KR101906891B1 - 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템 - Google Patents

전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치는, 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터와 전력시스템 간의 데이터 입출력을 수행하는 입출력부; 와 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로부터 입력되는 제1시뮬레이션 데이터를 제2시뮬레이션 데이터로 변환하고, 상기 전력시스템으로부터 입력되는 제1제어데이터를 제2제어데이터로 변환하는 변환부; 및 상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에 출력하고 상기 제2제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에 전송하도록 상기 입출력부를 제어하고, 상기 제1시뮬레이션 데이터 및 상기 제1제어데이터를 각각 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템{INTERFACE APPARATUS OF REAL TIME DIGITAL SIMULATOR AND HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템에 대한 것으로서, 보다 구체적으로 실제 전력계통 및 전력시스템과 전력계통 실시간 시뮬레이터를 직접 연계하여 전력계통을 해석할 수 있게 하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템에 관한 것이다.
전력계통 해석은 전력계통의 주요 구성설비에서 파생되는 모든 데이터를 수집하고 이를 분석 및 해석하는 작업이다. 전력계통 해석을 통해 전력계통의 운용계획을 설립하고, 전력계통에서 발생할 수 있는 모든 상황에 대한 최적화 방안을 찾아낼 수 있다. 또한, 전력계통 해석에 기초하여 신규 전력계통의 설계나 신설 또는 전력계통의 증설이나 수정을 수행하고, 전력설비를 모니터링하여 불완전한 이벤트를 관리 및 감독할 수 있다. 이러한 전력계통 해석은, 전력회사나 전력관련 설비 제조업체, 대학이나 연구기관 등에서 실시되고 있다.
일반적으로 전력계통 해석은 시뮬레이터 장비를 사용하여 전력의 흐름을 시뮬레이션화하여 사고와 이상 현상을 예측 및 분석하고, 그 대책 및 제어방식을 검토함으로써 수행될 수 있다. 전력계통 실시간 시뮬레이터는 이러한 시뮬레이터 장비 중 하나이다.
도 1은 일반적인 전력계통 실시간 시뮬레이터의 구성을 도시한 도면이다.
전력계통 실시간 시뮬레이터(Real Time Digital Simulator: RTDS 또는 RTS)(100)는 실시간으로 전력계통의 제어 또는 계전기 시험을 수행하고, 전력계통의 과도 현상의 연구 및 엔지니어링 등에 사용되는 장치이다.
RTDS(100)는 하드웨어와 소프트웨어로 구성된다.
하드웨어의 경우, RTDS(100)는 복수개의 큐비클(Cubicle)(110)을 포함하고, 각각의 큐비클(110)에는 복수개의 랙(rack)(120)이 수납된다. 각각의 랙(120)에는 시뮬레이션 관련 소프트웨어가 탑재된 다양한 카드(130)가 삽입될 수 있다. 여기서, 시뮬레이션 관련 소프트웨어는 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface: GUI) 기반의 PSCADTM와 전력계통 라이브러리를 포함할 수 있다. 시뮬레이션 관련 소프트웨어는 소프트웨어 제조사에 의해 카드 또는 모듈 형태로 구현되어 제공될 수 있다.
RTDS(100)의 하드웨어와 소프트웨어는 서로 연계되어 하드웨어에서 소프트웨어를 구동함으로써, 전력계통의 제어를 시뮬레이션 할 수 있다.
기존의 RTDS(100)는 소프트웨어 제조사에서 제공하는 소프트웨어만을 적용하여 전력계통을 해석하였다. 소프트웨어는 전력계통의 제어 프로세스나 상위 전력 공급자의 수급 계획 등에 대한 데이터를 포함하지만, 시뮬레이션 데이터이기 때문에 실제 전력계통이나 전력시스템에 대한 데이터는 포함하고 있지 않다. 따라서, RTDS(100)는 실제 전력계통이나 전력시스템과의 연계 없이 시뮬레이션을 수행하게 된다.
또한, 실제 전력계통이나 전력시스템에서 출력되는 전력관련 데이터와 RTDS(100)에서 동작 가능한 데이터의 규격 및 범위가 다르기 때문에, RTDS(100)가 실제 전력계통이나 전력시스템과 직접 연계되어 해당 전력계통이나 전력시스템에서 출력되는 전력데이터에 기초하여 시뮬레이션을 수행하는 것은 불가능하다.
따라서, 기존에는 실제 전력계통이나 전력시스템에 대한 고려 없이 전력계통을 해석하였고, 이에 의해 특수설비 제어기를 포함하는 전력시스템 및 계전기에 대한 대규모 전력 계통 연계 시험의 신뢰도와 정밀성은 낮아질 수 밖에 없었다.
