KR102508817B1 - 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템 - Google Patents

메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 고가용성 배전 지능화 시스템은, 배전 계통내의 다수의 지점에서 설치된 지능화 단말장치들과 통신을 수행하여 해당 지점의 계측값 수신과 전력 흐름 제어 지시 전달을 수행하는 전단처리기; loosely-coupled 방식으로 데이터 및 서비스 요청/응답을 중계하는 메시지 버스 역할을 수행하는 메시지 전송장치; 상기 전단처리기에 의해서 취득된 계측값 및 제어 요청의 유효성 검사를 수행하고, 사이트 별로 공유정보 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 수행하며, 다수개의 분산 서버 시스템을 구성하는 주장치; 상기 분산 서버 시스템의 동기화된 공유 메모리 공간상에 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 위한 데이터들을 저장하는 실시간 운영정보 DB; 및 배전계통 운영을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI를 포함할 수 있다.

Description

메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템{HIGH AVAILABILITY DISTRIBUTION INTELLIGENCE SYSTEM USING MESSAGE TRANSMISSION BUS}
본 발명은 차세대 고가용성 배전 지능화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 메시지 전송 버스를 이용하고 지능화 클러스터 시스템을 구비한 배전 지능화 시스템에 관한 것이다.
환경에 대한 전세계적인 관심은 신재생에너지를 이용한 분산 발전의 비율을 높여가고 있으며, 국가에서 수행하는 신재생 전원 확산정책(예: 신재생 3020 이행계획)에 따라 불규칙한 전력생산 특징을 갖는 분산전원 확대 투입으로 배전계통 복잡성 증가로 전력 계통 운영의 어려움이 점점 증대되고 있다.
한편, LTE, 5G 등 통신 기술의 발전은 전력 관리 분야에서도 속도 및 거리 등의 측면에서 다양한 방식의 무선 통신망 기술 및 지능화 기술을 용도에 맞게 적용하고 있다.
따라서, 분산전원으로 복잡화된 배전계통을 안정적으로 운영하기 위해서 불규칙한 전압관리, 고장점 파악 및 고장구간 분리의 신속한 처리가 가능한 대량의 IoT센서와 지능화 단말장치(FRTU)들과 같은 현장 지점 관리장치 설치가 증가될 것으로 예상된다.
분산전원 확대 투입과 이를 관리하기 위한 IoT센서와 지능화 단말장치(FRTU)설치 증가는 배전계통 운영을 위해서 취득되는 데이터의 대용량, 다양한 종류, 그리고 데이터 처리 실시간 처리 요구로 인해 새로운 배전관리시스템 기술을 요구한다.
2000년에 개발된 TDAS(Total Distribution Automation System)는 사령원들이 배전계통 감시·제어를 위한 단순 기능만을 제공하는 SCADA 형태의 시스템으로써 사령원들의 개인적 역량에 전적으로 의존하여 배전계통 관리가 이루어지고 있다.
또한, 점차적으로 복잡해지는 배전계통을 사령원들이 효율적으로 관리할 수 있는 전압관리 및 고장점 분리와 같은 기능 제공은 TDAS의 기능 확장 제한으로 어렵다.
배전계통운전 범위가 사업소 단위에서 본부(센터)단위로 확대가 예정된 상황을 고려했을때 재난/재해에 의한 대량으로 발생하는 FI(Fault Indicator) 이벤트를 현재 사업소 단위 운전을 위한 TDAS는 대량 고장발생 처리에 한계에 직면할 것이다.
따라서, 본 발명에서는 최신 ICT융복합 기술과 다양한 전력기자재의 유연한 연계를 기반으로 다수의 분산전원 및 다양한 IoT센서와 지능화 단말장치들을 수용하기 위한 배전 계통 관리시스템의 효율화(또는, 미래 배전계통 운영의 효율화) 방안이 요망된다.
대한민국 등록공보 10-2036243호
본 발명은 다양한 형식의 계기들이나 단말들을 상호 지원할 수 있는 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 고가용성 배전 지능화 시스템은, 배전 계통내의 다수의 지점에서 설치된 지능화 단말장치들과 통신을 수행하여 해당 지점의 계측값 수신과 전력 흐름 제어 지시 전달을 수행하는 전단처리기; loosely-coupled 방식으로 데이터 및 서비스 요청/응답을 중계하는 메시지 버스 역할을 수행하는 메시지 전송장치; 상기 전단처리기에 의해서 취득된 계측값 및 제어 요청의 유효성 검사를 수행하고, 사이트 별로 공유정보 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 수행하며, 다수개의 분산 서버 시스템을 구성하는 주장치; 상기 분산 서버 시스템의 동기화된 공유 메모리 공간상에 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 위한 데이터들을 저장하는 실시간 운영정보 DB; 및 배전계통 운영을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI를 포함할 수 있다.
여기서, 취득된 계측값, 제어이력과 계통정보를 사업소, 배전선로, 설비 기준으로 분류하여 저장하는 저장장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주장치는, 다른 주장치들과 주장치 클러스터링 시스템 - 주장치들간의 상호 감시 및 복구 기능과 통합 서버의 역할을 수행 - 을 형성할 수 있다.
여기서, 상기 전단처리기는, 주요 지점별 전력데이터를 실시간으로 수집하기 위해서 지능형 단말장치들과 통신 연결되고, 각 지점들에 배치된 상기 지능형 단말장치는 실시간으로 설치 지점의 전압이나 전원 관리에 대한 정보를 취득하여 주기적 또는 이벤트성으로 상기 전단처리기에 전송할 수 있다.
여기서, 상기 전단처리기에서 상기 지능화 단말장치로부터 취득한 계측값과 해당 계측값을 수신하기 원하는 단위 기능 모듈에 전송하기 위해서 라우팅 키워드를 상기 메시지 전송장치에 전송하고, 상기 메시지 전송장치는 라우팅 키워드에 해당되는 메시지 채널을 탐색하고, 채널을 구성하고 있는 메시지 큐들에 계측값을 전달할 수 있다.
여기서, 상기 메시지 전송장치는, Subscribe/Publish 방식으로 해당 단위 기능 모듈에 통신 연결된 메시지 큐들을 구비하는 메시지 큐 블록; 네트워크상에서 상기 단위 기능 모듈들간 통신 연계를 관장하는 노드연결 관리 모듈; 메시지 전송을 위한 논리적 전송 채널의 생성/삭제과 채널과 메시지 큐의 연결 설정을 관리하는 전송채널 관리 모듈; 메시지 전송규칙에 따라 전송 메시지를 해당 메시지 큐 연결을 수행하는 전송규칙 관리 모듈; 상기 메시지 큐 생성과 삭제 및 메시지 큐 내 메시지를 관리하는 메시지 큐 관리 모듈; 클라이언트의 요청에 따라 메시지를 저장소에 입출력하는 메시지 전송 모듈; 및 상기 저장소에 메시지를 복제 관리하는 메시지 복제 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주장치는, 계통데이터 프로세싱 부하 분산을 위한 로드 밸런싱 처리와 데이터 무손실/무중단 장애 조치를 수행하는 주장치 클러스터; 실시간 데이터 관리, 계측/이벤트 관리, 알람 관리, 이력관리 등의 계통취득 데이터 처리 기능을 수행하는 계통정보 관리자; 및 주장치 클러스터를 구성하는 다른 주장치들의 기동/중지 제어와 감시를 수행하는 주장치 매니저를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 실시간 운영정보 DB는, 다수의 서버들에 분산 관리되어, 실시간 계통운영 정보의 변경/추가 시 고속 데이터 동기화를 지원하고, 접근할 수 있는 유사 SQL 형태의 API를 제공할 수 있다.
