KR101842996B1 - 스카다 시스템의 데이터 처리 장치 - Google Patents

스카다 시스템의 데이터 처리 장치 Download PDF

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박희정
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이봉재
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Abstract

스카다 시스템의 데이터 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 전력 설비 분산자원 장치로부터 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 IEC61850 표준 형식으로 변환한 후, 기 설정된 데이터셋 별로 주기에 따라 전달하는 FEP(Front End Processor) 서버; 및 상기 FEP 서버에 데이터의 속성 목록을 기반으로 데이터셋을 구성하고, 상기 FEP 서버로부터 전달되는 데이터를 수신하는 스카다 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스카다 시스템의 데이터 처리 장치{DATA PROCESSING APPARATUS OF SCADA SYSTEM}
본 발명은 스카다 시스템의 데이터 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력 설비 분산자원 장치로부터 수집한 데이터를 처리하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치에 관한 것이다.
마이크로그리드 환경에는 에너지 저장장치, 풍력 발전기, 태양광 발전기 등 다양한 분산자원 뿐만 아니라, 스위치, 단로기, 차단기, RTU 등 많은 종류의 전력설비도 존재한다. 따라서 마이크로그리드를 감시, 통제 및 운영하기 위해서는 상술한 분산자원 및 전력설비가 생성하는 데이터를 수집하여 종합적 상황(Context)을 판단하고, 분산자원 및 전력설비 장치를 제어할 수 있는 스카다(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템의 구축이 필요하다.
마이크로그리드 환경 내 설치되는 장치 및 애플리케이션 간 상호운용성을 확보하기 위해 IEC 표준화 기구는 IEC61850 표준을 준용할 것을 적극 권고하고 있다. IEC61850 표준에서는 전력설비 및 연결관계, 분산자원 등을 논리노드 등의 단위로 표현하고, Mms, Goose 등의 프로토콜을 활용하여 스카다 장치 및 애플리케이션 간에 데이터를 주고받을 것을 규정하고 있다.
따라서 스카다는 수많은 전력설비 또는 분산자원 장치에서 생성되는 계측값, 상태값, 제어값 등을 실시간으로 수집하고 그 결과를 계통 운영자에게 빠르고 정확하게 제공하여 계통의 감시 및 운영에 문제가 발생하지 않도록 해야 한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0366224호(2002.12.12)의 '타이머 제어형 토큰버스 프로토콜을 사용하는 분산제어 시스템의 제어 통신망에 있어서 실시간 주기 및 비주기 데이터의 전송방법'에 개시되어 있다.
종래의 스카다에서 FEP(Front End Processor)와 스카다 서버 간 데이터 전송방식에서는 RCB(Reporting Control Block)가 단일 프로세스에 의하여 동작하고 있기 때문에, 대용량 데이터의 전송 시 전반적으로 처리속도가 지연될 수 있다는 문제가 발생할 수 있다.
그리고 스카다가 다양한 데이터를 수집하기 때문에 대용량 데이터를 고려한 시스템의 최적화를 위해서는 계통 운영자가 일일이 많은 종류의 데이터에 적정 주기를 스카다 구동 전에 입력해야 한다는 불편을 초래할 수 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 데이터 수신 통계기록을 기준으로 FEP 서버 내 RCB(Reporting Control Block)에서 송신하는 데이터를 스카다 서버에서 보다 빠르게 수신할 수 있도록 한 스카다 시스템의 데이터 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 측면에 따른 목적은 여러 종류의 데이터 주기를 자동으로 구성하여 스카다 시스템을 사용하는 계통 운영자가 많은 종류의 데이터 주기를 일일이 입력하여야 하는 불편함을 최소화한 스카다 시스템의 데이터 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 전력 설비 분산자원 장치로부터 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 IEC61850 표준 형식으로 변환한 후, 기 설정된 데이터셋 별로 주기에 따라 전달하는 FEP(Front End Processor) 서버; 및 상기 FEP 서버에 데이터의 속성 목록을 기반으로 데이터셋을 구성하고, 상기 FEP 서버로부터 전달되는 데이터를 수신하는 스카다 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 FEP 서버는 전력 설비 분산자원 장치로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시켜 저장하는 표준 변환 관리기; 및 상기 표준 변환 관리기에 저장된 데이터를 상기 데이터셋에 따라 분류하여 다중 스레드 기반으로 상기 스카다 서버에 전송하는 RCB(Reporting Control Block)부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 표준 변환 관리기는 상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시키기 위한 표준 맵핑정보를 저장하는 맵핑정보 저장부; IEC 표준 형식으로 변환된 데이터를 저장하는 메모리부; 및 상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 상기 맵핑정보 