야 하고, 이에 알맞은 대처 방안을 수립하여 비접지계통을 안정시켜야 한다. 이에 따라, 전력계통에 대한 숙련된 운전기술이 운영자에게 필요하며, 실제 전력계통 모의를 통한 미경험 고장의 처리기술을 습득해야 할 필요성이 있다고 할 것이다.

이러한 전력계통에서의 고장 복구 훈련 방법에는 단위변전소 규모의 사전 시나리오 기반 컴퓨터 모의 훈련 시스템이 사용되고 있으나, 시스템의 유지 및 확대적용에 어려움이 있고, 운용자의 임의의 제어 및 다양한 복구 모의가 여전히 불가능한 단점을 가지고 있다.

한국등록특허 제10-0487979호(2005.04.28 등록)는 지유아이와 데이터베이스를 이용한 전력계통모의고장발생시스템 및 이의 운용방법에 관하여 기재되어 있는데, CCU, MPU, OPC, DIU, 시뮬레이터를 포함하여 이루어진 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템에 있어서, 전력계통의 현장 기기를 감시하여 현장에서의 고장에 관련한 데이터를 송신하고, 전송된 운용자의 지령을 수신하는 CCU; CCU에서 전송된 현장 기기의 상태를 OPC에 전달하고, 운용자의 지령을 CCU에 전달하며, MPU측의 공유메모리의 데이터를 시뮬레이터 쪽으로 전달하는 simServer를 마련하고, 시뮬레이터의 SimWS 요구에 따라 해당되는 공유메모리의 데이터를 네트워크를 통해 전송하는 MPU; MPU를 통해 전송된 현장 기기의 상태를 화면상에서 확인하고, 운용자의 화면조작을 통한 지령을 받아 MPU에 전달하는 OPC; 및 MPU, OPC 및 CCU에서 필요한 임의의 데이터를 편집하고 입력하는 DIU로 이루어진 변전소 감시제어반: 및 훈련원에게 각종 교육 및 훈련 상황을 부여하고 훈련원의 제어를 처리해줄 수 있도록, MPU와 네트워크로 연결되어 필요한 데이터를 취득하며, 수신된 데이터를 로컬 데이터베이스에 저장하는 SimWS를 마련하고, 계통의 데이터를 읽어서 변전소 전체의 조류를 계산하는 조류계산 프로그램을 탑재시키고, 공유메모리를 업데이트시켜 계통의 변화를 변전소 현장과 동일하게 체험할 수 있도록 해 주는 clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시키는 강사조작반; 강사에 의해 선택된 모의고장 시나리오를 clientLink를 통해 전송받는 serverLink와, 계통에 대한 감시 및 제어의 기능을 수행하는 프로세스인 OPC와, 교육 및 훈련에 필요한 임의의 작업을 수행하는 GUIDE로 구성하여 실제 현장에서 사용되는 감시제어반과 동일하게 구현되며, 소프트웨어적으로 모의고장을 발생시키고, MPU로부터 다운로드한 데이터를 모의반 데이터베이스에 저장하는 모의제어반; 및 감시, 제어 및 측정과 관련된 데이터를 저장하며, ind_point, ana_point, cal_point, rtu_point 테이블로 구축된 모의반 데이터베이스와, 훈련에 관계되는 정보를 저장하며, scenario, resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블로 구축된 훈련 데이터베이스와, 훈련결과를 저장하며, trainee, train_result, subicon_result 테이블로 구축된 훈련결과 데이터베이스와, 모선 테이블, 선로 테이블, 변압기 테이블, Sh.R 테이블, 차단기 테이블, 단로기 테이블, 차단기 그룹 테이블, Bus-Tie CB 테이블, 탭(tap)비 테이블로 구성된 조류계산에 관련된 데이터베이스를 포함하는 데이터베이스로 이루어진 시뮬레이터를 포함하여 구성되되, 훈련 데이터베이스는 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 각각의 데이터베이스를 시나리오 데이터베이스와 분리하여 구성하고, 이 시나리오 데이터베이스에는 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 데이터베이스가 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 기존의 복구절차를 단순히 텍스트로서 습득하는 방식을 벗어나 전력계통에서의 고장을 실제와 같이 구현하고 복구하는 방식을 실제 현장에서 복구하는 것과 유사하게 구현하며, 가상현실이나 전문가 시스템을 도입하여 시뮬레이터를 구현하여, 실제 시스템과 더욱 유사한 시뮬레이터가 될 수 있다.

한국등록특허 제10-0543543호(2006.01.09 등록)는 국내 송전망의 대규모 정전 발생 시에 운용자들의 위기대처 능력향상을 모색하기 위해 임의의 계통조작에 대한 해석 및 교육훈련 방법을 제공하고, 이를 컴퓨터 환경의 시스템으로 개발하기 위한 전력계통 고장복구 교육훈련 알고리즘이 적용된 교육훈련시스템의 운용방법에 관하여 기재되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 전력계통 고장복구 교육훈련 알고리즘이 적용된 교육훈련시스템의 운용방법에 있어서, 전력계통 고장복구 교육훈련 알고리즘이 수행되는 계통도 제작, 데이터베이스 관리, 고장복구 교육훈련을 위한 사용자 그래픽 인터페이스를 통해 교육훈련이 시작되면, 선로 온/오프, 발전기 출력조정, 부하투입의 계통을 조작하는 단계와, 계통 조작 단계 전에 154kV 이상 송전망에 대한 전정전 명령이 있으면, 계통 조작 전에 교육훈련시스템은 모든 차단기를 트립시키고, 모든 모선의 유효전력, 무효전력, 전압, 위상각을 0으로 설정하는 단계, 계통 조작이 완료되면, 교육훈련시스템은 분석모듈을 수행하여, 스테이틱 DB와 다이나믹 DB로 이루어짐과 더불어 PSS/E 데이터를 변환하여 데이터 형식인 SAV와 CAS 확장자로 구축되는 데이터베이스로부터 모든 송전망에 대한 Y-행렬을 구성하고, 조류계산을 수행한 후, 발전기 무효전력 공급초과, 모선 과전압 및 선로 과부하를 판단하여, 그 결과를 사용자 그래픽 인터페이스를 통해 사용자에게 그래픽적으로 전달하는 단계와, 전력계통해석이 완료된 후, 교육훈련시스템은 다시 사용자의 계통 복구 조작에 대해 준비하고, 이때 계통연계 명령이 교육훈련시스템에 내려지면, 현재의 전력계통 데이터를 계통연계 저장형식인 CAS파일에 저장하는 단계를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 종래의 전력계통 모의고장 훈련 시스템은, 훈련원이 사용하기에 사용법이 여전히 복잡할 뿐만 아니라, 고장 발생 후 복구 조작도 단순히 텍스트로서 복구절차를 습득하는 수준에 여전히 머무르고 있는 단점이 있었다.