본 발명은 전력계통 실시간 시뮬레이터를 실제 전력계통 및 전력시스템과 직접 연계하여 전력계통을 해석할 수 있게 하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전력계통 실시간 시뮬레이터와 실제 전력계통 및 전력시스템간의 입출력을 연결하는 다양한 실시 예들을 제공하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치 및 이를 포함하는 고전압직류송전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재에 의해 제안되는 실시 예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치는, 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터와 전력시스템 간의 데이터 입출력을 수행하는 입출력부; 와 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로부터 입력되는 제1시뮬레이션 데이터를 제2시뮬레이션 데이터로 변환하고, 상기 전력시스템으로부터 입력되는 제1제어데이터를 제2제어데이터로 변환하는 변환부; 및 상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에 출력하고 상기 제2제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에 전송하도록 상기 입출력부를 제어하고, 상기 제1시뮬레이션 데이터 및 상기 제1제어데이터를 각각 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치를 포함하는 고전압직류송전 시스템에서, 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치는, 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터와 전력시스템 간의 데이터 입출력을 수행하는 입출력부; 와 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로부터 입력되는 제1시뮬레이션 데이터를 제2시뮬레이션 데이터로 변환하고, 상기 전력시스템으로부터 입력되는 제1제어데이터를 제2제어데이터로 변환하는 변환부; 및 상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에 출력하고 상기 제2제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에 전송하도록 상기 입출력부를 제어하고, 상기 제1시뮬레이션 데이터 및 상기 제1제어데이터를 각각 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 실시 예들에 의하면, 전력계통 실시간 시뮬레이터를 실제 전력계통 및 전력시스템과 직접 연계하여 전력계통을 해석할 수 있다.
또한, 특수설비 제어기 및 계전기 등을 인터페이스 장치와 직접 연계하여 대규모 계통을 정확하게 분석할 수 있다.
나아가, 특수설비 제어기 및 계전기에 대한 시험 성능을 수행함으로써 특수설비에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 일반적인 전력계통 실시간 시뮬레이터의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치의 외관을 구성하는 판넬을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에서의 입출력 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치가 RTDS와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 포함되는 단말 보드의 결선 구조를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 의해 RTDS 및 실제 전력시스템이 직접 연계되는 경우를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 의해 RTDS와 실제 전력시스템 및 전력계통이 직접 연계되는 과정을 설명하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치를 포함하는 고전압직류송전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상이 이하에서 기술되는 실시 예들에 의하여 제한되는 것은 아니며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경 및 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예들을 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 해당 기술과 관련하여 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특별한 경우에는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 상세히 기재하였다. 그러므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 미리 밝혀둔다. 이하에서 기술하는 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치(이하, RTDS 인터페이스 장치)(200)는 입출력부(210), 변환부(220) 및 제어부(230)를 포함할 수 있다.
입출력부(210)는 전력계통 실시간 시뮬레이터(Real Time Digital Simulator: RTDS)와 실제 전력계통 및 전력시스템간의 인터페이스를 수행할 수 있다.
구체적으로, 입출력부(210)는 RTDS로부터 시뮬레이션 데이터를 입력 받을 수 있다. 이 경우, 시뮬레이션 데이터는, 전류, 전압 및 전력관련 데이터 등을 포함할 수 있다. 입출력부(210)는 입력 받은 시뮬레이션 데이터를 변환 및 처리하여 실제 전력계통 및 전력시스템에 출력할 수 있다. 여기서, 실제 전력계통은 실제 구축된 발전소와 변전소 및 송전선을 포함하는 전기적인 연계일 수 있다. 또한, 실제 전력시스템은, 고전압직류송전(High Voltage Direct Current: HVDC) 시스템, 유연전송시스템(Flexible AC Transmission System: FACTS) 등을 포함할 수 있다.
입출력부(210)는 실제 전력계통 및 전력시스템으로부터 제어 신호를 입력 받을 수 있다. 이 경우, 제어 신호는 정지(trip) 신호, 시스템이나 구성요소의 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
변환부(220)는 입력된 시뮬레이션 데이터와 제어 신호를 변환 및 처리할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 변환부(220)는 RTDS에서 입력된 시뮬레이션 데이터를 실제 전력계통 또는 전력시스템의 동작 가능 범위에 포함되도록 변환할 수 있다. RTDS(100)는 시뮬레이터 장치이므로, 일반적으로 실제 전력계통 및 전력시스템에서 인가되는 전력관련 데이터 대신, 이와 다른 규격 및 범위의 전력관련 데이터에 기초하여 동작한다. 따라서, 변환부(220)는 RTDS(100)로부터 입력된 시뮬레이션 데이터를 실제 전력계통 또는 전력시스템이 동작할 수 있는 규격 및 범위의 전류와 전압으로 변환할 수 있다.
구체적으로, 변환부(220)는 시뮬레이션 데이터에 포함되는 전류 또는 전압을 증폭하거나 감소시킬 수 있다. 또한, 변환부(220)는 전류 또는 전압의 규격이나 프로토콜 또는 단위를 변환시킬 수 있다. 나아가, 변환부(220)는 전류 또는 전압이 아날로그 형태인 경우 이를 디지털 형태로 변환하거나, 디지털 형태인 경우 이를 아날로그 형태로 변환할 수 있다.