저장부에 저장된 표준 맵핑정보에 따라 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시켜 상기 메모리부에 저장하는 형식 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 맵핑정보 저장부에 저장된 표준 맵핑정보를 변경하는 맵핑정보 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 RCB부는 상기 데이터셋별로 구비되며, 상기 데이터셋에 포함된 데이터 속성의 데이터를 주기에 따라 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 데이터셋은 데이터의 속성(Functional Constraint;FC)에 따라 분류되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 스카다 서버는 데이터 수신 통계 기록을 저장하는 데이터 수신 통계 기록 저장부; RCB 분류 기준정보를 저장하는 RCB 분류 기준정보 저장부; 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 저장된 데이터 수신 통계 기록 및 상기 RCB 분류 기준정보 저장부에 저장된 RCB 분류 기준정보에 따라 데이터 목록을 분류하여 상기 데이터셋을 구성하는 동적 RCB 관리부; 상기 동적 RCB 관리부에 의해 구성된 상기 데이터셋을 상기 FEP 서버에 적용하고, 상기 FEP 서버로부터 상기 데이터셋에 따라 전송되는 데이터를 수신하는 FEP 연계 처리부; 데이터를 저장하는 데이터베이스부; 및 상기 FEP 연계 처리부에 수신된 데이터를 상기 데이터베이스부에 저장하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 데이터 수신 통계 기록은 데이터 변경횟수 및 데이터 변경주기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 RCB 분류 기준정보는 데이터셋명, 리포팅 방식, 주기 및 데이터 속성 목록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 FEP 연계 처리부는 상기 FEP 서버로부터 데이터가 전송되면 상기 데이터 수신 통계 기록을 생성하여 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 동적 RCB 관리부는 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 상기 데이터 수신 통계 기록이 새롭게 저장되면, 기 설정된 주기에 따라 상기 데이터셋을 재구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 데이터의 전송을 그룹별로 나누어 병렬화하여 송신함으로써, 데이터를 빠르고 안정적으로 송신할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 계통 운영자가 데이터의 주기를 설정하지 않더라도, 수신 데이터의 주기를 데이터 속성 별로 자동으로 설정 및 관리할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 DNP, MODBUS 중심으로 구성된 마이크로그리드 현장에 적용하여도 IEC61850 표준에 입각한 서비스를 제공할 수 있도록 하고, 기존 표준들뿐만 아니라 IEC61850 표준 기반의 IED 제품과도 상호운용성이 가능하도록 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준 변환 관리기의 블럭 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FEP 서버와 스카다 서버 내 FEP 연계처리기 간 블럭 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RCB 동적 관리 과정을 도시한 순서도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터를 수집하는 과정을 도시한 순서도이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 속성목록 재구성의 예시도이다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리속도 시험용 IED별 FC 구성표이다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일프로세스와 다중 스레드 처리속도 시험결과를 나타낸 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 스레드의 처리속도 개선 원리를 개념적으로 나타낸 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 표준 변환 관리기의 블럭 구성도이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FEP 서버와 스카다 서버 내 FEP 연계처리기 간 블럭 구성도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 RCB 동적 관리 과정을 도시한 순서도이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터를 수집하는 과정을 도시한 순서도이며, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 속성목록 재구성의 예시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 스카다(Supervisory Control And Data Acquisition;SCADA) 서버(10) 및 FEP(Front End Processor) 서버(20)를 포함한다.
스카다 서버(10)는 수많은 전력설비 또는 분산자원 장치(30)에서 생성되는 데이터, 예를 들어 계측값, 상태값, 제어값 등을 실시간으로 수집하고 그 결과를 계통 운영자에게 빠르고 정확하게 제공하여 계통 운영자가 계통의 감시 및 운영을 제어할 수 있도록 한다.