한국등록특허 제10-0487979호 한국등록특허 제10-0543543호

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 필요성 내지는 단점을 해결하기 위한 것으로, 전력계통의 고장에 관련하여 훈련원의 신속한 복구 조치에 대한 모의고장 훈련을 수행하도록 한 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법을 제공한다.

이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 전력계통을 화면에 표시하며, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 설정하며, 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시키며, 변경상태 신호를 수신받아 변경 내역을 확인하여 전력계통 화면에 반영시켜 주는 사고발생기; 및 상기 사고발생기에서 생성시킨 모의고장 신호를 수신받아 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작을 입력받아 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시키고 변경된 상태를 표출하며, 변경상태 신호를 생성시켜 상기 사고발생기로 전송하는 축소형모자익배전반을 포함하는 전력계통 모의고장 훈련 시스템을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 축소형모자익배전반은, 전력계통을 모자익 타일 형태로 표출하여 전력계통 설비에 대한 상태 및 계측 값을 표시해 주며, 훈련원이 조작한 스위치나 버튼에 따라 이에 대응하는 인터록 조건에 의해 전력계통 설비의 상태에서 투입되거나 투입되지 않는 상황을 표출하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 축소형모자익배전반은, 전력계통 설비에 전기적으로 연결된 각종 인터록 조건 및 모의고장 신호 수신시의 조건에 따른 사고표출 로직을 탑재하며, 사고표출 로직에 의해 모의고장 신호 수신에 따른 사고 표출 및 훈련원의 오조작에 의한 사고 파급, 훈련원의 스위치나 버튼 조작에 따른 인터록 조건 분석을 수행하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작 결과에 따라 추가 사고를 발생시켜 주고 추가 사고에 대한 결과를 표시시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 축소형모자익배전반은, 다수 개의 패널을 결합한 형태로 형성된 외함; 하나의 패널에 메인CPU, DIM, DOM, 파워부, 통신부를 구비하여, 이더넷 통신을 통해 상기 사고발생기와 연계하며, 상기 사고발생기로부터 모의고장 신호를 수신받아 사고 정보를 해석하여 관련 차단기를 트립시키거나 표출시켜 주며, 훈련원의 조작 신호를 해석하고 해석된 결과를 표출해 주는 마스터유니트; 상기 하나의 패널을 제외한 다른 패널들에 각각 메인CPU, DIM, DOM, 파워부를 구비하여, 이더넷 통신을 통해 상기 마스터유니트와 연계하며, 상기 마스터유니트로부터 사고 정보 및 해석 결과를 취득하여 표시시켜 주며, 훈련원의 조작 신호를 수신받아 상기 마스터유니트로 제공하는 다수 개의 슬레이브유니트; 및 상기 외함의 전면부에 경보창구, 디지털메타, 스위치 및 조작버튼, 스위치 및 버튼램프를 구비하여, 상기 마스터유니트 또는 상기 슬레이브유니트의 제어에 따라 사고 정보 및 해석 결과를 표출해 주며, 훈련원의 조작 신호를 상기 마스터유니트 또는 상기 슬레이브유니트에 전달하는 다수 개의 전력계통표출물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 마스터유니트는, 사고 정보를 해석하고 해석된 사고 정보를 표출할 슬레이브유니트를 탐색하며, 탐색된 슬레이브유니트로 해석된 사고 정보를 전달하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 마스터유니트는, 이더넷 통신을 통해 전력 설비에 대한 상태 정보를 상기 슬레이브유니트로 제공하여 상기 전력계통표출물을 온 또는 오프시켜 주도록 하며, 상기 슬레이브유니트가 취득한 스위치 및 버튼의 조작 정보를 전달받아 해석 및 판단하고 판단된 결과를 상기 슬레이브유니트로 재전송하여 표출시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 마스터유니트는, 상기 사고발생기로부터 취득한 계측 정보를 통신부를 통해 디지털메타에 전송하여 아날로그 정보로 표시하도록 하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 슬레이브유니트는, 자신이 속한 패널에 훈련원의 조작 신호가 있는 경우에 조작 정보를 취득한 후에, 취득한 조작 정보를 이더넷 통신을 통해 상기 마스터유니트에 전달하며, 상기 마스터유니트로부터 사고 정보를 전달받는 경우에 관련 차단기를 트립시키거나 사고 정보에 대한 경보를 상기 전력계통표출물에 표시시켜 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 전력계통표출물은, 상기 마스터유니트 또는 상기 슬레이브유니트의 제어에 따라 변전소와 변전소를 연결하는 가공 또는 지중선로인 송전선로 측 고장과, 제1버스와 제2버스로 구비한 제1모선 측 고장과, 1개의 변전소에 다수 개로 설치된 변압기 측 고장과, 변압기별로 섹션을 두어 변압기별로 부하를 분담하기 위해 1개의 변압기에 다수 개로 설치된 배전선로 측 고장과, 모선을 버스 섹션에 의해 다수 개로 나눈 제2모선 측 고장에 대해 표출해 주는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 마스터유니트의 메인CPU는, 상기 슬레이브유니트를 통해 훈련원의 조작 신호를 입력받아 인터록 로직을 통해 검증하며, 검증 결과에 따라 사고 표출을 상기 슬레이브유니트로 전송하며, 전력 설비에 대한 계측 정보를 상기 사고발생기로부터 통신부를 통해 제공받아 아날로그 정보로 표시하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 한 특징에 따르면, 사고발생기가 전력계통을 화면에 표시하며, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 설정하며, 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시키는 단계; 축소형모자익배전반이 상기 모의고장 신호를 수신받아 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작을 입력받아 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시키고 변경된 상태를 표출하며, 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계; 및 상기 사고발생기가 상기 변경상태 신호를 수신받아 변경 내역을 확인하여 전력계통 화면에 반영시켜 주는 단계를 포함하는 전력계통 모의고장 훈련 방법을 제공한다.