이를 위해, 변환부(220)는 증폭기(amplifier), 프로토콜 변환기, 단위 변환기, 디지털 아날로그 변환기(Digital to Analog Converter), 아날로그 디지털 변환기(Analog to Digital Converter) 등을 포함할 수 있다.
제어부(230)는 RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템 간의 인터페이스를 수행할 수 있도록, 입출력부(210)와 변환부(220)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 제어부(230)는 RTDS(100)로부터 시뮬레이션 데이터가 입력되는 경우, 변환부(220)를 제어하여 상기 시뮬레이션 데이터를 실제 전력계통 및 전력시스템의 동작 가능 범위에 포함되도록 변환할 수 있다.
또한, 제어부(230)는 실제 전력계통 또는 전력시스템이 시뮬레이션 데이터에 기초하여 제어 신호를 생성하는 경우, 생성된 제어 신호를 처리하여 RTDS(100)에 전송할 수 있다. 이 경우, RTDS(100)는 제어 신호를 반영하여 시뮬레이션을 업데이트할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 제어부(230)는 마이크로컴퓨터(MIcroCOMputer: MICOM)로 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치의 외관을 구성하는 판넬을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 RTDS 인터페이스 장치(200)는 직사각형 형상의 외관을 가질 수 있다. 이 경우, RTDS 인터페이스 장치(200)의 4면 각각에는 외관을 형성하는 판넬이 배치될 수 있다.
각각의 판넬에는 플레이트와 연결 단자가 형성될 수 있다.
플레이트(PLATE)에는 복수개의 렉(rack)이 실장될 수 있다. 각각의 렉은 적어도 하나 이상의 모듈 또는 카드를 수납할 수 있다. 이 경우, 모듈 또는 카드에는 시뮬레이션 데이터의 변환을 수행하는 변환 프로그램과 RTDS 인터페이스 장치(200)를 제어하는 제어 프로그램이 탑재될 수 있다.
또한, 플레이트(PLATE)에는 복수개의 입력 모듈과 출력 모듈이 실장될 수 있다.
연결 단자는 입력 모듈과 출력 모듈을 결선할 수 있다. 실시 예에 따라, 입력 모듈과 출력 모듈의 결선 구조는 다양하게 설정될 수 있다. 이에 대해서는, 도 6a 내지 도 6c에 대한 설명에서 상세히 후술한다.
도 3을 참조하면, RTDS 인터페이스 장치(200)의 외관을 구성하는 4개의 판넬, 즉, 좌측 판넬(200a), 전면 판넬(200b), 우측 판넬(200c), 후면 판넬(200d)이 차례로 도시된다.
좌측 판넬(200a)은 RTDS 인터페이스 장치(200)의 좌측 측면에 배치된다. 좌측 판넬(200a)의 좌측 전방에는 전면(FRONT)이 위치하고, 좌측 판넬(200a)에 포함되는 우측 영역상에는 플레이트(PLATE)가 형성된다. 플레이트(PLATE)에는 두 개의 메인 렉(DOBLE)과 하나의 서브 렉(I/O SUB RACK)이 실장될 수 있다. 여기서, 메인 렉(DOBLE)에는 변환 및 제어 프로그램이 탑재되는 모듈 또는 카드가 수납되고, 서브 렉(I/O SUB RACK)에는 입력 모듈과 출력 모듈이 수납된다.
우측 판넬(200c)은 RTDS 인터페이스 장치(200)의 우측 측면에 배치된다. 이 경우, 우측 판넬(200c)은 좌측 판넬(200a)과 대칭적인 형태로 구성된다. 구체적으로, 우측 판넬(200c)의 우측 전방에는 전면(FRONT)이 위치하고, 우측 판넬(200c)에 포함되는 좌측 영역상에는 플레이트(PLATE)가 형성된다. 플레이트(PLATE)에는 두 개의 메인 렉(DOBLE)과 하나의 서브 렉(I/O SUB RACK)이 실장될 수 있다.
한편, 우측 판넬(200c)에 포함되는 우측 하단 영역상에는 복수개의 연결 단자가 형성된다. 이 경우, 복수개의 연결 단자는 입력 모듈과 출력 모듈의 입출력 전류 및 전압의 규격 또는 범위에 대응할 수 있다.
전면 판넬(200b)은 RTDS 인터페이스 장치(200)의 전면에 배치된다. 전면 판넬(200b)의 중앙 영역에는 두 개의 메인 렉(DOBLE)과 하나의 서브 렉(I/O SUB RACK)이 배치된다.
후면 판넬(200d)은 RTDS 인터페이스 장치(200)의 후면에 배치된다. 후면 판넬(200d)은 RTDS 인터페이스 장치(200)에 포함되는 두 개의 메인 렉(DOBLE)과 하나의 서브 렉(I/O SUB RACK)을 밀폐하는 형태로 구성될 수 있다. 이에 의해, 두 개의 메인 렉(DOBLE)과 하나의 서브 렉(I/O SUB RACK)의 후면 영역은 외부 환경으로부터 보호될 수 있다. 후면 판넬(200d)의 하단 영역에는 광 케이블 등의 연결선이 관통하는 다수의 홀이 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에서의 입출력 신호의 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
RTDS(100)로부터 220V의 교류 전류 또는 125V의 직류 전류가 입력될 수 있다. 입력된 220V의 교류 전류는, Doble F6350 #1과 Doble F6350 #2 및 AC 220V Multitab으로 분기된다. 여기서, Doble F6350 #1과 Doble F6350 #2는 앞서 도 3에서 설명한 메인 렉(DOBLE)에 포함되고, AC 220V Multitab은 도 3의 서브 렉(I/O SUB RACK)에 포함된다.