또한 스카다 서버(10)는 계통 운영자가 운영상황 종합감시 기능을 수행할 수 있도록 FEP 서버(20)로부터 실시간으로 수집된 데이터를 수집 및 가공하고 계통 운영자에게 제공한다.
FEP 서버(20)는 전력 설비 분산자원 장치(30)로부터 계측값, 상태값, 제어값 등의 데이터를 수집하고 스카다 서버(10)에 제공한다. 여기서, 전력 설비 분산자원 장치(30)로는 Modus 슬래이브(Slave)부, DNP 슬래이브, 및 IED 서버(IED IEC61850 서버) 등이 포함될 수 있다.
특히 FEP 서버(20)는 전력 설비 분산자원 장치(30)로부터 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환한다.
이러한 FEP 서버(20)는 데이터 수집부(21), 표준 변환 관리기(22) 및 RCB(Reporting Control Block)부(23)를 포함한다.
데이터 수집부(21)는 전력 설비 분산자원 장치(30)로부터 데이터를 수집한다. 데이터 수집부(21)는 전력 설비 분산자원 장치(30)의 Modus 슬래이브부, DNP 슬래이브부 및 IED 서버 각각으로부터 전송되는 데이터를 수집하기 위해, Modus 마스터부, DNP 슬래이브부 및 IED 클라이언트부를 포함한다.
표준 변환 관리기(22)는 데이터 수집부(21)에 의해 수집된 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시킨다.
도 2 를 참조하면, 표준 변환 관리기(22)는 맵핑정보 저장부(221), 맵핑정보 변경부(222), 형식 변환부(223) 및 메모리부(224)를 포함한다.
맵핑정보 저장부(221)는 래거시 프로토콜(MODUS, DNP)로 수집한 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시키기 위한 표준 맵핑정보를 저장한다.
맵핑정보 변경부(222)는 계통 운영자로부터 HMI(Human Machine Interface) 모듈(미도시)을 통해 입력되는 제어명령에 따라 맵핑정보 저장부(221)의 표준 맵핑정보를 변경한다.
메모리부(224)는 IEC61850 표준 기반의 데이터를 저장한다. 메모리부(224)에 저장되는 데이터에는 표준 맵핑정보를 통해 IEC61850 표준 형식으로 변환된 데이터 뿐만 아니라, IED 서버로부터 수집된 데이터가 포함된다. 특히 IED 서버로부터 수집된 데이터는 IEC61850 표준 형식으로 변환과정 없이 저장된다.
형식 변환부(223)는 Modus 슬래이브부와 DNP 슬래이브부로부터 래거시 프로토콜(MODUS, DNP)로 수집한 데이터를 맵핑정보 변경부(222)의 표준 맵핑정보를 이용하여 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환하고, 변환된 데이터를 메모리부(224)에 저장한다.
또한, 형식 변환부(223)는 IED 서버로부터 수집된 데이터는 IEC61850 표준 형식으로 변환과정없이 메모리부(224)에 저장한다.
한편, 전력 설비 분산자원 장치(30)로부터 실시간으로 수집 처리되는 데이터는 그 속성(Functional Constraint, FC)에 따라 아래의 표 1과 같이 구분될 수 있다. 데이터 속성은 표 1에서와 같이, 상태값, 측정값, 설정, 대체값, 구성값 등 여러 종류가 존재한다.