여기서, 상기 실시간 운영정보 DB는, 데이터 동기화를 수행하는 분산 데이터 동기화부; 계통 운영의 실시간 데이터 관리를 위한 분산 데이터 상호 관리부; 및 실시간 데이터의 분산 처리를 수행하는 분산 데이터 처리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 HMI는, 상기 주장치에서 계산된 특정 지점에 대한 고장여부의 판단 결과와 실시간 운영정보 DB로부터 취득한 특정 지점에 대한 현황데이터 - 전압, 부하량, 부하패턴, 발전량 및 전기품질 중 적어도 하나를 포함 - 를 출력할 수 있다.
여기서, 상기 HMI는, 사용자를 위한 시각적 인터페이스로서 디스플레이 모듈; 사용자 제공을 위한 데이터 가공을 수행하는 HMI 메인 모듈; 및 상기 실시간 운영정보 DB 및 상기 메시지 전송장치와 통신 연계를 통해 데이터 교환 작업을 수행하는 모듈간 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 지능화 클러스터 시스템은, 계통데이터 프로세싱 부하 분산을 위한 로드 밸런싱 처리와 데이터 무손실/무중단 장애 조치를 수행하는 주장치 클러스터; 실시간 데이터 관리, 계측/이벤트 관리, 알람 관리, 이력관리 등의 계통취득 데이터 처리 기능을 수행하는 계통정보 관리자; 및 운영되는 주장치 프로세스를 상태 감시하고 제어하는 주장치 매니저를 포함하는 주장치들 다수개로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 계통정보 관리자는, 단위기능 모듈이 공유하는 실시간 데이터를 관리하는 실시간 데이터 관리부; 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 취득하여, 실시간 데이터 값을 갱신하고, Quality 값을 갱신하는 계측/이벤트 관리부; 상기 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 수신하여, 알람 및 이벤트를 발생시켜 전달하는 알람 관리부; 계통 편집에 따른 설비정보를 갱신하고 전파하는 편집 관리부; HMI로부터 제어 명령을 수신 받아 제어 처리를 수행하는 제어 관리부; 및 실시간 및 주기적으로 이력을 데이터베이스에 저장하는 이력 관리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주장치 클러스터는, 상기 주장치들에서 발생된 장애를 감시하고, 감지된 장애를 조치하는 장애감시/조치부; 및 상기 주장치들 중 마스터 역할을 수행하는 주장치를 선정 및 변경하는 마스터 관리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주장치 매니저는, 상기 주장치 프로세스의 모니터링을 수행하고, 상기 주장치 프로세스의 수행 이력과 알람/이벤트 이력을 보여주는 주장치 프로세스 상태감시부; 및 상기 주장치 프로세스에 대한 On/Off 제어를 수행하는 주장치 프로세스 기동 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 계통 운영을 위한 실시간 데이터를 운영하기 위한 실시간 운영정보 DB를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 주장치는, 배전 운영 설비들의 데이터 모델을 구성하여 상기 실시간 데이터 구성 및 값을 초기화하고, 현장 단말장치의 계측/이벤트 수신을 통한 데이터 값이 취득되면 상기 실시간 데이터 값을 갱신하고, 계통 편집에 따른 구성 변경이 발생하면, 해당 메시지를 수신 받아 실시간으로 실시간 데이터의 구성을 갱신할 수 있다.
여기서, 상기 주장치는, 배전 계통내 설비들의 실시간 상태정보를 공유할 수 있는 데이터 모델을 구성하여 상기 실시간 운영정보 DB에 생성하고, 현장의 지능형 단말장치와 통신을 담당하는 전단처리기로부터 취득된 데이터를 상기 실시간 운영정보 DB에 관리할 수 있다.
여기서, 상기 실시간 운영정보 DB는, 데이터 동기화를 수행하는 분산 데이터 동기화부; 계통 운영의 실시간 데이터 관리를 위한 분산 데이터 상호 관리부; 및 실시간 데이터의 분산 처리를 수행하는 분산 데이터 처리부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산 데이터 상호 관리부는, Table 상에 저장된 실시간 데이터를 파일로 저장 할 수 있는 Data Export 모듈; 파일로 저장된 데이터를 상기 Table에 로딩하는 Data Import 모듈; 장애 대응을 위하여, Redo Log을 이용하여 데이터를 복원 할 수 있는 Data Replication 모듈; 및 상기 실시간 운영정보 DB의 인스턴스 데이터를 저장할 수 있는 Data Dump 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산 데이터 처리부는, 실시간 데이터 처리를 위하여 발생한 트랜잭션 데이터를 처리하기 위한 트랜잭션 처리 모듈; 실시간 운영정보 DB의 운영관리 및 데이터 생성 정보를 관리하는 데이터 사전 모듈; 실시간 데이터 저장을 위한 테이블을 관리하는 테이블 처리 모듈; 및 실시간 데이터를 공유 메모리에 Read/Write 및 저장 영역 관리 하는 공유메모리 관리 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산 데이터 처리부는, 실시간 데이터 복구를 위한 Redo Log 모듈; 및 실시간 계통운영 정보의 빠른 접근을 위하여 B-Tree 알고리즘 기반으로 인덱스 관리를 수행하는 인덱스 관리 모듈을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 분산 데이터 동기화부는, 복수의 분산된 서버의 저장소들에 저장된 서로 대응되는 데이터를 동기화하는 데이터 동기화 모듈; 및 상기 복수의 분산된 서버의 저장소들에 대한 원격 작업 수단을 지원하는 원격 프로세스 모듈을 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템을 실시하면, 다양한 형식의 계기들이나 단말들을 상호 지원할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템은, 설비감시/제어를 목적으로 하는 SCADA 시스템과 스마트시티와 같은 분야에서도 활용될 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템은, 대량의 데이터 수집/저장/분석 등의 기술과 다양한 지능화 장치의 통신연계에 기반한 전력설비 통합 운영 기술로서 활용될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 사상을 실현한 기술의 일 실시예에 따른 차세대 고가용성 배전 지능화 시스템 대한 블록도.
도 2는 도 1의 메시지 전송장치의 일 실시예를 도시한 세부 블록도.
도 3은 실시간 데이터 처리를 위한 주장치의 역할을 나타낸 개념도.
도 4는 도 1의 주장치의 일 실시예를 도시한 세부 블록도.
도 5는 도 1의 주장치가 클러스터링 작업 처리 방식으로 구현된 주장치(지능화) 클러스터 시스템의 실시예를 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 실시간 운영정보 공유DB의 개념을 도시한 블록도.
도 7은 도 1의 실시간 운영정보 DB의 상세 구성을 도시한 블록도.
도 8은 실시간 운영정보 공유에 있어서 Key/Value 관리 방식을 예시하는 개념 구조도.
도 9는 실시간 운영정보 DB에 적용할 수 있는 B-Tree Index 구조를 도시한 구조도.
도 10은 실시간 데이터 동기화 프로세스를 예시한 개념도.
도 11은 도 1의 HMI의 상세 구성을 도시한 블록도.
도 12a 내지 12d는 다양한 HMI 사용자 제공 화면들.
도 13은 HMI까지의 계통 계측값 수신 절차를 도시한 흐름도.
도 14는 HMI에서 지능화 단말장치로의 제어 절차를 도시한 흐름도.
도 15는 주장치 클러스터링 서버 구성을 도시한 블록도.
도 16은 주장치 시스템 모듈로서 프로그램 모듈들 구성을 도시한 블록도.
도 17은 주장치 부하 분산 - 메시지 분배 프로세스를 도시한 블록도.
도 18은 주장치 부하 분산 - 주기적 분배 할당 프로세스를 도시한 블록도.