따라서, Doble F6350 #1과 Doble F6350 #2로 분기된 220V의 교류 전류는 Doble F6350 #1과 Doble F6350 #2 각각을 거쳐 전류의 형태나 범위가 변환된다.
또한, AC 220V Multitab으로 분기된 220V의 교류 전류는, 변환되지 않고 이더넷 허브(Ethernet HUB)로 그대로 출력된다.
125V의 직류 전류는, DC24V SMPS와 디지털 입력용으로 분기된다. 여기서, DC24V SMPS는 앞서 도 3에서 설명한 메인 렉(DOBLE)에 포함되고, 디지털 입력용은 도 3의 서브 렉(I/O SUB RACK)에 포함된다.
따라서, DC24V SMPS로 분기된 125V의 직류 전류는 해당 DC24V SMPS를 거쳐 전류의 형태나 범위가 변환된다. 이 경우, 변환된 전류의 형태 또는 범위에 따라, IO Sub-rack #1, GTAO#1/GTDI, GTAO#2/GTDO, GTDO 출력전원 등으로 출력된다.
또한, 디지털 입력용(Digital Input 용)으로 분기된 125V의 직류 전류는 변환되지 않고 대응하는 연결 단자로 그대로 출력될 수 있다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치가 RTDS와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계하는 방법을 설명하는 도면이다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 실시 예에 따라 다양한 방식으로, RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계할 수 있다. RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계하는 방식에 따라, RTDS 인터페이스 장치(200)의 입출력, 변환 방법 및 입출력간의 연결 중 적어도 하나 이상이 달라질 수 있다.
도 5a는 RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계하는 일 예이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 입출력부(210)는 입력단과 출력단으로 구성될 수 있다. 이 경우, 입력단에는 RTDS GTAO#1과 RTDS GTDI가 포함되고, 출력단에는 CT/PT 용 단말 보드(520)와 DIO 용 단말 보드(530)가 포함될 수 있다.
RTDS GTAO#1은 RTDS(100)와 광 케이블로 연결되고, 시그널용 단말 보드(TB)(510)와 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTAO#1은 광 케이블을 통하여 RTDS(100)로부터 아날로그 전류를 입력 받고, 이를 시그널용 단말 보드(TB)(510)에 출력할 수 있다.
또한, RTDS GTAO#1은 RTDS GTDI와 광 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTAO#1은 광 케이블을 통하여 RTDS(100)로부터 디지털 전류를 입력 받고, 이를 RTDS GTDI에 출력할 수 있다.
RTDS GTDI는 RTDS GTAO#1 및 RTDS GTAO#2와 광 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTDI는 광 케이블을 통하여 RTDS GTAO#1으로부터 디지털 전류를 입력 받고, SCSI 컨버터와 RTDS GTAO#2로 분기하여 출력할 수 있다.
변환부(220)는 시그널 용 단말 보드(TB)(510), Doble F6350e #1, SCSI 컨버터 및 IO Sub-rack을 포함할 수 있다.
시그널 용 단말 보드(TB)(510)는 Doble F6350e #1과 전용 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, 시그널 용 단말 보드(TB)(510)는 입력 받은 아날로그 전류를 Doble F6350e #1에 출력할 수 있다.
Doble F6350e #1은 입력 받은 아날로그 전류의 규격이나 형태 및 범위 중 적어도 하나를 변환하고, 이를 CT/PT 용 단말 보드(TB)(520)에 출력할 수 있다.
SCSI 컨버터는 IO Sub-rack과 SCSI 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, SCSI 컨버터는 RTDS GTDI로부터 입력된 디지털 전류를 IO Sub-rack의 프로토콜에 맞게 변환하고, 변환된 디지털 전류를 IO Sub-rack에 출력할 수 있다.
IO Sub-rack은 SCSI 컨버터로부터 입력된 디지털 전류를 DIO용 단말 보드(TB)(530)에 출력할 수 있다.
CT/PT 용 단말 보드(TB)(520) 및 DIO용 단말 보드(TB)(530)에 입력된 디지털 전류는 실제 전력계통 및 전력시스템에 출력될 수 있다. 이에 의해, 실제 전력계통 및 전력시스템은 RTDS(100)로부터 출력된 시뮬레이션 데이터에 기초하여 동작할 수 있다.