일 실시 예에서, 상기 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계는, 상기 축소형모자익배전반의 마스터유니트가 전원을 공급받으면 시스템 초기화를 수행한 후에, 상기 사고발생기로부터 훈련 개시 명령을 수신받는 단계; 상기 마스터유니트가 상기 모의고장 신호를 수신받는 경우에 상기 모의고장 신호로부터 사고 유형을 판단함과 동시에 판단한 사고 유형에 대응하는 모의고장을 해석하는 단계; 상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 상호 인터록 조건 로직을 처리한 후에, 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 고장 표출 정보를 생성시켜 주는 단계; 상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인지 아니면 슬레이브유니트인지를 확인하는 단계; 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 고장 출력 신호를 상기 축소형모자익배전반의 전력계통표출물로 전송하여 표출시켜 주는 단계; 및 상기 마스터유니트가 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 입력받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 전력계통표출물을 통해 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계는, 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 슬레이브유니트인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 슬레이브유니트를 탐색하고, 탐색된 슬레이브유니트로 고장 표출 정보를 전송하는 단계; 및 상기 마스터유니트가 상기 탐색된 슬레이브유니트를 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 수신받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 탐색된 슬레이브유니트로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계는, 상기 축소형모자익배전반의 슬레이브유니트가 전원을 공급받으면 시스템 초기화를 수행한 후에, 상기 마스터유니트로부터 초기 값을 수신받는 단계; 상기 슬레이브유니트가 상기 수신받은 초기 값에 따라 관련 차단기를 트립시키거나 초기 출력 신호를 상기 축소형모자익배전반의 전력계통표출물로 전송하여 표출시켜 주는 단계; 및 상기 슬레이브유니트가 상기 마스터유니트로부터 상기 고장 표출 정보를 수신받는 경우에 관련 차단기를 트립시키거나 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 상기 전력계통표출물로 전송하여 표출시켜 주는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에서, 상기 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계는, 상기 슬레이브유니트가 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 입력받아 상기 마스터유니트로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전력계통의 고장에 관련하여 훈련원의 신속한 복구 조치에 대한 모의고장 훈련을 수행하도록 함으로써, 실제 고장과 동일한 환경에서 교육을 수행할 수 있으며, 이에 훈련원이 사용하기에 사용법이 단순할 뿐만 아니라, 고장 발생 후 복구 조작도 실제 상황에 맞게 복구절차를 습득할 수 있으며, 또한 급전소, 급전분소, 유인변전소, 순회점검팀 등에 근무하는 변전원(또는, 훈련원)의 오조작으로 인한 파급고장을 방지할 수 있고 변전원의 고장복구 능력을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 모의고장 훈련 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 축소형모자익배전반을 설명하는 도면이다.
도 3은 도 2에 있는 마스터유니트의 메인CPU를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 2에 있는 마스터유니트의 메인CPU를 설명하는 순서도이다.
도 5는 도 2에 있는 슬레이브유니트의 메인CPU를 설명하는 도면이다.
도 6은 도 2에 있는 슬레이브유니트의 메인CPU를 설명하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 모의고장 훈련 방법을 설명하는 순서도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 모의고장 훈련 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 모의고장 훈련 시스템을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 전력계통 모의고장 훈련 시스템(A)은, 사고발생기(100), 축소형모자익배전반(200)을 포함한다.

사고발생기(100)는, 모의고장 발생을 위한 강사용 PC로서, 유무선 통신모듈(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)을 통해 유선 또는 무선 통신으로 축소형모자익배전반(200)과 연결하며, 전력계통을 LCD 등과 같은 디스플레이수단을 통해 화면에 표시하며, 키패드 등과 입력수단을 통해 전력계통에서 발생할 수 있는 각종 모의고장 상황을 입력받아 해당 입력받은 각종 모의고장 상황을 설정하며, 해당 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시켜 축소형모자익배전반(200)에 전송해 준 후에, 축소형모자익배전반(200)으로부터 전송되는 변경상태 신호를 수신받아 해당 수신받은 변경상태 신호를 확인한 다음에 변경된 내역을 즉시 전력계통 화면에 반영시켜 강사가 모의고장 훈련 상황을 실시간으로 감시하도록 해 준다.

일 실시 예에서, 사고발생기(100)는, 강사용 PC에 미리 설치시켜 준 소프트웨어를 이용하여, 현재 한전에서 가장 높은 점유율을 차지하고 있는 154kV 모델 변전소의 전력계통을 화면에 표시할 수 있으며, 154kV 모델 변전소에서 발생할 수 있는 각종 모의고장 상황을 설정한 후에 해당 설정한 모의고장을 축소형모자익배전반(200)에 전송해 표출시켜 줄 수도 있다.

축소형모자익배전반(200)은, 사고표출장치(설명의 편의상으로 도면에는 도시하지 않음)를 구비한 모의고장 표출용 축소형 모자익 배전반으로서, 유무선 통신모듈을 통해 유선 또는 무선 통신으로 사고발생기(100)와 연결하며, 훈련원의 모의고장 복구 조작 훈련을 진행하도록 하기 위해서, 사고발생기(100)로부터 전송되는 모의고장 신호를 수신받아 해당 수신받은 모의고장 신호에 따라 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시해 준 다음에, 훈련원이 전면부에 설치된 각종 스위치(예를 들어, CB, DS, EDS, 버튼 등)를 직접 조작하는 경우에, 해당 조작된 스위치에 따라 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시켜 줌과 동시에, 해당 변경된 상태를 표출해 주고 이에 대응하는 변경상태 신호를 생성시켜 사고발생기(100)로 전송해 준다.

일 실시 예에서, 축소형모자익배전반(200)은, 실제 현장과 일치성을 확보하기 위해서, 154 모델의 변전소에 대한 전력계통을 모자익 타일 형태로 표출하여 전력계통 설비에 대한 상태 및 계측 값을 표시해 줄 수도 있으며, 또한 훈련원이 조작한 각종 스위치들에 따라 이에 대응하는 인터록 조건에 의해 투입이 되거나 투입이 되지 않는 상황을 표출해 줄 수도 있다.

일 실시 예에서, 축소형모자익배전반(200)은, 154kV 모델 변전소의 각 설비에 전기적으로 연결된 각종 인터록 조건 및 모의고장 신호 수신시의 조건에 따른 사고표출 로직을 탑재하고 있으며, 해당 사고표출 로직에 의해 모의고장 신호 수신에 따른 사고 표출 및 훈련원의 오조작에 의한 사고 파급, 훈련원의 스위치 조작에 따른 인터록 조건 분석 등을 수행할 수 있으며, 이때 모의고장 훈련 중에 각종 스위치 조작 결과에 따라 추가 사고를 발생시켜 줄 수도 있으며, 추가 사고에 대한 결과도 즉시 경보창구 및 전력계통에 표시시켜 훈련원이 인지하도록 해 줄 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 전력계통 모의고장 훈련 시스템(A)은, 사고발생기(100)에서 모의고장 신호를 발생시키고 이에 따른 모의사고를 축소형모자익배전반(200)에서 표출하여, 전력계통의 고장에 관련하여 훈련원의 신속한 복구 조치에 대한 모의고장 훈련을 수행하도록 함으로써, 실제 고장과 동일한 환경에서 교육을 수행할 수 있으며, 이에 훈련원이 사용하기에 사용법이 단순할 뿐만 아니라, 고장 발생 후 복구 조작도 실제 상황에 맞게 복구절차를 습득할 수 있으며, 또한 급전소, 급전분소, 유인변전소, 순회점검팀 등에 근무하는 변전원(또는, 훈련원)의 오조작으로 인한 파급고장을 방지할 수 있고 변전원의 고장복구 능력을 향상시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 있는 축소형모자익배전반을 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 축소형모자익배전반(200)은, 마스터유니트(Master Unit)(210), 다수 개의 슬레이브유니트(Slave Unit)(220), 다수 개의 전력계통표출물(230), 외함(240)을 포함한다.