도 19는 주장치 장애 조치 - 주장치 Cluster 장애 조치 프로세스를 도시한 블록도.
도 20은 주장치 장애 조치 - 주장치 Service 장애 조치 프로세스를 도시한 블록도.
도 21은 주장치 증설 - 주장치 Cluster 증설 프로세스를 도시한 블록도.
도 22는 주장치 증설 - 주장치 Service 증설 프로세스를 도시한 블록도.
도 23은 주장치 감설 - 주장치 Cluster 감설 프로세스를 도시한 블록도.
도 24는 주장치 감설 - 주장치 Service 감설 프로세스를 도시한 블록도.
도 25는 제어 명령 데이터 처리 흐름을 도시한 블록도.
도 26는 제어 결과 데이터 처리 흐름도 - 제어 결과 수신 과정을 도시한 블록도.
도 27는 제어 결과 데이터 처리 흐름도 - 제어에 따른 이벤트 수신 과정을 도시한 블록도.
도 28은 계측/이벤트 데이터 처리 과정을 도시한 블록도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
현재 배전계통 안정적 운영은 TDAS 시스템을 이용하는 사령원들의 개인적 역량에 의해서 이루어지고 있다. 그러나, 향후 개인 사업자들의 분산전원까지 무제한 수용, 다양한 지능화 단말장치 수용, 배전계통의 빈번한 이벤트 및 계측 데이터 처리, 본부(센터) 단위 배전계통 광역 운전을 수행해야 하는 상황에 직면해 있다.
본 발명은 배전계통의 변화에 대응하기 위한 새로운 기술로써 다양한 데이터 분석 처리, 시스템 무정지 운전, 동적 기능확장, 대용량 데이터 처리 및 실시간 데이터 공유 기능을 제공하는 배전계통 운영시스템 제시한다.
도 1은 본 발명의 사상을 실현한 기술의 일 실시예에 따른 차세대 고가용성 배전 지능화 시스템 대한 블록도이다.
도시한 실시간 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템은, 배전 계통내의 다수의 지점에서 설치된 지능화 단말 장치들과 통신을 수행하여 해당 지점의 (전류/전압) 계측값 수신과 전력 흐름 제어 지시 전달을 수행하는 전단처리기(110); loosely-coupled 방식으로 데이터 및 서비스 요청/응답을 중계하는 메시지 버스 역할을 수행하는 메시지 전송장치(200); 상기 전단처리기에 의해서 취득된 계측값 및 제어 요청의 유효성 검사를 수행하고, 사이트(예: 사업소 및/또는 배전 선로) 별로 공유정보 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 수행하며, 다수개의 분산 서버 시스템을 구성하는 주장치(300); 상기 분산 서버 시스템의 동기화된 공유 메모리 공간상에 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 위한 데이터들을 저장하는 실시간 운영정보 DB(500); 및 배전계통 운영을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI(600)를 포함할 수 있다.
구현에 따라, 취득된 계측값, 제어 이력과 계통정보를 사업소, 배전선로, 설비 기준으로 분리하여 저장하는 저장장치(400)를 더 포함할 수 있다.
도시한 전단처리기(110)는 배전 계통내의 다수의 지점에서 설치된 지능화 단말장치들과 통신을 수행하여 해당 지점의 전류/전압 계측값 수신과 전력 흐름 제어 역할을 수행할 수 있다. 전단처리기(110)에 의해서 취득된 전류/전압 계측값은 메시지 전송장치(200)을 통하여 주장치(300)으로 전달될 수 있다.
취득된 계측값은 주장치(300)에 의해서 사업소와 배전선로 기준으로 분리되어 저장장치(400)와 실시간 운영정보 DB(500)에 저장될 수 있다. 저장장치(400)은 계통에서 발생하는 모든 데이터들의 이력을 관리하고, 실시간 운영정보 DB(500)은 현재 계통의 상태 데이터를 제공하는 역할을 수행할 수 있다.
도시한 전단처리기(110)는 주된 기능으로서, 배전 계통내의 다수의 지점에서 전력 흐름을 감시/제어하는 지능화 단말장치들과 통신 연결을 담당한다. 여기에서 배전 계통은 전력생산자로부터 공급되는 전력을 소비하는 전력소비자 또는 신재생 에너지 발전 시설을 통해 생산한 전력을 상기 전력생산자에게 전송하는 흐름을 의미한다.
예컨대, 한국전력과 같은 전력생산자로부터 공급되는 전력을 소비하는 일반 가정 또는 가정에 구비된 태양광 발전기와 같은 시설을 이용하여 생산한 전력을 한전에 공급하는 전력 흐름을 의미한다.
개시된 기술에서는 단순히 전력생산자로부터 제공되는 전력 흐름에 대한 모니터링하는 것이 아닌 양방향 전력 흐름을 모니터링하기 위한 것으로, 이는 전력생산자와 전력공급자 간에 송수신되는 전력의 품질을 모니터링 및 제어하기 위함이다.
한편, 배전 계통의 전력 흐름을 감시/제어하기 위해서 복수의 주요 지점들을 지정하고, 각각의 지점별로 전력 흐름 감시/제어하기 위한 지능형 단말장치들(11, 12 ~ 1n, 1m)을 현장에 설치한다. 전력소비자들에게 안정적으로 전력을 공급하기 위하여 복수의 주요 지점들에 수시로 전력 투입과 차단을 지능형 단말장치(11, 12 ~ 1n, 1m)를 이용하여 원격으로 수행하기 때문에 배전 계통의 전력 흐름은 복잡한 형태를 갖고 있다.
여기에서 전단처리기(110)는 주요 지점별로 전력데이터를 실시간으로 수집하기 위해서 지능형 단말장치들(11, 12 ~ 1n, 1m)과 통신 연결을 한다. 각 지점들에 배치된 지능형 단말장치(11, 12 ~ 1n, 1m)는 실시간으로 설치 지점의 전압이나 전원관리 등에 대한 정보를 취득하여 주기적 또는 이벤트성으로 전단처리기(110)에 전송한다.
한편, 각 지점에는 서로 다른 종류의 지능형 단말장치가 배치될 수 있다. 최초 배전 계통을 구현하는 단계부터 동종의 지능형 단말장치를 배치하고 이를 토대로 같은 유형 또는 같은 규격의 전력데이터를 수집한다면 별도의 신규 데이터 모델링 및 통신프로토콜 지원과 같은 신규 개발을 거치지 않고 통합된 전력데이터를 이용하는 것이 가능하겠지만 실제 배전 계통에는 상황에 따라 관리 지점이 더 추가될 수도 있고 이러한 지점의 역할은 저마다 서로 다를 수 있기 때문에 이 지점을 관리하는 지능형 단말장치의 종류나 모델 또한 서로 다를 수 있다.
도 2는 도 1의 메시지 전송장치의 일 실시예를 도시한 세부 블록도이다.
도시한 메시지 전송장치(200)는 주된 기능으로서, 차세대 배전계통운영 시스템을 구성하는 단위 기능 모듈인 전단 처리기(110), 주장치(300), HMI(600)간 실시간 데이터 전송을 담당하는 기능 모듈로써 대량의 소형 데이터 전송 처리와 무정지 기능 확장을 위한 역할을 수행한다. 본 발명의 설명에 있어서, 상기 단위 기능 모듈은 도 1의 지능형 단말장치(11, 12 ~ 1n, 1m)까지도 포함하며, 각 전단 처리기(110), 주장치(300), HMI(600) 등의 내부 각 블록들도 포함하는 개념이다.