도 5b는 RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연계하는 다른 예이다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 입출력부(210)는 입력단과 출력단으로 구성될 수 있다. 이 경우, 입력단에는 RTDS GTAO#2와 RTDS GTDO가 포함되고, 출력단에는 CT/PT 용 단말 보드(520)와 DIO용 단말 보드(530)가 포함될 수 있다. 여기서, GTAO#1, GTAO#2, GTDI 및 GTDO는 입출력 인터페이스일 수 있다. 구체적으로, GTAO#1와 GTAO#2는 아날로그 출력 인터페이스이고, GTDI는 디지털 입력 인터페이스이며, GTDO는 디지털 출력 인터페이스일 수 있다. 또한, SCSI는 컴퓨터와 주변기기를 연결하는 직렬방식의 인터페이스일 수 있다.
RTDS GTAO#2는 RTDS GTDI와 광 케이블로 연결되고, 시그널용 단말 보드(TB)(510)와 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTAO#2는 광 케이블을 통하여 RTDS GTDI로부터 아날로그 전류를 입력 받고, 이를 시그널용 단말 보드(TB)(510)에 출력할 수 있다.
또한, RTDS GTAO#2는 RTDS GTDO와 광 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTAO#2는 광 케이블을 통하여 RTDS(100)로부터 디지털 전류를 입력 받고, 이를 RTDS GTDO에 출력할 수 있다.
RTDS GTDO는 RTDS GTAO#2와 광 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, RTDS GTDO는 광 케이블을 통하여 RTDS GTAO#2로부터 디지털 전류를 입력 받고, 이를 SCSI 컨버터에 출력할 수 있다.
변환부(220)는 시그널 용 단말 보드(TB)(510), Doble F6350e #2, SCSI 컨버터 및 IO Sub-rack을 포함할 수 있다.
시그널 용 단말 보드(TB)(510)는 Doble F6350e #2와 전용 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, 시그널 용 단말 보드(TB)(510)는 입력 받은 아날로그 전류를 Doble F6350e #2에 출력할 수 있다.
Doble F6350e #2는 입력 받은 아날로그 전류의 규격이나 형태 및 범위 중 적어도 하나를 변환하고, 이를 CT/PT 용 단말 보드(TB)(520)에 출력할 수 있다.
SCSI 컨버터는 IO Sub-rack과 SCSI 케이블로 연결될 수 있다. 이 경우, SCSI 컨버터는 RTDS GTDO로부터 입력된 디지털 전류를 IO Sub-rack의 프로토콜에 맞게 변환하고, 변환된 디지털 전류를 IO Sub-rack에 출력할 수 있다.
IO Sub-rack은 SCSI 컨버터로부터 입력된 디지털 전류를 DIO용 단말 보드(TB)(530)에 출력할 수 있다.
CT/PT 용 단말 보드(TB)(520) 및 DIO용 단말 보드(TB)(530)에 입력된 디지털 전류는 실제 전력계통 및 전력시스템에 출력될 수 있다. 이 경우, 실제 전력계통 및 전력시스템은 RTDS(100)로부터 출력된 시뮬레이션 데이터에 기초하여 동작할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 포함되는 단말 보드의 결선 구조를 도시한 도면이다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 RTDS(100)와 실제 전력계통 및 전력시스템을 연결하는 복수개의 입출력 모듈을 포함할 수 있다. 복수개의 입출력 모듈은 적어도 어느 하나의 단말 보드에 실장되어 서로 결선될 수 있다. 이 경우, 단말 보드는 시그널용 단말 보드(TB)(510)와 CT/PT 용 단말 보드(TB)(520) 및 DIO용 단말 보드(TB)(530)를 포함할 수 있다.
도 6a는 시그널용 단말 보드(510)의 결선 구조를 나타낸다. 앞서 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, 시그널용 단말 보드(510)는 RTDS GTAO#1 또는 RTDS GTAO#2로부터 전류를 입력 받을 수 있다. RTDS GTAO#1으로부터 아날로그 전류를 입력 받는 경우, 도 5a에 도시된 바와 같이 시그널용 단말 보드(510)는 입력 받은 아날로그 전류를 Doble F6350e #1로 출력할 수 있다. RTDS GTAO#2로부터 아날로그 전류를 입력 받는 경우, 도 5b에 도시된 바와 같이 시그널용 단말 보드(510)는 입력 받은 아날로그 전류를 Doble F6350e #2로 출력할 수 있다.
도 6a를 참조하면, 시그널용 단말 보드(510)의 일 측면에는 RTDS GTAO#1이 연결되고, 다른 측면에는 RTDS GTAO#2이 연결된다. 이 경우, RTDS GTAO#2는 24개의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 Doble F6350e #2를 구성하는 48개의 채널 각각과 서로 대응하여 결선된다.
한편, 도 6a에는 도시되어 있지 않으나, RTDS GTAO#1 역시 이와 유사한 방식으로 Doble F6350e #1과 결선될 수 있다.
도 6b는 CT/PT 용 단말 보드(520)의 결선 구조를 나타낸다. 앞서 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, CT/PT 용 단말 보드(520)는 Doble F6350e #1 또는 Doble F6350e #2로부터 전류를 입력 받을 수 있다. 이 경우, CT/PT 용 단말 보드(520)는 입력 받은 디지털 전류를 실제 전력계통 및 전력시스템에 출력할 수 있다.