마스터유니트(210)는, 제1패널(241)에서 사고표출의 주 기능을 담당하는 부분으로서, 이더넷(Ethernet) 통신을 통해 사고발생기(100)와 연계되며, 모의고장 사고 정보를 포함한 모의고장 신호를 사고발생기(100)로부터 수신받아 전력계통표출물(230)을 제어하여 사고를 표출시켜 준다.

일 실시 예에서, 마스터유니트(210)는, 1대로서, 제1패널(241)에 속한 메인(Main)CPU(211), DIM(Digital Input Module)(212), DOM(Digital Output Module)(213), 예를 들어 AC 220V/DC 5V의 파워(Power)부(214), RS-485 통신포트를 구비한 통신부(215)를 포함할 수 있다.

일 실시 예에서, 마스터유니트(210)는, 모의변전소 전력계통의 설비 인터록 로직을 탑재하고 있으며, 사고발생기(100)로부터 수신된 모의고장 신호에서 사고 정보를 해석하고, 사고로 판단되면 관련 차단기를 트립시키거나, 해당 사고 정보에 대한 경보를 표시하도록 전력계통표출물(230)의 경보창구(231)에 표출시켜 줄 수 있다. 이때, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)는, 사고 정보를 해석하여 사고로 판단되면 사고 정보를 표출할 슬레이브유니트(220)를 찾고, 해당 찾은 슬레이브유니트(220)로 해당 사고 정보를 전달할 수 있다.

일 실시 예에서, 마스터유니트(210)는, 훈련원의 모든 조작 신호를 DIM(212)으로 받아들여 해석한 후에, 해당 해석한 결과를 즉시 표출해 주며, 제1패널(241)에 속하는 전력계통표출물(230)을 관리하면서 나머지 패널(즉, 제2패널(242), 제3패널(243) 및 제4패널(243))에 대한 전력계통표출물(230)을 온 또는 오프하며, 훈련원의 각종 조작 등도 관리해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 마스터유니트(210)는, 이더넷 통신을 통해 전력 설비에 대한 상태 정보를 나머지 패널(즉, 제2패널(242), 제3패널(243) 및 제4패널(243))의 슬레이브유니트(220)에 장착된 메인CPU(221)에 제공하여 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 조작버튼(233), 스위치 및 버튼램프(234))을 온 또는 오프시켜 주도록 하며, 또한 슬레이브유니트(220)에 장착된 메인CPU(221)가 취득한 스위치 및 조작버튼(233)의 조작에 대한 정보를 전달받아 해석 및 판단하고 해당 판단한 결과를 슬레이브유니트(220)에 장착된 메인CPU(221)에 재전송하여 표출해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 마스터유니트(210)는, 사고발생기(100)로부터 취득한 계측 정보를 RS-485 통신모듈을 구비한 통신부(215)를 통해 축소형모자익배전반(200)에 설치된 전체 디지털메타(232)에 전송하여 아날로그 정보로 표시하도록 해 줄 수 있다.

슬레이브유니트(220)는, 이더넷 통신을 통해 마스터유니트(210)와 연계되며, 마스터유니트(210)로부터 사고 정보(즉, 상태 정보)를 취득한 후에, DOM(223)을 통해 자신이 속한 패널(242 ~ 244)의 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등)에 해당 취득한 사고 정보(즉, 상태 정보)를 표시시켜 주도록 한다.

일 실시 예에서, 슬레이브유니트(220)는, 3대로서, 메인CPU(221), DIM(222), DOM(223), 예를 들어 AC 220V/DC 5V의 파워부(224)를 포함할 수 있다. 여기서, DIM(222)은, 32포인트의 입력 신호를 처리 가능한 모듈 용량을 가지며, 제어 전원으로 DC 24V를 사용하며, 훈련원에 의한 전력계통표출물(230)(즉, 스위치 및 조작버튼(233) 등)의 조작 신호를 수신받아 해당 수신받은 조작 신호에 대한 정보를 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로 제공하며, 모듈 전면부에 LED 램프를 두어 포인트별 입력신호의 수신 상태를 온/오프로 표시해 준다. 또한, DOM(223)은, 32포인트를 온 또는 오프할 수 있는 모듈 용량을 가지며, 제어 전원으로 DC 24V를 사용하며, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 설비 상태 정보를 수신받아 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231) 또는 스위치 및 버튼램프(234) 등)을 온 또는 오프해 주며, 모듈 전면부에 LED 램프를 두어 포인트별 온/오프 상태를 확인할 수 있도록 표시해 준다.

일 실시 예에서, 슬레이브유니트(220)는, 자신이 속한 패널(242 ~ 244)에 훈련원에 의해 입력되는 조작 정보가 있다면, DIM(222)을 통해 이를 확인하여 해당 조작 정보를 취득한 후에, 해당 취득한 조작 정보를 즉시 이더넷 통신을 통해 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에 전달해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)는, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 사고 정보를 전달받는 경우에 관련 차단기를 트립시키거나, 해당 사고 정보에 대한 경보를 전력계통표출물(230)의 경보창구(231)에 표시시켜 줄 수 있다.

전력계통표출물(230)은, 마스터유니트(210)(또는, 슬레이브유니트(220))의 제어에 따라 사고(예를 들어, 경보, 계측 정보 등)를 표출해 주며, 훈련원에 의해 입력되는 조작 정보를 마스터유니트(210)(또는, 슬레이브유니트(220))에 전달해 준다.

일 실시 예에서, 전력계통표출물(230)은, 외함(240)의 전면부(또는, 그리드 지지대)에 경보창구(231), 디지털메타(232), 스위치 및 조작버튼(233), 스위치 및 버튼램프(234), 타일 등으로 전력계통을 표현해 줄 수 있다. 경보창구(231)는 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 경보를 표시해 주며, 디지털메타(232)는 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 계측 정보를 아날로그로 표시해 주며, 스위치 및 조작버튼(233)은 훈련원의 조작 시에 이를 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))에 알려주며, 스위치 및 버튼램프(234)는 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 온 또는 오프해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 전력계통표출물(230)은, 표출 가능한 모의고장으로 154kV 변전소에서 발생할 수 있는 사고에 대한 표출이 가능한데, 이때 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 변전소와 변전소를 연결하는 가공 또는 지중선로인 송전선로(T/L) 측 고장과, 2개의 모선(즉, 제1버스, 제2버스)으로 구비한 모선 측 고장과, 1개의 변전소에 보통 최대 4개의 변압기가 설치되며, 154kV 전압을 22.9kV 전압으로 감압시키는 기능을 담당하나 상황에 따라서는 역으로 승압하여 운전하기도 하는 변압기(M.Tr) 측 고장과, 1개의 변전소에 보통 최대 4개의 변압기가 설치되며, 변압기별로 섹션을 두어 변압기별로 부하를 분담하도록 하며, 1개의 변압기에 최대 8개의 배전선로를 설치하여 변압기의 부하를 처리하도록 하는 23kV 배전선로(D/L) 측 고장과, 모선을 버스 섹션(Bus Section)에 의해 8개로 나눔에 있어서 제1버스 측을 40BUS, 41BUS, 42BUS, 43BUS로 나누고 제2버스 측을 45BUS, 46BUS, 47BUS, 48BUS로 나눈 23kV 모선(BUS) 측 고장에 대해 표출해 줄 수 있다.