메시지 전송 장치(200)는 특정 기능을 수행하는 단위 기능 모듈들을 loosely-coupled 형태로 상호간 연계를 지원하기 위한 데이터 전송 및 서비스 요청/응답을 지원하는 메시지 버스 역할을 수행한다.
예컨대, 일종의 단위 기능 모듈인 전단처리기(110)에서 지능화 단말장치로부터 취득한 계측값과 해당 계측값을 수신하기 원하는 단위 기능 모듈에 전송하기 위해서 라우팅 키워드를 메시지 전송장치(200)에 전송한다. 이 경우, 메시지 전송장치(200)의 전송규칙 관리 모듈(250)은 라우팅 키워드에 해당되는 메시지 채널을 탐색하고, 채널을 구성하고 있는 메시지 큐들(280)에 계측값을 전달할 수 있다. 또한, 모든 단위 기능 모듈들은 관련된 메시지 큐(280)에 Subscribe/Publish 방식으로 통신연결 되어있기 때문에 해당 메시지 큐(280)로 전달된 값을 자동적으로 해당 단위 기능 모듈로 전달되어 처리되어진다. 이때, 특정 메시지 큐(280)로부터 값이 전달되면, 해당 메시지 큐(280)는 바로 삭제하여, 전력 제어 시스템에서 중복 데이터 존재를 방지한다.
예컨대, 도시한 메시지 전송장치(200)는 네트워크상에서 단위 기능 모듈들간 통신 연계를 관장하는 노드연결 관리 모듈(220), 메시지 전송을 위한 논리적 전송 채널의 생성/삭제과 채널과 메시지큐의 연결설정 관리하는 전송채널 관리 모듈(230), 메시지 전송규칙에 따라 전송 메시지를 해당 메시지 큐(280) 연결을 수행하는 전송규칙 관리 모듈(250), 메시지 큐 생성/삭제 및 메시지 큐(280) 내 메시지를 관리하는 메시지 큐 관리 모듈(240), 클라이언트의 요청에 따라 메시지를 저장소에 입출력하는 메시지 전송 모듈(210), 분산된 저장소에 메시지를 복제 관리하는 메시지 복제 모듈(260)로 구성될 수 있다.
기존 기술과 비교하면, 기존 TDAS는 계통에서 취득된 실시간 데이터를 Agworks 미들웨어를 통해서 전송하는 단방향 데이터 전달 체계를 갖고 있는 반면 TDAS의 데이터베이스(DB)에는 조치가 완료된 이전 상황의 데이터를 저장하고 있다.
반면, 본 발명의 사상에 따른 배전지능화 시스템은 기존 단방향 데이터 전달을 수행하는 agworks 미들웨어 대신 양방향 데이터 전달이 가능한 메시지 전송장치를 구비한다. 배전 계통 운영 시스템의 모든 기능 모듈들은 개별 통신 채널을 보유하며, 메시지 라우팅 모듈에 의해서 실시간 데이터가 해당 기능 모듈의 통신채널로 전달될 수 있다.
기본적으로 메시지 전송장치(200)는 본부내 구성된 단위 기능 모듈들간 데이터 교환을 지원하기 위하여 메시지 형식을 지원하고 있다. 각 단위 기능 모듈들간 송수신되는 계측/이벤트 메시지, 제어/계측 명령 메시지, 알람/이벤트 메시지 등의 데이터 메시지는 Json[JavaScript Object Notation] 형식으로 구성되어 고정된 메시지가 아닌 다양한 데이터를 표현할 수 있는 메시지로 변경 가능하다.
예컨대, 제어/계측 명령 메시지로서, HMI(600)로부터 하기 표 1과 같은 제어/계측 명령이 전송되면, 주장치(300)는 제어 명령의 유효성 검증을 수행한 뒤 전단처리기(110)에게 명령을 전송할 수 있다.
Figure 112020111594973-pat00001
예컨대, 명령 결과 메시지로서, HMI(600)로부터 전송된 하기 표 2와 같은 제어/계측 명령의 결과가 전단처리기(110)로부터 전송되면, 주장치(300)는 제어 결과 유효성 검사를 수행한 뒤 HMI(600)에게 전달할 수 있다. 또한 Tag, Limit 설정 명령에 대한 처리가 완료되면 제어 결과를 HMI(600)에게 전달할 수 있다. 이때, 제어 이력은 저장장치(400)에 저장될 수 있다.
Figure 112020111594973-pat00002
예컨데, HMI(600)로부터 Tag, Limit 설정이 전송되면, 주장치(300)는 하기 표 3 및 표 4의 규격에 따라서 해당 단말장치의 Tag, Limit 설정을 수행하고, 해당 포인트의 실시간 데이터를 갱신할 수 있다. Tag 설정의 경우 그에 따른 알람/이벤트를 발생시킬 수 있다. 이때, 설정 이력은 저장장치(400)에 저장될 수 있다.
Figure 112020111594973-pat00003
Figure 112020111594973-pat00004
예컨대, 하기 표 5의 규격에 따른 계통 편집 기능으로서, 주장치(300)는 계통/실시간 저장장치(400)에서 편집 내용을 취득하고 실시간 데이터 구성을 갱신할 수 있다. 갱신이 끝나면 각 단위 기능 모듈에게 계통 편집 적용을 전달하여, 최신 계통 정보로 갱신하도록 한다.
Figure 112020111594973-pat00005
예컨대, 하기 표 6의 규격에 계측/이벤트 처리로서, 전단처리기(110)에서 계측/이벤트가 전송되면, 주장치(300)는 실시간 데이터를 갱신하고, 알람/이벤트를 발생하여 각 단위 기능 모듈에게 전달할 수 있다.
Figure 112020111594973-pat00006
예컨대, 하기 표 7의 규격에 따른 알람/이벤트 처리로서, 전단처리기(110)에서 전송한 계측/이벤트와 Tag 설정, 시스템 변경 통지 등을 알람/이벤트를 발생하여 각 단위 기능 모듈에게 전달할 수 있다. 이때, 발생된 알람/이벤트 이력은 저장장치(400)에 저장될 수 있다.
Figure 112020111594973-pat00007
기존 기술과 비교하면, 기존 TDAS는 지능화 단말장치의 DNP index point를 기준으로 정의된 데이터 맵만을 처리할 수 있기 때문에 새로운 타입의 지능화 단말장치를 현장 지점에 투입하는 경우 새로운 DNP Index Point를 반영한 데이터 맵을 지원하도록 TDAS 재개발이 필요하다.
본 발명의 사상에 따른 메시지 전송장치(200)는 상술한 바와 같이 Json 타입의 사용자 정의 메시지 포맷을 지원하여 새로운 타입의 지능화 단말장치들과 Study Mode의 계통해석과 같은 신규 데이터를 재개발없이도 처리할 수 있다.
도 3은 실시간 데이터 처리를 위한 주장치의 역할을 나타낸 개념도이다.
도시한 주장치(300)는 주된 기능으로서, 배전 계통내 설비들의 실시간 상태정보를 공유할 수 있는 데이터 모델을 구성하여 실시간 운영정보 DB(500)에 생성하고, 현장의 지능형 단말장치와 통신을 담당하는 전단처리기(110)로부터 취득된 데이터를 실시간 운영정보 DB(500)에 관리하며, 비교분석을 통해 생성된 알람과 이벤트를 필요로 하는 모든 단위기능 모듈들에게 전달할 수 있다. 또한, 이력 관리를 위해 취득된 데이터와 통신 성공률, 시계열 등의 연산된 데이터를 저장장치(400)에 실시간 또는 주기적으로 저장할 수 있다.
도 4는 도 1의 주장치의 일 실시예를 도시한 세부 블록도이다.