도 6b를 참조하면, CT/PT 용 단말 보드(520)의 일 측면에는 Doble F6350e #1이 연결되고, 다른 측면에는 Doble F6350e #2가 연결된다. 이 경우, Doble F6350e #2는 24개의 채널을 포함하며, 각각의 채널은 실제 전력계통 및 전력시스템을 구성하는 3상 각각과 서로 대응하여 결선된다.
한편, 도 6b에는 도시되어 있지 않으나, Doble F6350e #1 역시 이와 유사한 방식으로 실제 전력계통 및 전력시스템과 결선될 수 있다.
도 6c는 DIO용 단말 보드(530)의 결선 구조를 나타낸다. 앞서 도 5a 및 도 5b에서 설명한 바와 같이, DIO용 단말 보드(530)는 IO Sub-rack으로부터 전류를 입력 받을 수 있다. 구체적으로, IO Sub-rack은 도 5a에 도시된 일 예의 경우 두 개의 SCSI Converter로부터 디지털 전류를 입력 받아 DIO용 단말 보드(530)에 출력하고, 도 5b에 도시된 다른 예의 경우 한 개의 SCSI Converter로부터 디지털 전류를 입력 받아 DIO용 단말 보드(530)에 출력한다. 따라서, DIO용 단말 보드(530)에는 3개의 입출력이 연결된다. 이 경우, 3개의 입출력은 상호간에 전류가 입출력 될 수 있도록 서로 결선될 수 있다.
도 6c를 참조하면, DIO용 단말 보드(530)의 일 측면에는 IO Sub-rack 1로의 출력 및 IO Sub-rack 2로의 출력이 연결되고, 다른 측면에는 IO Sub-rack 3으로부터의 입력이 연결된다. 이 경우, IO Sub-rack 1과 IO Sub-rack 2 및 IO Sub-rack 3 각각은 64개의 채널을 포함하며, IO Sub-rack 3으로부터 입력된 신호 및 데이터가 IO Sub-rack 1 및 IO Sub-rack 2로 출력될 수 있도록 채널들이 서로 결선된다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 의해 RTDS 및 실제 전력시스템이 직접 연계되는 경우를 설명하는 도면이다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 RTDS(100)와 실제 전력시스템간의 인터페이스를 수행할 수 있다. 이에 의해, RTDS(100) 및 실제 전력시스템은 직접 연계될 수 있다. 여기서, 실제 전력시스템은 HVDC 시스템, FACTS 등을 포함할 수 있다.
구체적으로, RTDS 인터페이스 장치(200)는 RTDS(100)로부터 시뮬레이션 데이터를 입력 받은 경우, 이를 변환 및 처리하여 실제 전력시스템에 출력할 수 있다. 시뮬레이션 데이터는, CT/PT 신호, CB&DS의 상태 및 제어 신호 등을 포함할 수 있다. 여기서, CT/PT 신호는 전류계(Current Transformer: CT)에 의해 감지되는 전류값과 변압기(Power Transformer: PT)에 의해 감지되는 전압값을 포함할 수 있다. CB&DS의 상태 및 제어 신호는, 차단기(Circuit Breaker: CB) 및 단로기(Disconnecting Switch: DS)의 상태 및 제어의 값을 포함할 수 있다.
실제 전력시스템은 RTDS 인터페이스 장치(200)로부터 출력되는 시뮬레이션 데이터에 기초하여, 해당 전력시스템에 대한 제어를 수행할 수 있다.
구체적으로, 실제 전력시스템은 RTDS(100)에 의한 시뮬레이션을 적용하여 실제 전력시스템을 제어하고, 제어 결과에 기초하여 CB&DS의 개폐 명령을 내릴 수 있다. 이 경우, 실제 전력시스템은 CB&DS의 개폐 명령을 RTDS 인터페이스 장치(200)에 전송한다. 이후, RTDS 인터페이스 장치(200)는 CB&DS의 개폐 명령을 처리 및 변환하여 RTDS(100)에 전송하고, RTDS(100)는 실제 전력시스템에의 시뮬레이션 적용 결과를 반영하여 시뮬레이션을 업데이트한다.
또한, 실제 전력시스템은 RTDS(100)에 의한 시뮬레이션을 적용하여 실제 전력시스템을 제어하고, 제어 결과에 기초하여 점호 펄스 신호를 생성할 수 있다. 실제 전력시스템은 생성된 점호 펄스 신호를 RTDS(100)에 전송할 수 있다. 이 경우, RTDS(100)는 실제 전력시스템에의 시뮬레이션 적용 결과를 반영하여 시뮬레이션을 업데이트한다.