첫 번째, 송전선로(T/L) 측 고장은, 단락, 지락 고장, 송전선로 GIS 또는 DS 고장, 송전선로 B/F(Breaker Fail) 고장 등이 있다.

단락, 지락 고장의 경우에, 즉 송전선로 구간에 단락, 지락 사고 발생 시, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 주 보호 또는 후비 보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 송전선로를 통해 다른 설비로 사고 전류가 흐르지 않도록 해당 차단기를 순간적으로 차단시켜 설비를 보호해 줄 수 있다.

송전선로 GIS 또는 DS 고장의 경우에, 즉 송전선로 내부 설비에 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 모선보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 사고 모선과 연결된 송전선로 또는 변압기 1차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 설비를 보호해 줄 수 있다.

송전선로 B/F 고장의 경우에, 즉 송전선로용 차단기가 부동작하는 경우로, 선로에 단락, 지락 고장과 B/F 고장이 동시에 발생되면, 선로에 발생된 단락, 지락 고장에 의해 해당 송전선로 차단기가 부동작에 의해 차단되지 않기 때문에, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 송전선로와 연결된 모선의 모선보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 해당 모선과 연결된 다른 송전선로 또는 변압기 1차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 설비를 보호해 줄 수 있다. 이때, 송전선로 차단기는 부동작에 의해 투입된 상태를 유지한다.

두 번째, 모선 측 고장은, 제1버스 고장, 제2버스 고장이 있다.

제1버스 고장의 경우에, 즉 제1버스의 절연이 파괴된 것으로, 제1버스와 연결된 송전선로 및 변압기가 제1버스를 통해 전원을 공급받을 수 없으며, 이때 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 모선보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 제1버스와 연결된 송전선로 및 변압기 1차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

제2버스 고장의 경우에, 즉 제2버스의 절연이 파괴된 것으로, 제2버스와 연결된 송전선로 및 변압기가 제2버스를 통해 전원을 공급받을 수 없으며, 이때 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 모선보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 제2버스와 연결된 송전선로 및 변압기 1차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

세 번째, 변압기(M.Tr) 측 고장은, 변압기 내부 고장, 변압기 1차측 GIS 또는 DS 고장, 변압기 2차측 GIS 또는 DS 단락 고장, 변압기 2차측 GIS 또는 DS 지락 고장, 변압기 2차측 GIS 또는 DS 지락 및 NGR단선 고장이 있다.

변압기 내부 고장의 경우에, 즉 변압기 내부 고장(기계적 고장, 전기적 고장)이 발생되면, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 타 설비로의 고장 파급을 막기 위해 변압기 1차, 2차측 차단기를 트립시켜 줄 수 있다.

변압기 1차측 GIS 또는 DS 고장의 경우에, 즉 변압기 1차측 GIS 또는 DS 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 모선보호용 계전기를 동작시켜 줌으로써, 사고 모선과 연결된 송전선로 또는 변압기 1차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 설비를 보호해 줄 수 있다.

변압기 2차측 GIS 또는 DS 단락 고장의 경우에, 즉 변압기 2차측 GIS 또는 DS 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51S 계전기를 동작시켜 줌으로써, 사고 변압기와 연결된 23kV BUS 측에 고장이 파급되어 연결된 변압기 2차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 줄 수 있다.

변압기 2차측 GIS 또는 DS 지락 고장의 경우에, 즉 변압기 2차측 GIS 또는 DS 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51SN 계전기를 동작시켜 줌으로써, 사고 변압기와 연결된 23kV 버스 측에 고장이 파급되어 연결된 변압기 1, 2차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 줄 수 있다.

변압기 2차측 GIS 또는 DS 지락 및 NGR단선 고장의 경우에, 즉 변압기 2차측 GIS 또는 DS 절연 파괴 고장과 NGR단선 고장이 동시에 발생된 경우로, 변압기가 NGR단선으로 인해 지락 고장을 검출하지 못하므로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 59GT를 동작시켜 줌으로써, 변압기 1,2차측 차단기를 트립시킨 후에 건전뱅크로 고장 변압기를 연결시키면 그때 지락요소가 파급되어 연결된 변압기에 51SN 계전기에 의해 1,2차측 차단기를 모두 트립시켜 줄 수 있다.

네 번째, 23kV 배전선로(D/L) 측 고장은, 배전선로 단락, 지락 고장, 배전선로 GIS 또는 DS 단락 고장, 배전선로 GIS 또는 DS 지락 고장, 배전선로 GIS 또는 DS 지락 및 NGR단선 고장이 있다.

배전선로 단락, 지락 고장의 경우에, 즉 배전선로에 단락 또는 지락 고장이 발생되면, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 배전선로를 보호하기 위해 과전류, 과전압 계전기를 동작시켜 줌으로써, 해당 배전선로 차단기를 트립시켜 줄 수 있다.

배전선로 GIS 또는 DS 단락 고장의 경우에, 즉 배전선로 GIS 또는 DS 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51S 계전기를 동작시켜 줌으로써, 해당 버스와 연결된 변압기 측에 고장이 파급되어 변압기 2차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 줄 수 있다.

배전선로 GIS 또는 DS 지락 고장의 경우에, 즉 배전선로 GIS 또는 DS 절연 파괴로 인한 고장이 발생된 경우로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51SN 계전기를 동작시켜 줌으로써, 해당 버스와 연결된 변압기 측에 고장이 파급되어 변압기 1, 2차측 차단기를 모두 일괄 차단시켜 줄 수 있다.

배전선로 GIS 또는 DS 지락 및 NGR단선 고장의 경우에, 즉 배전선로 GIS 또는 DS 절연 파괴 고장과 NGR단선 고장이 동시에 발생된 경우로, 변압기가 NGR단선으로 인해 지락 고장을 검출하지 못하므로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 59GT를 동작시켜 줌으로써, 변압기 1,2차측 차단기를 트립시킨 후에 건전뱅크로 연결시키면 그때 지락요소가 검출되어 연결된 변압기에 51SN 계전기에 의해 1, 2차측 차단기를 모두 트립시켜 줄 수 있다.

다섯 번째, 23kV 모선 측 고장은, 제1버스측 모선 단락 고장, 제1버스측 모선 지락 고장, 제2버스측 모선 단락 고장, 제2버스측 모선 지락 고장이 있다.