데이터 속성(Functional Constraint)에 따른 스카다 서버가 수집하여야 할 데이터의 종류
FC
 의미
 서비스 비고
RD WR SUB RPT LOG
ST 상태값 ○ ○ ○ ○ 차단기, 개폐기 상태, 발전기 상태 등
MX 측정값 ○ ○ ○ ○ 전압,전류,주파수,유효/무효전력 등 계측
정보
SP 설정(설정그룹외) ○ ○ ○ 파라미터 설정 데이터
SV 대체값 ○ ○ ○ 치환값 설정
CF 구성값 ○ ○ ○ 단위, 범위값, 데드밴드, 스케일값 등
DC 설명정보 ○ ○ 장치에 대한 제원(설정)
SG 설정그룹 설정그룹관련 속성
SE 설정그룹
편집		 ○ 설정그룹편집관련 속성
SR 서비스응답 ○ ○ ○ 서비스 응답관련 속성
OR 제어결과 ○ 제어결과에 대한 속성
BL 갱신차단 ○ 갱신 차단속성
EX 확장(사용자정의) ○
CO 제어 ○ 제어관련 속성
RCB부(23)는 표준 변환 관리기(22)에 저장된 데이터를 스카다 서버(10)로 전달한다. 이 경우, RCB부(23)는 스카다 서버(10)에 의해 적용된 데이터셋별 데이터 변경주기 등에 따라 다중 스레드를 기반으로 데이터를 전송함으로써, 데이터를 보다 빠르게 전송한다. 이를 도 3 내지 도 6 을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 3 을 참조하면, 스카다 서버(10)는 데이터 수신 통계 기록 저장부(11), RCB 분류 기준정보 저장부(12), 동적 RCB 관리부(13), FEP 연계 처리부(14), 데이터 처리부(15) 및 데이터베이스부(16)를 포함한다.
먼저, 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)는 데이터 수신 통계 기록을 저장한다. 데이터 수신 통계 기록에는 FEP 서버(20)로부터 전송된 데이터의 변경횟수와 변경주기 등이 포함된다.
RCB 분류 기준정보 저장부(12)는 RCB 분류 기준정보를 저장한다. RCB 분류 기준정보에는 아래의 표 2와 같이, 데이터셋명, 리포팅 방식(데이터/Quality 변경, 주기적), 주기(예: 0.5초 이내, 1초 이내, 2초 이내, 2초 이상), Functional Constraint, 데이터 속성 목록(Functional Constraint Data Attributes)이 포함된다.
RCB 분류 기준정보
RCB명 데이터셋명 리포팅방식 주기 FC 속성목록

RCB-
ALL
DATASET-ALL
데이터 변경시
리포팅
-
-		 IED1DG1/MMXU1.TotW
IED1DG1/MMXU1.TotVAr
IED1DG1/MMXU1.TotPF
IED1DG1/MMXU1.Hz
RCB-A DATASET-A 주기에따라 리포팅 0.5초이내 MX -
RCB-B DATASET-B 주기에따라 리포팅 1초이내 MX -
RCB-C DATASET-C 주기에따라 리포팅 2초이내 MX -
동적 RCB 관리부(13)는 RCB 분류 기준정보와 데이터 수신 통계기록을 분석하여 데이터셋 내 데이터 속성 목록을 재구성한다.
더욱 상세히 설명하면, 동적 RCB 관리부(13)는 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에서 데이터 수신 통계기록, 예를 들어 데이터 변경횟수와 데이터 변경주기를 리드(read)하고, RCB 분류 기준정보 저장부(12)에서 RCB 분류 기준정보를 리드한 후, 이들 데이터 수신 통계기록과 RCB 분류 기준정보를 이용하여 데이터셋에 대한 데이터 속성 목록을 구성한다.
FEP 연계 처리부(14)는 동적 RCB 관리부(13)에 의해 구성된 데이터 속성 목록을 FEP 서버(20) 내 RCB부(23)에 적용하여 RCB부(23) 각각에 대해 데이터셋을 구성한다. 이 경우 데이터셋은 각 RCB부(23) 별로 각각 구성되며, 상기한 표 2에 나타난 바와 같이 DATASET-ALL, DATASET-A, DATASET-B, DATASET-C 등과 같이 구성될 수 있다.
또한, FEP 연계 처리부(14)는 RCB부(23) 각각으로부터 데이터셋에 따른 데이터를 전달받고, 이 데이터를 데이터 처리부(15)에 전달한다.