도 7을 참조하면, RTDS(100)는 CT/PT 신호와 CB&DS의 상태 및 제어 신호를 RTDS 인터페이스 장치(200)에 출력한다. 여기서, CT/PT 신호는 아날로그 신호로서, -10V에서 +10V 사이의 값을 가지며, CB&DS의 상태 및 제어 신호는 디지털 신호로서 +5V의 값을 가진다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 입력 받은 CT/PT 신호와 CB&DS의 상태 및 제어 신호를 변환 및 처리하여 HVDC 시스템(900)에 출력한다. 구체적으로, CT/PT 신호는 5A의 전류와 110V의 전압을 가지는 신호로 변환하여 출력하고, CB&DS의 상태 및 제어 신호는 125V의 전압을 가지는 신호로 변환하여 출력한다.
HVDC 시스템(900)의 제어 및 보호 제어기(981)는 RTDS 인터페이스 장치(200)로부터 입력된 신호들에 기초하여 HVDC 시스템(900)을 제어한다.
구체적으로, 제어 및 보호 제어기(981)는 CB&DS의 개폐 명령을 생성하고, 생성된 CB&DS의 개폐 명령을 RTDS 인터페이스 장치(200)에 전송할 수 있다. 이 경우, RTDS 인터페이스 장치(200)는 CB&DS 개폐 명령을 +5V의 전압을 가지는 디지털 신호로 변환 및 처리하여 RTDS(100)에 전송한다.
또한, 제어 및 보호 제어기(981)는 사이리스터의 점호 펄스 신호를 생성하도록 점호 펄스 변환기(982)를 제어할 수 있다. 이 경우, 점호 펄스 변환기(982)는 5V의 전압을 가지는 점호 펄스 신호를 생성하여 RTDS(100)에 전송한다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 의해 RTDS와 실제 전력시스템 및 전력계통이 직접 연계되는 과정을 설명하는 도면이다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 RTDS(100)와 실제 전력시스템 및 전력계통 간의 인터페이스를 수행할 수 있다. 이에 의해, RTDS(100)와 실제 전력시스템 및 전력계통은 직접 연계될 수 있다. 여기서, 실제 전력시스템은 HVDC 시스템, FACTS 등을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, RTDS(100)는 시뮬레이션 전압과 전류를 RTDS 인터페이스 장치(200)에 출력한다(S801). 일 실시 예에 의하면, 시뮬레이션 전압과 전류는 CT/PT 신호에 의해 출력될 수 있다. RTDS 인터페이스 장치(200)는 입력 받은 시뮬레이션 전압과 전류를 변환 처리하고, CT/PT 신호의 형태로 실제 전력시스템(900)에 출력한다(S802). 이 경우, 실제 전력시스템(900)은 CT/PT 신호에 기초하여 해당 전력시스템(900)을 제어하고, 제어과정에서 생성된 제어신호를 RTDS 인터페이스 장치(200)에 전송한다(S803). 여기서, 제어신호는 RTDS(100)에 의한 시뮬레이션을 실제 전력시스템(900)에 적용하는 경우 해당 전력시스템(900)을 적절하게 제어하기 위해 생성되는 신호이다. 예를 들어, 차단기를 개폐시키거나 사이리스터를 온 오프 시키는 신호일 수 있다.
RTDS 인터페이스 장치(200)는 입력 받은 제어신호를 변환 및 처리하여 RTDS(100)에 전송한다(S804). 이 경우, RTDS(100)는 시뮬레이션을 실제 전력시스템에 적용한 결과를 반영하여 시뮬레이션을 업데이트 하고 전력계통을 해석한다.
또한, RTDS(100)는 RTDS 인터페이스 장치(200)에 시뮬레이션 전압과 전류를 출력한다(S801). 일 실시 예에 의하면, 시뮬레이션 전압과 전류는 CT/PT 신호에 의해 출력될 수 있다. RTDS 인터페이스 장치(200)는 입력 받은 시뮬레이션 전압과 전류를 변환 처리하여, CT/PT 신호의 형태로 실제 전력계통에 연결된 보호 계전기(800)에 출력한다(S812). 이 경우, 보호 계전기(800)는 CT/PT 신호에 기초하여 동작함으로써 시스템을 정지시키고, 생성된 정지신호를 RTDS 인터페이스 장치(200)에 전송한다(S813). RTDS 인터페이스 장치(200)는 입력 받은 정지신호를 변환 및 처리하여 RTDS(100)에 전송한다(S804).
도 8에 도시된 과정에 의하여, RTDS(100)는 실제 전력시스템(900) 및 실제 전력계통(800)과 직접 연계되어 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치를 포함하는 고전압직류송전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치(200)를 포함하는 고전압직류송전 시스템(900)은, 발전 파트(910), 송전 측 교류 파트(920), 송전 측 직류 변전 파트(930), 직류 송전 파트(940), 수요 측 직류 변전 파트(950), 수요 측 교류 파트(960), 수요 파트(970) 및 제어 파트(980)를 포함할 수 있다. 이 경우, 송전 측 직류 변전 파트(930)는 송전 측 트랜스포머 파트(931), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(935)를 포함할 수 있다. 수요 측 직류 변전 파트(950)는 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(955), 수요 측 트랜스포머 파트(951)를 포함할 수 있다.
발전 파트(910)는 3상의 교류 전력을 생성한다. 발전 파트(910)는 복수의 발전소를 포함할 수 있다.