도 5는 도 1의 주장치가 클러스터링 작업 처리 방식으로 구현된 주장치(지능화) 클러스터 시스템의 실시예를 도시한 블록도이다.
하기 표 8은 주장치의 내부 기능 모듈들이 역할을 정의한 것이다.
Figure 112020111594973-pat00008
보다 개선된 구현의 주장치는 클러스터링 관리 기능을 가진 도 5의 지능화(주장치) 클러스터 시스템이 될 수 있다. 이 경우, 주장치(300)는 여러 대의 서버를 Multi-Active로 운영하여 마치 하나의 시스템처럼 동작하는 클러스터링 방식을 사용하여, 데이터 처리의 부하 분산을 통한 대용량 데이터 처리 속도 증가와 데이터 무손실 및 무중단 장애 복구를 지원할 수 있다.
또한, 주기적으로 주장치(300) 클러스터 시스템을 구성하는 노드 서버의 부하를 감시하여, 데이터 처리 부하 분산을 수행하며, 주장치(300) 프로세스의 상태를 감시하여, 장애 발생시 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행할 수 있다.
상술한 하나의 시스템처럼 동작하는 클러스터링 서버 구성 및 장애 조치의 구체 예에 대해서는 후술하겠다.
도시한 지능화(주장치) 클러스터 시스템은, 계통데이터 프로세싱 부하 분산을 위한 로드 밸런싱 처리와 데이터 무손실/무중단 장애 조치를 수행하는 주장치 클러스터(320); 실시간 데이터 관리, 계측/이벤트 관리, 알람 관리, 이력관리 등의 계통취득 데이터 처리 기능을 수행하는 계통정보 관리자(340); 및 주장치 클러스터를 구성하는 다른 주장치들의 기동/중지 제어와 감시를 수행하는 주장치 매니저(360)를 포함하는 주장치들(301, 302 ~ 30n) 다수개로 이루어질 수 있다.
도시한 주장치(300)의 계통 정보 관리자(340)는, 단위기능 모듈이 공유하는 실시간 데이터를 관리하는 실시간 데이터 관리부(341); 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 취득하여, 실시간 데이터 값을 갱신하고, Quality 값을 갱신하는 계측/이벤트 관리부(342); 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 수신하여, 알람 및 이벤트를 발생시켜 전달하는 알람 관리부(348); 계통 편집에 따른 설비정보를 갱신하고 전파하는 편집 관리부(345); HMI로부터 제어 명령을 수신 받아 제어 처리를 수행하는 제어 관리부(344); 및 실시간 및 주기적으로 이력을 데이터베이스에 저장하는 이력 관리부(346)를 포함할 수 있다.
상기 실시간 데이터 관리부(341)는, 모든 단위기능 모듈이 공유하는 실시간 데이터를 관리한다. 실시간 데이터는 실시간 운영정보 DB(500)를 통해 운영되며, 주장치(300)는 배전 운영 설비들의 데이터 모델을 구성하여 실시간 데이터 구성 및 값을 초기화할 수 있다. 초기화 방식은 계통/실시간 저장장치(400)에서 모든 단말장치 정보를 취득하여, 실시간 데이터를 Key/Value로 모델링하여 구성할 수 있다.
최신 실시간 데이터 유지를 위해 전단처리기(110)로부터 현장 단말장치의 계측/이벤트 수신을 통한 데이터 값이 취득되면 실시간 데이터 값을 갱신할 수 있다. 또한, TLQ(Tag,Limit, Quality) 설정에 따른 실시간 데이터 값도 갱신한다. 계통 편집에 따른 구성 변경이 발생하면, 해당 메시지를 수신 받아 실시간으로 실시간 데이터의 구성을 갱신할 수 있다.
상기 계측/이벤트 관리부(342)는 전단처리기(110) 및 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 수신하여 처리 및 관리를 수행한다. 취득된 데이터는 실시간 데이터 값을 갱신하고, 설정된 TLQ(Tag, Limit, Quality)에 따라 알람 및 이벤트를 발생하거나 상한선 초과, 통신 실패, 단말장치 무응답과 같은 Quality 값을 갱신할 수 있으며, 또한, 사용자가 설정한 계산식을 수행할 수 있다.
상기 알람 관리부(348)는, 전단처리기(110) 및 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 수신하여, 알람 및 이벤트를 발생해 필요한 모든 단위기능 모듈과 연계 시스템에게 전달할 수 있다. 알람 및 이벤트 발생은 먼저 기존 데이터와 값을 비교 연산하고, 설정된 TLQ에 따라 그에 맞는 알람 및 이벤트를 생성하여 처리될 수 있다. 또한, 알람 및 이벤트 발생 이력은 데이터베이스에 저장될 수 있다.
상기 제어 관리부(344)는, HMI(600)로부터 제어 명령을 수신 받아 제어 처리를 수행할 수 있다. 제어 명령은 유효성 검사를 거쳐 전단처리기(110)에게 전달되고, 전단처리기(110)가 제어 명령 수행한 결과를 수신 받아 값을 갱신하고, 제어 결과 유효성 검사를 통해 HMI(600)에게 제어 결과를 전달할 수 있다. 제어 이력은 데이터베이스에 저장될 수 있다.
상기 이력 관리부(346)는, 실시간 및 주기적으로 이력을 데이터베이스에 저장하여 활용할 수 있도록 한다. 전단처리기(110) 및 연계 시스템으로부터 계측/이벤트 데이터를 수신하여 실시간 데이터 이력을 저장하고, 설정된 주기에 따라 아날로그 데이터, 통신 성공률, 사용자 설정 시계열 데이터 등을 저장할 수 있다.
기존 기술과 비교하면, 기존 TDAS는 자체 시스템 장애를 대처하기 위해서 2대의 시스템을 Active-Standby 형태로 운영하면서, Active 모드의 TDAS시스템이 장애가 발생하면 Standby 모드의 TDAS 시스템을 Active 모드로 전환시켜 장애를 대처하기 때문에 Active-Standby 전환시에 배전계통 운영의 공백이 발생한다.
반면, 본 발명의 사상에 따른 주장치(300)에서는 메시지 전송장치의 자체 장애 발생으로 배전 계통 운전 기능 모듈들이 중단되는 상황을 방지하기 위해서 여러 대의 데이터 처리기들을 클러스터 형태로 묶어서 중단없이 장애에 대처할 수 있는 기술을 제공한다.
더불어, 이 클러스터링 기술은 태풍과 같은 자연재난 발생시 배전계통에서 대량으로 올라오는 고장신호(FI)를 처리하기 위한 처리용량 부족시 신규 데이터 처리기를 무정지 상태에서 투입하여 처리용량 부족 상황을 대처할 수 있다.
따라서, 데이터 처리기들의 성능을 최대한 활용할 수 있기 때문에 소수의 데이터 처리기로도 본부(센터)단위 광역운전이 가능하여 저비용 구축과 유지보수 절감을 가져올 수 있다.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 실시간 운영정보 공유DB(500)의 개념을 도시한 블록도이다.
도 7은 도 1의 실시간 운영정보 DB(500)의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
일반적인 TDAS 시스템은 배전계통 운영을 위해서 데이터 분석을 위해서 계측된 계측데이터, 개폐기 상태, 그리고 FI 이벤트들로 이루어진 이력데이터들을 데이터베이스(DB)로 이용하여 제공한다. 이는 데이터베이스에서 관리하는 데이터의 용량이 증대되어질수록 데이터 제공 속도가 저하되는 문제를 야기한다.