제1버스측 모선 단락 고장의 경우에, 즉 40BUS, 41BUS, 42BUS, 43BUS가 해당되며 버스의 절연이 파괴된 것으로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51S 계전기에 의해 제1버스측과 연결된 변압기의 2차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

제1버스측 모선 지락 고장의 경우에, 즉 40BUS, 41BUS, 42BUS, 43BUS가 해당되며 버스의 절연이 파괴된 것으로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51SN 계전기에 의해 제1버스측과 연결된 변압기의 1, 2차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

제2버스측 모선 단락 고장의 경우에, 즉 45BUS, 46BUS, 47BUS, 48BUS가 해당되며 버스의 절연이 파괴된 것으로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51S 계전기에 의해 제2버스측과 연결된 변압기의 2차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

제2버스측 모선 지락 고장의 경우에, 45BUS, 46BUS, 47BUS, 48BUS가 해당되며 버스의 절연이 파괴된 것으로, 전력계통표출물(230)은, 메인CPU(211)(또는, 메인CPU(221))의 제어에 따라 51SN 계전기에 의해 제2버스측과 연결된 변압기의 1, 2차측 차단기를 모두 트립(차단)시켜 줄 수 있다.

외함(240)은, 4개의 패널(Panel)(241 ~ 244)이 결합된 형태로 형성된다.

상술한 바와 같은 구성을 가진 축소형모자익배전반(200)은, 전력 현장(예를 들어, 154kV 모델 변전소, 345kV 모델 변전소 등)의 인터록 조건 및 사고표출 로직을 탑재하며, 사고발생기(100)를 통해 수신된 모의사고 신호에 따라 이에 대응하는 모의사고를 각종 스위치 및 버튼램프(234), 경보창구(231) 등에 표출하는 장치로서, 경보가 발생되면 이를 확인해서 경보음을 발생시켜 훈련원이 사고발생을 인지하도록 하며, 훈련원이 스위치 및 조작버튼(233)을 조작하면 해당 조작에 대응하는 신호를 DIM(212)을 통해 인식한 후에 조작 명령에 따른 결과(예를 들어, 스위치 램프의 온/오프(On/Off), 버튼 램프의 온/오프 등)를 DOM(213)을 통해 표출해 주며, 또한 사고발생기(100)를 통해 전달받은 아날로그 계측 값을 유선통신방식(예를 들어, RS-485)에 의해 각각의 디지털 메타(232)로 전송하여 계측 값을 표시해 줄 수 있다.

도 3은 도 2에 있는 마스터유니트의 메인CPU를 설명하는 도면이다.

도 3을 참조하면, 메인CPU(211)는, 모의고장 표출용 축소형 모자익의 중추적인 기능을 담당하는 하드웨어로서, 운영소프트웨어를 플래시 메모리(Flash Memory)에 탑재하며, 시스템 콘피그(System Config)를 NVRAM에 탑재하며, 전력 설비에 대한 인터록 로직, 사고 구현 및 표출 알고리즘을 SDRAM에 탑재하며, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)와 이더넷 통신을 통해 전력 설비에 대한 상태를 램프(Lamp)로 표시하도록 하기 위한 정보를 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에게 제공해 준다.

일 실시 예에서, 메인CPU(211)는, 전력 설비 인터록 조건에 대한 로직, 사고발생기(100)를 통해 수신된 모의사고 정보를 해석 및 판단하는 알고리즘, 분석한 사고 내용을 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등)에 표출하는 소프트웨어를 내장할 수 있다.

일 실시 예에서, 메인CPU(211)는, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)를 통해 훈련원의 조작 신호를 입력받아 인터록 로직을 통해 검증할 수 있으며, 이에 검증 결과에 따라 사고 표출을 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)로 전송해 줄 수 있으며, 또한 전력 설비에 대한 계측 정보를 사고발생기(100)로부터 통신부(215)를 통해 제공받아 아날로그 정보로 표시해 줄 수 있다.

일 실시 예에서, 메인CPU(211)는, 전력설비 인터록 로직을 통한 모의사고 정보 해석 및 판단을 수행하는데, 예를 들어 154kV 송전선로에 대해 탑재된 인터록 로직에 의한 모의사고 정보 해석 및 판단은 시스템 초기화 단계, 훈련 개시 명령 수신 단계, 모의고장 신호 수신 단계, 154kV 모선, 154kV 송전선로, 154kV 버스 타이(Bus Tie), 변압기, 23kV 모선, 23kV 배전선로, 기타고장 등의 사고 유형 판단 및 모의고장 해석 단계, 인터록 조건 처리 단계(예를 들어, 송전선로 차단기(T/L Circuit Breaker), 송전선로 1,2 DS(T/L Distributed Switch), 송전선로 LDS(T/L Line Distributed Switch), 송전선로 ES(T/L Earth Switch) 등에 따른 상호 인터록 조건 로직 처리 단계), 축소형모자익 고장 표출 단계(예를 들어, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등에 고장 출력 신호를 송신하여 표출해 주는 단계), 훈련원 복구 조작 실시간 감시 단계(예를 들어, 스위치 및 조작버튼(233) 등의 신호를 수신하는 단계), 훈련 종료 명령 수신 및 처리 단계를 포함할 수 있다.

도 4는 도 2에 있는 마스터유니트의 메인CPU를 설명하는 순서도이다.

도 4를 참조하면, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 우선 전원공급수단을 통해 필요한 전원을 공급받게 되면 마스터유니트(210)의 시스템 초기화를 수행하게 된다(S401).

상술한 단계 S401에서 시스템 초기화를 수행한 후에, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 사고발생기(100)로부터 통신부(215)를 통해 전달되는 훈련 개시 명령이 있는지를 확인하며(S402), 해당 단계 S402에서 훈련 개시 명령을 수신받는 경우에 모의고장 표출용 축소형 모자익 구동을 시작하여 사고발생기(100)로부터 전송되는 모의고장 신호를 수신받게 된다(S403).

마스터유니트(210)의 메인CPU(211)는, 상술한 단계 S403에서 수신한 모의고장 신호로부터 사고 정보를 해석하게 되는데, 이때 사고 유형을 판단함과 동시에 해당 판단한 사고 유형에 대응하는 모의고장을 해석하게 된다(S404).

마스터유니트(210)의 메인CPU(211)는, 상술한 단계 S404에서 해석된 모의고장에 따라 이에 해당되는 인터록 조건을 처리하는데, 즉 차단기, 단로기, 접지 위치 등에 따른 상호 인터록 조건 로직을 처리해 주게 된다(S405).

상술한 단계 S405에서 인터록 조건을 처리한 후에, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 상술한 단계 S404에서 해석된 모의고장에 따라 이에 해당하는 고장 표출 정보를 생성시켜 주며(S406), 해당 단계 S406에서 생성시킨 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인지 아니면 슬레이브유니트(220)인지를 확인한다(S407).

상술한 단계 S407에서 마스터유니트(210)가 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시해야 하는 경우, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 상술한 단계 S404에서 해석된 모의고장에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시하기 위한 고장 출력 신호를 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등)로 전송하여 표출해 주게 된다(S408).

상술한 단계 S408에서 고장 출력 신호를 전송 및 표출한 후에, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 마스터패널(241)을 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하게 되는데, 이때 훈련원의 복구 조작을 입력받게 된다(S409).