게다가, FEP 연계 처리부(14)는 상기한 바와 같이 데이터를 전달받고 데이터 처리부(15)에 전달하여 데이터를 갱신하도록 함에 따라, 데이터의 변경횟수와 변경주기 등 데이터 수신 통계 기록을 생성하고 이 데이터 수신 통계 기록을 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에 저장한다. 이 경우, FEP 연계 처리부(14)는 해당 데이터 수신 통계 기록을 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에 직접 저장할 수 있으나, 동적 RCB 관리부(13)에 전달하여 동적 RCB 관리부(13)로 하여금 저장하도록 할 수 있다.
한편, FEP 연계 처리부(14)에 의해 데이터셋이 구성됨에 따라, RCB부(23)는 표준 변환 관리기(22)에 저장된 데이터를 데이터셋 별 주기에 따라 FEP 연계 처리부(14)에 전달한다.
데이터 처리부(15)는 FEP 연계 처리부(14)로부터 전달받은 데이터를 데이터베이스부(16)에 저장하여 데이터베이스부(16)의 데이터를 실시간으로 갱신한다.
데이터베이스부(16)는 데이터 처리부(15)로부터 전달받은 데이터를 저장한다.
이와 같은, RCB 동적 관리 과정 및 데이터 수집 과정은 다음과 같다.
도 4 를 참조하면, 먼저 동적 RCB 관리부(13)는 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에서 데이터 수신 통계기록을 리드(S110)하고, RCB 분류 기준정보 저장부(12)에서 RCB 분류 기준정보를 리드(S120)한다.
이어, 동적 RCB 관리부(13)는 이들 데이터 수신 통계기록과 RCB 분류 기준정보에 따라 데이터 목록을 분류한다.
이 과정에서, 동적 RCB 관리부(13)는 데이터 수신 통계 기록과 RCB 분류 기준정보가 재구성 대상에 포함되는지 여부를 판단하고(S130), 판단 결과 재구성 대상에 포함되면, 데이터 목록을 분류하여 데이터셋을 재구성한다(S140).
여기서, 데이터 수신 통계 기록에는 데이터의 변경횟수 및 변경주기가 포함될 수 있고, RCB 분류 기준정보에는 데이터셋명, 리포팅 방식, 주기, FC(Functional Constraint), 데이터 속성 목록(Functional Constraint Data Attributes)이 포함될 수 있다.
상기한 바와 같이 데이터셋을 재구성한 후에는, 동적 RCB 관리부(13)는 각 데이터셋 별로 RCB 옵션을 설정한다(S150).
한편, 데이터셋이 재구성됨에 따라, FEP 연계 처리부(14)는 도 5 에 도시된 바와 같이 동적 RCB 관리부(13)에 의해 재구성된 데이터 속성 목록을 전달받고, 이 데이터 속성 목록에 따라 데이터 리포팅을 위한 리포팅 설정을 수행한다(S210).
즉, FEP 연계 처리부(14)는 동적 RCB 관리부(13)에 의해 구성된 데이터셋에 따라 리포팅을 설정하는데, 이 경우 FEP 서버(20) 내 RCB부(23)에 적용하여 RCB부(23) 각각에 대해 데이터셋을 구성한다.
이에, RCB부(23)는 구성된 데이터셋 별 주기에 따라 표준 변환 관리기(22)에 저장된 데이터를 FEP 연계 처리부(14)에 리포팅하고, FEP 연계 처리부(14)는 RCB부(23)로부터 리포팅된(전달된) 데이터를 수신한다(S220).
데이터 처리부(15)는 FEP 연계 처리부(14)에 의해 수신된 데이터를 데이터베이스부(16)에 전달하여 데이터베이스부(16)의 데이터를 갱신한다(S230).
이어, FEP 연계 처리부(14)는 상기한 바와 같이 RCB부(23)로부터 데이터를 전달받고 이 데이터를 데이터 처리부(15)에 전달하여 데이터를 갱신하도록 함에 따라, 데이터의 변경횟수와 변경주기 등 데이터 수신 통계 기록을 생성하고 이 데이터 수신 통계 기록을 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에 기록한다(S240).