본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위해서 배전계통 운영을 데이터 분석을 위해서 최근에 배전계통에서 계측된 계측데이터, 개폐기 상태값, 그리고 FI 이벤트 값들을 사업소 DL중 심으로 구성하여 제공하는 실시간 데이터 공유공간으로서 실시간 운영정보 공유DB(500)를 제안한다.
도시한 실시간 운영정보 DB(500)은 주된 기능을 구현하기 위해, 배전계통을 운영하기 위해서 차세대 배전운영시스템은 단위 기능 모듈인 주장치(300), HMI(600), 전단처리기(110)와 같은 단위 기능 모듈들을 갖고 있다. 이 단위 기능 모듈들은 분산형 컴퓨팅 방식으로 운영하여 다양한 단위 기능들을 추가 확장 가능하다. 이 단위 기능 모듈들은 공통적으로 배전계통에서 취득된 특정 시간대의 전압/전류 측정값, 개폐기 상태, 계통 토폴로지 등과 같은 실시간 계통운영 정보를 요구할 수 있다. 따라서, 차세대 배전운영시스템은 단위 기능 모듈들간에 실시간 계통운영 정보 공유를 위하여 실시간 운영정보 DB(500) 기능을 제공할 수 있다.
상기 실시간 운영정보 DB(500)는 분산형 메모리 DB로써 다수의 서버들(주장치(300) 역할을 수행하는 서버도 될 수 있다)에 분산 관리되고, 실시간 계통운영 정보의 변경/추가 시 고속 데이터 동기화를 지원하고, 단위 기능 모듈들이 이 운영정보에 접근할 수 있는 유사 SQL 형태의 API를 제공할 수 있다.
상기 실시간 운영정보 DB(500)는 실시간 계통운영 정보를 메모리상에 Key/Value 방식으로 저장 관리하고, 데이터의 빠른 접근을 위하여 Index 기술도 지원할 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 실시간 운영정보 DB(500)는, 실시간 운영정보 DB(500)에 대한 데이터 동기화를 수행하는 분산 데이터 동기화부(550); 계통 운영의 실시간 데이터 관리를 위한 분산 데이터 상호(이동) 관리부(독출/적재/복사/복원 수행)(520); 및 실시간 데이터의 분산 처리를 수행하는 분산 데이터 처리부(인덱스/공유메모리/테이블 구비)(560)를 포함할 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 분산 데이터 이동(상호) 관리부(520)는, Table상에 저장된 실시간 데이터를 파일로 저장 할 수 있는 Data Export 모듈(522); 파일로 저장된 데이터를 Table에 로딩하는 Data Import 모듈(524); 장애 대응을 위하여, Redo Log을 이용하여 데이터를 복원 할 수 있는 Data Replication 모듈(526); 및 실시간 운영정보 DB의 인스턴스 데이터를 저장 할 수 있는 Data Dump 모듈(528)을 포함할 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 분산 데이터 동기화부(550)는, 복수의 분산된 서버의 저장소들에 저장된 서로 대응되는 데이터(예: 미러링 데이터나 복사본 데이터)를 동기화하는 데이터 동기화 모듈(552); 및 상기 복수의 분산된 서버의 저장소들에 대한 원격 작업 수단을 지원하는 원격 프로세스 모듈(554)를 포함할 수 있다.
도 8은 실시간 운영정보 공유에 있어서 Key/Value 관리 방식을 예시하는 개념 구조도이다.
실시간 운영정보 DB(500)를 사용하는 신규 단위 기능 모듈 개발 지원을 위해서 API 제공하여 실시간 데이터 생성/삭제/갱신/조회 업무를 수행할 수 있다. API는 실시간 운영정보 DB(500)의 대용량 실시간 데이터를 운영하기 위하여 도 8과 같이 적합한 NoSql 방식의 Key/Value 방식 데이터 처리 기능을 제공할 수 있다. 실시간 운영정보 DB(500)는 도시한 바와 같은 3가지 타입의 Key/Value 구조를 지원할 수 있다.
도시한 바와 같이, 상기 분산 데이터 처리부(560)는, 실시간 데이터 처리를 위하여 발생한 트랜잭션 데이터를 처리하기 위한 트랜잭션 처리 모듈(561); 실시간 운영정보 DB의 운영관리 및 데이터 생성 정보를 관리하는 데이터 사전 모듈(562); 실시간 데이터 저장을 위한 테이블을 관리하는 테이블 처리 모듈(565); 실시간 데이터를 공유 메모리에 Read/Write 및 저장 영역 관리 하는 공유메모리 관리 모듈(568)을 포함할 수 있다.
추가적으로, 상기 분산 데이터 처리부(560)는, 실시간 데이터 복구를 위한 Redo Log 모듈(566); 및 실시간 계통운영 정보의 빠른 접근을 위하여 B-Tree 알고리즘 기반으로 인덱스 관리를 수행하는 인덱스 관리 모듈(566)을 더 포함할 수 있다.
상기 실시간 운영정보 DB(500)는 데이터 무결성 유지를 위하여 트랜잭션 발생 시 순차적 처리를 위하여 동일한 실시간 데이터를 동시 변경하는 경우 먼저 선점한 트랜잭션에서 해당 실시간 데이터를 Lock 처리하고 트랜잭션 처리가 완료되면 Lock을 해지하여 다른 트랜잭션이 사용 할 수 있도록 하여 데이터의 무결성을 유지할 수 있다. 또한, 자동 Lock 해제를 위하여 Lock 트랜잭션 프로세스가 비정상 상태를 감지하며 비정상 상태가 발생하면 해당 변경 작업은 모두 취소하여 데이터 오류가 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 9는 실시간 운영정보 DB에 적용할 수 있는 B-Tree Index 구조를 도시한 구조도이다.
실시간 데이터의 빠른 처리를 위해서 인덱스 관리 모듈(564)을 구비하고 있다. 실시간 운영정보 DB(500)는 한번 형성된 실시간 데이터의 Key값 변동(Insert/Update/Delete)이 빈번히 발생하지 않고 실시간 데이터 조회가 자주 발생하는 특징을 갖고 있다. 따라서 인덱스(Index)는 데이터 조회 속도 향상을 위해서 B-Tree 알고리즘을 이용하며, 인덱스 구조는 예컨대 도 6의 B-Tree 구조를 가질 수 있다.
상기 실시간 운영정보 DB(500)는 실시간 데이터의 오류 발생시 복구를 위한 트랜잭션 변동 사항 적용 Log을 기록한는 Redo log(로깅) 모듈(566)을 구비하여, 저장된 Redo Log을 이용하여 실시간 운영정보 DB(500)를 복구 할 수 있다.
도 10은 실시간 데이터 동기화 프로세스를 예시한 개념도이다.
실시간 운영정보 DB(500)는 분산 서버 방식으로 운영환경이 구성될 수 있으며, 이러한 구성이 다양한 관점에서 유리하다. 분산 서버상의 운영정보 무결성을 위하여 실시간 데이터 동기화를 지원하여 각 서버별로 운영중인 실시간 운영정보 DB(500)에서 발생하는 데이터 변경 내역을 다른 서버에서 운영중인 실시간 운영정보 DB(500)와 동기화할 수 있다. 만일 분산 서버상에 운영 중인 하나의 실시간 운영정보 DB(500)에서 장애가 발생하여도 전체 시스템 중단 없이 운영 가능하도록 지원할 수 있다. 구현에 따라, 각 사이트(사업소) 별로 구비되는 주장치(300)를 구성하는 서버도 상기 분산 서버를 구성할 수 있다.
도 11은 도 1의 HMI(600)의 상세 구성을 도시한 블록도이다.
도 12a 내지 12d는 다양한 HMI 사용자 제공 화면들을 도시한다.