마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 상술한 단계 S409에서 입력받은 복구 조작을 상술한 단계 S405에서 처리한 인터록 조건 로직을 통해 검증하게 되며(S410), 이에 해당 단계 S410에서 검증한 결과에 따라 사고 표출을 전력계통표출물(230)을 통해 표시해 주게 된다(S411).

상술한 단계 S407에서 슬레이브유니트(220)가 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시해야 하는 경우, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 슬레이브유니트(220)를 탐색하고(S412), 해당 단계 S412에서 탐색된 슬레이브유니트(220)로 고장 표출 정보를 전송하게 된다(S413).

상술한 단계 S413에서 고장 출력 신호를 전송한 후에, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 상술한 단계 S412에서 찾은 슬레이브유니트(220)에 해당하는 슬레이브패널(242 ~ 244)을 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하게 되는데, 이때 훈련원의 복구 조작을 수신받게 된다(S414).

마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 상술한 단계 S414에서 전송받은 복구 조작을 상술한 단계 S405에서 처리한 인터록 조건 로직을 통해 검증하게 되며(S415), 이에 해당 단계 S415에서 검증한 결과에 따라 사고 표출을 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)로 전송해 주게 된다(S416).

상술한 단계 S411에서 사고 표출을 표시해 주거나, 상술한 단계 S416에서 사고 표출을 전송해 준 다음에, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에서는, 사고발생기(100)로부터 통신부(215)를 통해 전달되는 훈련 종료 명령이 있는지를 확인하며(S417), 해당 단계 S417에서 훈련 종료 명령을 수신받는 경우에 모의고장 표출용 축소형 모자익 구동을 종료하게 된다.

도 5는 도 2에 있는 슬레이브유니트의 메인CPU를 설명하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 메인CPU(221)는, 운영소프트웨어를 플래시 메모리에 탑재하며, 시스템 콘피그를 NVRAM에 탑재하며, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)와 이더넷 통신을 통해 전력 설비에 대한 상태 값을 수신하여 DOM(223)을 통해 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등)을 온 또는 오프시켜 주며, 또한 훈련원의 조작 신호를 DIM(222)을 통해 입력받아 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)에 전달해 준다.

일 실시 예에서, 메인CPU(221)는, 훈련원의 조작 신호를 전송한 후에 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 전송되는 사고 표출을 수신받아 DOM(223)을 통해 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234) 등)을 온 또는 오프시켜 줄 수 있다.

도 6은 도 2에 있는 슬레이브유니트의 메인CPU를 설명하는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 우선 전원공급수단을 통해 필요한 전원을 공급받게 되면 슬레이브유니트(220)의 시스템 초기화를 수행하게 된다(S601).

상술한 단계 S601에서 시스템 초기화를 수행한 후에, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 플래시 메모리에 탑재된 운용프로그램을 기동시켜 모의고장 표출용 축소형 모자익 구동을 시작하며(S602), 이더넷을 통해 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 전달되는 초기 값이 있는지를 확인한다(S603).

상술한 단계 S603에서 초기 값을 수신받는 경우에, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 상술한 단계 S603에서 수신받은 초기 값을 처리하는데, 이때 상술한 단계 S603에서 수신받은 초기 값에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 상술한 단계 S603에서 수신받은 초기 값에 대한 정보를 표시하기 위한 초기 출력 신호를 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234))로 전송하여 표출해 주게 된다(S604).

상술한 단계 S604에서 초기 값을 표출한 후에, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 이더넷을 통해 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 전달되는 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시하기 위한 고장 출력 신호가 있는지를 확인한다(S605).

상술한 단계 S605에서 고장 출력 신호를 수신받지 않은 경우에는 상술한 단계 S603로 복귀하며, 반면에 상술한 단계 S605에서 고장 출력 신호를 수신받는 경우에는 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)가 상술한 단계 S605에서 수신받은 고장 출력 신호에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 고장 출력 신호를 전력계통표출물(230)(즉, 경보창구(231), 스위치 및 버튼램프(234))로 전송하여 고장 표출 정보에 대한 경보를 표출시켜 주게 된다(S606).

상술한 단계 S603에서 초기 값을 수신받지 않은 경우에, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 슬레이브패널(242 ~244)을 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하게 되는데, 이때 훈련원의 복구 조작이 입력되는지를 확인한다(S607).

상술한 단계 S607에서 훈련원의 복구 조작을 입력받지 않은 경우에는 상술한 단계 S603로 복귀하며, 반면에 상술한 단계 S607에서 훈련원의 복구 조작을 입력받는 경우에는 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)가 상술한 단계 S607에서 입력받은 훈련원의 복구 조작에 대한 입력 정보를 이더넷을 통해 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로 전송하게 된다(S608).

상술한 단계 S606에서 고장 표출 정보를 표시해 주거나, 상술한 단계 S608에서 복구 조작 입력 정보를 전송해 준 다음에, 슬레이브유니트(220)의 메인CPU(221)에서는, 마스터유니트(210)의 메인CPU(211)로부터 이더넷을 통해 전달되는 훈련 종료 명령이 있는지를 확인하며(S609), 해당 단계 S609에서 훈련 종료 명령을 수신받는 경우에 모의고장 표출용 축소형 모자익 구동을 종료하게 된다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 전력계통 모의고장 훈련 방법을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 우선 모의고장 발생을 위한 강사용 PC인 사고발생기(100)에서는, 유무선 통신모듈을 통해 유선 또는 무선 통신으로 축소형모자익배전반(200)과 연결하며, 전력계통을 LCD 등과 같은 디스플레이수단을 통해 화면에 표시해 준다(S701).

상술한 단계 S701에서 전력계통을 표시하는 동안에, 강사가 키패드 등과 입력수단을 통해 전력계통에서 발생할 수 있는 각종 모의고장 상황을 입력하게 되면, 사고발생기(100)에서는, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 해당 입력받은 각종 모의고장 상황을 설정해 주며(S702), 해당 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시켜 축소형모자익배전반(200)에 전송해 주게 된다(S703).

사고표출장치를 구비한 모의고장 표출용 축소형 모자익 배전반인 축소형모자익배전반(200)에서는, 유무선 통신모듈을 통해 유선 또는 무선 통신으로 사고발생기(100)와 연결하며, 사고발생기(100)로부터 전송되는 모의고장 신호를 수신받으며(S704), 해당 단계 S704에서 수신받은 모의고장 신호에 따라 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시해 주게 된다(S705).

상술한 단계 S705에서 모의사고 및 경보를 표시하는 동안에, 훈련원이 전면부에 설치된 각종 스위치(예를 들어, CB, DS, EDS, 버튼 등)를 직접 조작하는 경우에, 축소형모자익배전반(200)에서는, 해당 조작된 스위치나 버튼에 대한 정보(즉, 조작 정보)를 확인하고(S706), 해당 단계 S706에서 확인한 조작 정보에 따라 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시켜 줌과 동시에, 해당 변경된 상태를 표출해 준다(S707). 또한, 축소형모자익배전반(200)에서는, 해당 단계 S707에서 전력계통 설비의 상태 변경에 대응하는 변경상태 신호를 생성시켜 사고발생기(100)로 전송해 준다(S708).