한편, 상기한 단계(S210)에서, 계통 운영자는 HMI를 이용하여 시스템 최초 기동 전 RCB 분류 기준정보를 표 2의 예시에서처럼 설정할 수 있다. 이 경우, 계통 운영자는 많은 종류의 데이터에 주기를 일일이 입력하지 않고, 모든 종류의 데이터를 표 2 나타난 바와 같이 RCB-ALL로 지정하여 수집할 수 있으며, 이 경우 동적 RCB 관리부(13)는 데이터 수신 통계 기록을 기반으로 RCB부(13)의 데이터셋을 상기한 바와 같이 동적으로 구성한다. 이에, 데이터의 주기를 데이터 속성 별로 자동으로 설정 및 관리할 수 있게 된다.
따라서, FEP 서버(20)로부터 데이터가 전달되면 스카다 서버(10) 내 FEP 연계 처리부(14)는 취득한 데이터를 데이터베이스부(16)에 수집 및 저장함과 더불어 데이터 수신 통계 기록을 데이터 수신 통계 기록 저장부(11)에 저장한다.
이때 동적 RCB 관리부(13)는 FEP 연계 처리부(14)와 연동하여 지정된 주기에 따라 상기한 바와 같이 수신 통계정보와 RCB 분류기준 정보로 FEP 서버(20) 내 RCB부(23)의 데이터셋을 재구성할 수 있다.
일 예로, 계통 운영자가 처음에 설정한 RCB-ALL의 데이터 속성목록이 표 2와 같고, IED1DG1/MMXU1.TotW의 경우 데이터 속성별 수신통계 정보의 변경주기가 0.3초로 RCB-A의 조건에 부합한다면, IED1DG1/MMXU1.TotW는 도 6 에 도시된 바와 같이 해당 데이터 속성목록에서 RCB-A 그룹에 소속하도록 재구성될 수 있다.
상기한 바와 같이, FEP 서버(20)와 FEP 연계 처리부(14)가 처리하여야 할 데이터 속성목록을 동적으로 재구성(배분)할 경우, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째 계통 운영자가 모든 데이터에 대해 데이터 속성별로 주기를 설정하지 않는다 하더라도 동적 RCB 관리부(13)가 데이터 수신 통계 기록을 확인하여 데이터 속성별로 데이터 주기를 자동으로 설정 및 관리할 수 있다.
둘째 스카다 서버(10) 내 FEP 연계 처리부(14)에서 대용량 데이터를 수신할 경우, RCB부(23) 각각이 대용량 데이터의 전송을 그룹별로 병렬화하여 전달함으로써 기존의 방법보다 빠르고 안정적으로 데이터를 전달할 수 있고, 이를 토대로 데이터 처리속도가 크게 향상될 수 있다.
이를 검증하기 위하여 51,941건의 데이터를 대상으로 처리속도 개선 결과를 시뮬레이션하였으며 그 결과는 도 8 과 같고, 시험을 위해 활용된 IED별 FC 구성표는 도 7과 같다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리속도 시험용 IED별 FC 구성표이고, 도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른 단일프로세스와 다중 스레드 처리속도 시험결과를 나타낸 도면이며, 도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 스레드의 처리속도 개선 원리를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 8 을 참조하면, 시험결과는 FC가 MX(계측)인 데이터 2,710건을 대상으로 자체 시뮬레이터를 이용하여 데이터를 발생시켰으며, 시간 T를 0.01초로 두고 FEP 서버(20)에서 스카다 서버(10)로 데이터를 전송(Reporting)하여 수신한 시간을 체크한 결과 단일 프로세스의 경우, 약 0.1초가 소요되었으며, 다중 스레드의 경우 0.09초 가량이 소요되었다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치의 데이터 전송 시간이 기존 대비 약 10%(0.01초)정도로 빠르다는 것이 증명하였다.