도시한 HMI(600)는 주된 기능으로서, 사용자가 배전계통 운영을 위한 유저 인터페이스 기능을 제공할 수 있다.
상기 HMI(600)는 주장치(300)에서 계산된 특정 지점에 대한 고장여부의 판단 결과와 실시간 운영정보 DB(500)으로부터 취득한 특정 지점에 대한 현황데이터를 출력할 수 있다. 여기서, 현황데이터는 특정 지점에 대한 전압, 부하량, 부하패턴, 발전량 및 전기품질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 HMI(600)는 다양한 시각화 기술과 지형도 기반의 토폴로지 서비스 제공을 통해 설비들의 상태를 한눈에 파악할 수 있는 직관적인 화면 제공을 목적으로 하는 일종의 시스템으로 볼 수도 있다. 예컨대, 실시간 운영정보 DB(500), 메시지 전송장치(200), 저장장치(400)로부터 실시간 데이터와 계통 정보를 취득하여 TLQ(Tag, Limit, Quality) 설정, 제어 유효성 검증과 전압/전류 트랜드 및 설비정보 제공을 수행할 수 있다.
상기 HMI(600) 구조는 도 11에 도시한 바와 같이, 사용자를 위한 시각적 인터페이스로서 디스플레이 모듈(Display Module)(620), 사용자 제공을 위한 데이터 가공을 수행하는 HMI 메인 모듈(Main Module)(640), 모듈간 Interface(680)로 구분될 수 있으며, 각 세부구성은 다음과 같다.
상기 디스플레이 모듈(620)은 사용자가 모니터를 통해 배전계통상태 감시 및 설비 제어를 위한 사용자 인터페이스 역할을 목적으로 계통도, Dashboard, 계통현황와 설비정보화면 제공을 수행할 수 있다. 예컨대, 저장장치(400)에 저장된 설비정보와 계통도를 HMI(600) 기동시에 로딩한 후,실시간 운영정보 DB(500), 메시지 전송장치(200)로부터 실시간 값을 수신하여 대량의 설비개체 정보를 Display 지연시간 없이 신속하게 처리할 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)은 타 단위 기능 모듈로부터 데이터를 취득한 후 용도에 따라 데이터 가공처리를 수행할 수 있다. 가공 처리된 데이터들은 UI요소와 결합하여 사용자가 쉽게 파악할 수 있도록 함으로써, 현장으로 부터 취득된 단순형태의 데이터를 사용자가 배전계통을 운영하는데 필요한 의미있는 정보형태로 변환 처리를 담당할 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 공통 UI(641)는 대량의 래스터 및 벡터 그래픽 요소를 모니터 화면에 표출시 화면의 끊김 현상이나 지연표시 현상이 없도록 그래픽엔진 모듈을 구성하고 다중 화면 간 또는 그래픽 개체들간 데이터 연동작업 수행을 위해 UI 컴포넌트 데이터 매핑모듈을 사용할 수 있다. 또한, 여러 화면에 공통적으로 사용되는 툴바, 탭뷰, 메뉴 등과 화면 출력을 위한 프린팅, 캡쳐기능을 모듈로 구성하여 개발 산출물의 중복성을 최소화할 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 UI 설정 모듈(644)은 사용자가 사용하는 HMI화면의 Layout을 자유롭게 배치·정렬 기능을 제공할 수 있다. 사용자별 화면 Layout은 저장장치(400)에 저장하고, HMI(600) 재기동시 또는 사용자 요구에 의해 저장된 화면 Layout을 로딩하여 사용자 화면을 구성한다. 또한 사용빈도가 높은 실행메뉴를 사용자가 툴바메뉴에 등록하여 빠르게 명령을 실행할 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 정보가공/출력 모듈(646)에서는 저장장치(400)에 저장되어있는 데이터를 조회하여 계통도에서 특정 회선(D/L)을 탐색하여 화면에 표시하거나, D/L별 단선도를 자동으로 생성할 수 있다.
예컨대, 사용자가 지정한 설비의 포인트에 대한 실시간값 및 이력값을 저장장치(400)와 실시간 운영정보 DB(500)로부터 조회하여 추세변동 화면에 표시한다. 또한 배전선로 고장발생시의 계통도 화면을 자동으로 저장하여 사용자가 저장목록을 조회하여 고장발생시의 계통상태를 화면에 재생할 수 있도록 기능을 제공한다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 계정/시스템관리 모듈(648)은 HMI(600)의 사용자 계정을 등록·관리하며 사용자별로 설비제어, 계통편집, 설정작업 등의 데이터 접근권한을 부여할 수 있다. 예컨대, 사업소 및 회선(D/L)별 설비별 데이터 접근권한 설정기능으로 AOR(Area of Responsibility)를 구현한다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 운영 설정 모듈(643)은 단말 장치를 통해 현장에서 취득되는 정보에 대해 사용자가 Tag나 메모를 설정하여 현장기기 이상으로 취득되는 오정보로 인한 오조작을 사전에 방지하며 필요시 수동 제어(Manual Override)기능으로 설비 상태값을 임의로 설정할 수 있다. 또한, 현장작업 시 사용되는 Jumper, Cut 등의 임시요소를 계통에 사용자가 직접 설정할 수 있게 함으로써 현장의 상태를 배전계통도에 반영할 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 알람/이벤트처리 모듈(649)에서는 현장에서 취득되는 실시간 계측값과 이벤트값 중 중요한 사항(값 변화)에 대해 알람을 등록할 수 있으며 설비, 포인트별 알람 Text색상, 배경색상, 알람음, 알람음 지속시간 등을 설정할 수 있다. 사용자는 발생한 알람을 마우스/키보드 조작으로 알람을 인지할 수 있으며, 인지시 알람음, 화면표시(깜빡임, 하이라이트 등)가 해제될 수 있다.
상기 HMI 메인 모듈(640)에 구비된 제어처리 모듈(647)에서는 사용자가 현장설비 원격제어할 수 있는 기능을 제공하며, 사용자 제어명령의 수행가능 여부를 판단하기 위한 제어유효 검증 및 제어 인터락 기능을 수용할 수 있다. 제어유효 검증은 하나의 설비를 다수의 HMI(600)에서 제어가 중복해서 실행되지 않도록 하며 제어권한이 부여된 사용자 중 먼저 설비 제어명령을 실행한 사용자에게 제어 우선권을 부여한다.
상기 모듈간 Interface(680)는 Module은 HMI(600)와 연결된 저장장치(400), 실시간 운영정보 DB(500), 메시지 전송장치(200)와 통신 연계를 통해 데이터 교환 작업을 수행할 수 있다. 저장장치(400)에 저장된 설비 속성정보와 계통도면 등은 RDB연계 기능을 통해 취득하며 현장에서 수집된 설비들의 실시간 취득값을 화면에 표시하기 위해 실시간 운영정보 DB(500)와 연계작업을 수행할 수 있다. 주장치(300) 등에서 생성된 메시지를 수신하거나 HMI(600)에서 생성한 메시지를 다른 단위 기능 모듈로 송신하기 위해서 메시지 전송장치(200)와 연계작업을 수행할 수 있다.
도 13은 HMI까지의 계통 계측값 수신 절차를 도시한 흐름도이다.
도시한 흐름도에서 전단처리기(110)를 통해서 수신된 특정 지점의 현황 데이터들은 메시지 전송장치(200)를 통하여 주장치(300)으로 전달되고, 주장치(300)는 수신한 현황 데이터들의 유효성을 검사한 후 저장장치(400)과 실시간 운영정보 DB(500)에 저장한다. HMI(600)는 최신의 계측값 필요한 경우 실시간 운영정보 DB(500)에 접근하여 계측값을 취득한다. 알람/이벤트 경우 배전계통의 긴급상황을 전달하는 목적을 갖고 있기 때문에 메시지 전송장치(200)를 통하여 실시간으로 HMI(600)에 전달될 수 있다.