사고발생기(100)에서는, 축소형모자익배전반(200)으로부터 전송되는 변경상태 신호를 수신받아(S709) 해당 수신받은 변경상태 신호를 확인한 다음에 변경된 내역을 즉시 전력계통 화면에 반영시켜 강사가 모의고장 훈련 상황을 실시간으로 감시하도록 해 준다(S710).

이상, 본 발명의 실시 예는 상술한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

A: 전력계통 모의고장 훈련 시스템
100: 사고발생기
200: 축소형모자익배전반
210: 마스터유니트
211, 221: 메인CPU
212, 222: DIM
213, 223: DOM
214, 224: 파워부
215: 통신부(215)
220: 슬레이브유니트
230: 전력계통표출물
231: 경보창구
232: 디지털메타
233: 스위치 및 조작버튼
234: 스위치 및 버튼램프
240: 외함
241 ~ 244: 패널

Claims (6)

1. 전력계통을 화면에 표시하며, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 설정하며, 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시키며, 변경상태 신호를 수신받아 변경 내역을 확인하여 전력계통 화면에 반영시켜 주는 사고발생기; 및
   상기 사고발생기에서 생성시킨 모의고장 신호를 수신받아 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작을 입력받아 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시키고 변경된 상태를 표출하며, 변경상태 신호를 생성시켜 상기 사고발생기로 전송하는 축소형모자익배전반을 포함하고,
   상기 축소형모자익배전반은,
   다수 개의 패널을 결합한 형태로 형성된 외함;
   하나의 패널에 메인CPU, DIM, DOM, 파워부, 통신부를 구비하여, 이더넷 통신을 통해 상기 사고발생기와 연계하며, 상기 사고발생기로부터 모의고장 신호를 수신받아 사고 정보를 해석하여 관련 차단기를 트립시키거나 표출시켜 주며, 훈련원의 조작 신호를 해석하고 해석된 결과를 표출해 주는 마스터유니트;
   상기 하나의 패널을 제외한 다른 패널들에 각각 메인CPU, DIM, DOM, 파워부를 구비하여, 이더넷 통신을 통해 상기 마스터유니트와 연계하며, 상기 마스터유니트로부터 사고 정보 및 해석 결과를 취득하여 표시시켜 주며, 훈련원의 조작 신호를 수신받아 상기 마스터유니트로 제공하는 다수 개의 슬레이브유니트; 및
   상기 외함의 전면부에 경보창구, 디지털메타, 스위치 및 조작버튼, 스위치 및 버튼램프를 구비하여, 상기 마스터유니트 또는 상기 슬레이브유니트의 제어에 따라 사고 정보 및 해석 결과를 표출해 주며, 훈련원의 조작 신호를 상기 마스터유니트 또는 상기 슬레이브유니트에 전달하는 다수 개의 전력계통표출물을 포함하며,
   상기 축소형모자익배전반의 마스터유니트가 전원을 공급받으면 시스템 초기화를 수행한 후에, 상기 사고발생기로부터 훈련 개시 명령을 수신받고,
   상기 마스터유니트가 상기 모의고장 신호를 수신받는 경우에 상기 모의고장 신호로부터 사고 유형을 판단함과 동시에 판단한 사고 유형에 대응하는 모의고장을 해석하고,
   상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 상호 인터록 조건 로직을 처리한 후에, 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 고장 표출 정보를 생성시켜 주고,
   상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인지 아니면 슬레이브유니트인지를 확인하고,
   상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 고장 출력 신호를 상기 축소형모자익배전반의 전력계통표출물로 전송하여 표출시켜 주고,
   상기 마스터유니트가 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 입력받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 전력계통표출물을 통해 표시하고,
   상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 슬레이브유니트인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 슬레이브유니트를 탐색하고, 탐색된 슬레이브유니트로 고장 표출 정보를 전송하고,
   상기 마스터유니트가 상기 탐색된 슬레이브유니트를 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 수신받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 탐색된 슬레이브유니트로 전송하는 것을 특징으로 하는 전력계통 모의고장 훈련 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 마스터유니트는,
   사고 정보를 해석하고 해석된 사고 정보를 표출할 슬레이브유니트를 탐색하며, 탐색된 슬레이브유니트로 해석된 사고 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 전력계통 모의고장 훈련 시스템.
4. 사고발생기가 전력계통을 화면에 표시하며, 입력수단을 통해 각종 모의고장 상황을 입력받아 설정하며, 설정된 각종 모의고장 상황에 대응하는 모의고장 신호를 생성시키는 단계;
   축소형모자익배전반이 상기 모의고장 신호를 수신받아 이에 해당하는 모의사고 및 경보를 전력계통에 표시하며, 훈련원의 스위치나 버튼 조작을 입력받아 이에 대응하는 전력계통 설비의 상태를 변경시키고 변경된 상태를 표출하며, 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계; 및
   상기 사고발생기가 상기 변경상태 신호를 수신받아 변경 내역을 확인하여 전력계통 화면에 반영시켜 주는 단계를 포함하고,
   상기 변경상태 신호를 생성시켜 전송하는 단계는,
   상기 축소형모자익배전반의 마스터유니트가 전원을 공급받으면 시스템 초기화를 수행한 후에, 상기 사고발생기로부터 훈련 개시 명령을 수신받는 단계;
   상기 마스터유니트가 상기 모의고장 신호를 수신받는 경우에 상기 모의고장 신호로부터 사고 유형을 판단함과 동시에 판단한 사고 유형에 대응하는 모의고장을 해석하는 단계;
   상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 상호 인터록 조건 로직을 처리한 후에, 상기 해석한 모의고장에 따라 이에 해당되는 고장 표출 정보를 생성시켜 주는 단계;
   상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인지 아니면 슬레이브유니트인지를 확인하는 단계;
   상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 자기 자신인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 해석한 모의고장에 따라 관련 차단기를 트립시키거나, 고장 출력 신호를 상기 축소형모자익배전반의 전력계통표출물로 전송하여 표출시켜 주는 단계;
   상기 마스터유니트가 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 입력받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 전력계통표출물을 통해 표시하는 단계;
   상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 유니트가 슬레이브유니트인 경우에, 상기 마스터유니트가 상기 고장 표출 정보에 대한 경보를 표시할 슬레이브유니트를 탐색하고, 탐색된 슬레이브유니트로 고장 표출 정보를 전송하는 단계; 및
   상기 마스터유니트가 상기 탐색된 슬레이브유니트를 통해 훈련원의 복구 조작을 실시간으로 감시하여 훈련원의 복구 조작을 수신받아 상기 인터록 조건 로직을 통해 검증하며, 검증한 결과에 따라 사고 표출을 상기 탐색된 슬레이브유니트로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통 모의고장 훈련 방법.
   
5. 삭제
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