송전 측 교류 파트(920)는 발전 파트(910)가 생성한 3상 교류 전력을 송전 측 트랜스포머 파트(931)와 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(935)를 포함하는 직류 변전 파트(930)에 전달한다.
송전 측 트랜스포머 파트(931)는 송전 측 교류 파트(920)를 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(935) 및 직류 송전 파트(940)로부터 격리한다.
송전 측 교류-직류 컨버터 파트(935)는 송전 측 트랜스포머 파트(931)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력를 직류 전력으로 변환한다.
직류 송전 파트(940)는 송전 측의 직류 전력을 수요 측으로 전달한다.
수요 측 직류-교류 컨버터 파트(955)는 직류 송전 파트(940)에 의해 전달된 직류 전력을 3상 교류 전력으로 변환한다.
수요 측 트랜스포머 파트(951)는 수요 측 교류 파트(960)를 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(955)와 직류 송전 파트(940)로부터 격리한다.
수요 측 교류 파트(960)는 수요 측 트랜스포머 파트(951)의 출력에 해당하는 3상 교류 전력을 수요 파트(970)에 제공한다.
제어 파트(980)는 발전 파트(910), 송전 측 교류 파트(920), 송전 측 직류 변전 파트(930), 직류 송전 파트(940), 수요 측 직류 변전 파트(950), 수요 측 교류 파트(960), 수요 파트(970), 제어 파트(980), 송전 측 교류-직류 컨버터 파트(935), 수요 측 직류-교류 컨버터 파트(955) 중 적어도 하나를 제어한다.
이를 위해, 제어 파트(980)는 제어 및 보호 제어기(981)와 점호 펄스 변환기(982)를 포함할 수 있다.
이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: RTDS 110: 큐비클
120: 랙 130: 카드
200: RTDS 인터페이스 장치 210: 입출력부
220: 변환부 230: 제어부
200a: 좌측 판넬 200b: 전면 판넬
200c: 우측 판넬 200d: 후면 판넬
510: 시그널용 단말 보드 520: CT/PT 용 단말 보드
530: DIO용 단말 보드 800: 보호계전기
900: HVDC 시스템 981: 제어 및 보호 제어기
982: 점호 펄스 변환기

Claims (10)

  1. 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치에 있어서,
    상기 전력계통 실시간 시뮬레이터와 전력시스템 간의 데이터 입출력을 수행하는 입출력부;
    상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로부터 입력되는 제1시뮬레이션 데이터를 제2시뮬레이션 데이터로 변환하는 변환부; 및
    상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에 출력하고, 상기 전력시스템이 상기 제2시뮬레이션 데이터에 기초하여 동작함에 따라 생성되는 제어신호에 대응하는 제1제어데이터를 입력받고, 상기 제1제어데이터를 제2제어데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하고, 제2제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로 전송하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에서 동작 가능한 범위의 제2제어데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에서 동작 가능한 범위의 상기 제2시뮬레이션 데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1시뮬레이션 데이터 및 상기 제1제어데이터의 규격, 범위 및 형태 중 적어도 어느 하나를 변경하도록 상기 변환부를 제어하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어신호는,
    상기 전력시스템의 동작 전류와 동작 전압, 사이리스터 점호 신호 및 차단기 개폐 신호 중 적어도 하나를 포함하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1시뮬레이션 데이터는,
    상기 전력시스템의 동작 전류와 동작 전압, 상기 전력시스템에 포함되는 차단기 또는 단로기의 상태 신호와 제어 신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 포함하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 변환부는, 전력계통으로부터 입력되는 제3제어데이터를 제4제어데이터로 변환하고,
    상기 제어부는, 상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력계통에 출력하고 상기 제4제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에 전송하도록 상기 입출력부를 제어하고, 상기 제3제어데이터를 상기 제4제어데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3제어데이터는, 상기 제2시뮬레이션 데이터에 기초하여 상기 전력계통에 연결된 구성요소가 동작하는 경우 이에 대응하여 상기 구성요소가 생성한 제어신호를 포함하는 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치.
  10. 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치를 포함하는 고전압직류송전 시스템에 있어서,
    상기 전력계통 실시간 시뮬레이터의 인터페이스 장치는,
    상기 전력계통 실시간 시뮬레이터와 전력시스템 간의 데이터 입출력을 수행하는 입출력부;
    상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로부터 입력되는 제1시뮬레이션 데이터를 제2시뮬레이션 데이터로 변환하는 변환부; 및
    상기 제2시뮬레이션 데이터를 상기 전력시스템에 출력하고, 상기 전력시스템이 상기 제2시뮬레이션 데이터에 기초하여 동작함에 따라 생성되는 제어신호에 대응하는 제1제어데이터를 입력받고, 상기 제1제어데이터를 제2제어데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하고, 제2제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터로 전송하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 제1제어데이터를 상기 전력계통 실시간 시뮬레이터에서 동작 가능한 범위의 제2제어데이터로 변환하도록 상기 변환부를 제어하는 고전압직류송전 시스템.
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