본 시험에서 처리속도가 감소한 이유는 도 9 에 도시된 바와 같이 다중 스레드 기반의 리포팅 방법을 도입함으로써, 특정 시간구간 T에서 처리할 수 있는 리포팅의 수를 단일 프로세스 대비 증가시켰기 때문이다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 데이터의 전송을 그룹별로 나누어 병렬화하여 송신함으로써, 데이터를 빠르고 안정적으로 송신할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 계통 운영자가 데이터의 주기를 설정하지 않더라도, 수신 데이터의 주기를 데이터 속성 별로 자동으로 설정 및 관리할 수 있도록 한다.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 스카다 시스템의 데이터 처리 장치는 DNP, MODBUS 중심으로 구성된 마이크로그리드 현장에 적용하여도 IEC61850 표준에 입각한 서비스를 제공할 수 있도록 하고, 기존 표준들뿐만 아니라 IEC61850 표준 기반의 IED 제품과도 상호운용성이 가능하도록 한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
10: 스카다 서버
11: 데이터 수신 통계 기록 저장부
12: RCB 분류 기준정보 저장부
13: 동적 RCB 관리부 14: FEP 연계 처리부
15: 데이터 처리부 16: 데이터베이스부
20: FEP 서버 21: 데이터 수집부
22: 표준 변환 관리기 221: 맵핑정보 저장부
222: 맵핑정보 변경부 223: 형식 변환부
224: 메모리부 23: RCB부
30: 전력 설비 분산자원 장치

Claims (11)

  1. 전력 설비 분산자원 장치로부터 데이터를 수집하고 수집한 데이터를 IEC61850 표준 형식으로 변환한 후, 기 설정된 데이터셋 별로 주기에 따라 전달하는 FEP(Front End Processor) 서버; 및
    상기 FEP 서버에 데이터의 속성 목록을 기반으로 데이터셋을 구성하고, 상기 FEP 서버로부터 전달되는 데이터를 수신하는 스카다 서버를 포함하고,
    상기 스카다 서버는 데이터 수신 통계 기록을 저장하는 데이터 수신 통계 기록 저장부; RCB 분류 기준정보를 저장하는 RCB 분류 기준정보 저장부; 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 저장된 데이터 수신 통계 기록 및 상기 RCB 분류 기준정보 저장부에 저장된 RCB 분류 기준정보에 따라 데이터 목록을 분류하여 상기 데이터셋을 구성하는 동적 RCB 관리부; 상기 동적 RCB 관리부에 의해 구성된 상기 데이터셋을 상기 FEP 서버에 적용하고, 상기 FEP 서버로부터 상기 데이터셋에 따라 전송되는 데이터를 수신하는 FEP 연계 처리부; 데이터를 저장하는 데이터베이스부; 및 상기 FEP 연계 처리부에 수신된 데이터를 상기 데이터베이스부에 저장하는 데이터 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 FEP 서버는
    전력 설비 분산자원 장치로부터 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시켜 저장하는 표준 변환 관리기; 및
    상기 표준 변환 관리기에 저장된 데이터를 상기 데이터셋에 따라 분류하여 다중 스레드 기반으로 상기 스카다 서버에 전송하는 RCB(Reporting Control Block)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 표준 변환 관리기는
    상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시키기 위한 표준 맵핑정보를 저장하는 맵핑정보 저장부;
    IEC 표준 형식으로 변환된 데이터를 저장하는 메모리부; 및
    상기 데이터 수집부에 의해 수집된 데이터를 상기 맵핑정보 저장부에 저장된 표준 맵핑정보에 따라 IEC61850 표준 형식의 데이터로 변환시켜 상기 메모리부에 저장하는 형식 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 맵핑정보 저장부에 저장된 표준 맵핑정보를 변경하는 맵핑정보 변경부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 RCB부는 상기 데이터셋별로 구비되며, 상기 데이터셋에 포함된 데이터 속성의 데이터를 주기에 따라 전송하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터셋은 데이터의 속성(Functional Constraint;FC)에 따라 분류되는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 수신 통계 기록은 데이터 변경횟수 및 데이터 변경주기 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 RCB 분류 기준정보는 데이터셋명, 리포팅 방식, 주기 및 데이터 속성 목록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 FEP 연계 처리부는 상기 FEP 서버로부터 데이터가 전송되면 상기 데이터 수신 통계 기록을 생성하여 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 저장하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 동적 RCB 관리부는 상기 데이터 수신 통계 기록 저장부에 상기 데이터 수신 통계 기록이 새롭게 저장되면, 기 설정된 주기에 따라 상기 데이터셋을 재구성하는 것을 특징으로 하는 스카다 시스템의 데이터 처리 장치.
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