도 14는 HMI에서 지능화 단말장치로의 제어 절차를 도시한 흐름도이다.
도시한 흐름도에서 HMI(600)는 사용자가 입력한 특정 지점에 대한 제어 명령요청을 메시지 전송장치(200)를 통하여 주장치(300)로 전달시키는 기능을 제공한다. 주장치(300)는 수신된 제어 명령요청의 수행권한을 검사하고 메시지 전송장치(120)을 통하여 전단처리기(110)에 전달하여 특정 지점에 대한 제어를 수행한다.
다음, 다수개의 분산된 주장치들을 하나의 시스템처럼 동작하는 클러스터링 서버 구성 및 장애 조치를 예시하여 설명하겠다.
본 발명의 사상에 따라 주장치는 여러 대의 서버를 Multi-Active로 운영하여 마치 하나의 시스템처럼 동작하는 클러스터링 방식으로 운영될 수 있다. 이 경우, 부하 분산을 위해 로드 밸런싱(Load Balancing) 처리를 수행하고, 고가용성(HA, High Availability)을 위해 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행할 수 있다. 여러 대로 운영되는 서버는 상태 감시와 공유 데이터 처리를 위해, 중앙에서 관리하는 분산 코디네이터가 필요하다. 이러한 분산 코디네이터(Coordinator)의 역할은 주키퍼(ZooKeeper)를 통해 수행하는 방안을 제시한다.
도 15는 주장치 클러스터링 서버 구성을 도시한 블록도이다.
도시한 클러스터링 서버는, 여러 대의 주장치 서버를 Multi-Active로 운영하여, 마치 하나의 시스템처럼 동작하는 클러스터링 방식을 수행하며, 각 서버에는 로드 밸런싱을 수행하는 주장치 Cluster와 주장치 기능을 수행하는 주장치 Service가 설치되어 운영될 수 있다.
여기서, 시스템 부하 분산을 위한 로드 밸런싱으로서, 주장치 Cluster가 각 주장치 Service에게 메시지를 분배 할당하여 분산 병렬 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 위해, 각 주장치 프로세스에 주키퍼 Client는 주키퍼 Server와 통신하여 세션을 유지할 수 있다. 세션이 중지되었을 때 주키퍼 Server는 다른 주키퍼 Client에게 세션 종료 통보를 전송한다. 이것을 통해 중지된 프로세스의 장애를 감지하고, Multi-Active로 운영으로 장애 발생 감지 즉시 다른 Active 프로그램이 처리를 이관 받아 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행한다.
여기서, 각 서버의 상태 감시와 공유 데이터를 관리하는 분산 코디네이터 처리는, 데이터 공유를 위한 데이터 스토리지(영속/임시/시퀀스 데이터), 클러스터 멤버십 관리를 통한 데이터 변경 통지(Watch) 등을 제공하는 주키퍼를 사용하여 수행할 수 있다.
도 16은 주장치 시스템 모듈로서 프로그램 모듈들 구성을 도시한 블록도이다.
도시한 경우의 주장치 프로그램은 4개의 프로세스로 구성된다. 주장치 서버에 주장치 Cluster, 주장치 Service, 주장치 Launcher가 구성되고, HMI에 주장치 Manager가 구성된다. 주장치 Cluster는 분산 코디네이터인 주키퍼 Server를 사용하여, 시스템 부하 분산을 위한 로드 밸런싱 처리와 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행한다. 주장치 Service는 실시간 데이터 관리, 계측/이벤트 관리, 알람 관리 등의 주장치 기능을 수행한다. 주장치 Launcher는 주장치 프로세스의 On/Off 제어와 감시를 수행한다. 주장치 Manager는 주장치 서버에서 운영되는 주장치 프로세스의 모니터링을 수행하는데, 각 주장치 프로세스의 수행 이력과 알람/이벤트 이력을 실시간으로 보여주고, 주장치 Launcher를 통해 주장치 프로세스 On/Off 제어를 수행한다.
주장치 프로그램에 내장된 MMDB 처리 Library를 통해 실시간 데이터가 운영되는 MMDB에 연결과 데이터 처리를 수행한다. 주장치와 각 컴포넌트 간 연결은 직접 연결이 아닌 데이터 분배 미들웨어를 통해 수행되고, 데이터 분배 미들웨어에서 제공하는 Publish, Get 등의 기능을 통해 메시지 전달을 수행한다. 각 컴포넌트 간 송수신되는 계측/이벤트 메시지, 제어/계측 명령 메시지, 알람/이벤트 메시지 등의 데이터 메시지는 Json 형식으로 구성되어 고정된 메시지가 아닌 동적 메시지로 확장성 있는 메시지 처리를 가능하게 한다.
다음, 상술한 주장치 클러스터링 구조를 이용하여 각 경우에 따른 처리 과정들을 구체적으로 예시한다.
도 17은 주장치 부하 분산 - 메시지 분배 프로세스를 도시한 블록도이다.
도시한 바와 같이 부하 분산을 위해, 주장치 프로그램은 각 Component와의 데이터 연결을 데이터 분배 미들웨어를 통해 수행하므로, 각 서버에 처리할 메시지의 양을 분배 전달하여 부하 분산을 수행하는 방식을 사용한다. 단말장치에서 발생한 메시지는 발생한 순서의 순차적 처리를 위해, 동일 단말장치의 메시지는 동일 서버에서 수행하도록 한다. 부하 분산을 수행하는 주장치 Cluster는 전체 단말장치 ID의 양을 분배하여, 주장치 기능을 수행하는 각 주장치 Service에게 기 할당하고, 메시지가 수신되었을 때 해당 주장치 Service에게 전달한다. 또한, 주장치 Service는 자신에게 수신된 메시지를 처리한다.
도 18은 주장치 부하 분산 - 주기적 분배 할당 프로세스를 도시한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 각 주장치 Service는 주기적으로 자신의 서버 부하를 취득하여 주키퍼에 등록하고, 주장치 Cluster는 주키퍼를 통해 각 서버의 부하를 취득하여 분배 연산을 통해 기 할당한다. 분배 연산은 부하 기준값(default:80%)을 초과하는 서버의 할당 단말장치 ID를 기준값 이하의 서버에게 재분배 할당하는 방식으로 수행된다(부하가 90%일 경우 10%에 해당하는 단말장치 ID를 재분배 할당). 분배 할당 정보는 고가용성을 위해 주키퍼 서버에 등록한다. 두 개 이상의 서버에서 동일 단말장치의 메시지 처리를 방지하기 위해, 메시지 처리 수행이 완료되지 않은 단말장치 ID는 분배 할당에 포함시키지 않는다.
도 19는 주장치 장애 조치 - 주장치 Cluster 장애 조치 프로세스를 도시한 블록도이다.
주장치는 고가용성을 확보하기 위해 장애 조치가 요구되는데, 주장치 프로그램의 장애는 부하 분산을 수행하는 주장치 Cluster와 주장치 기능을 수행하는 주장치 Service의 장애로 나눌 수 있다. 주키퍼 서버를 통해 세션 종료 통보를 받아 장애 감지를 하고, 그에 따라 장애 조치를 수행한다.
도시한 바와 같이, 주장치 Cluster(Master)의 장애 시 통보를 받은 다른 주장치 Cluster(Slave)는 기 선출된 Master 후보를 확인하여 새로운 Master를 확정하고, 기존 Master의 분배 할당 정보를 주키퍼에서 취득하고, 메시지 분배를 이어 받아 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행한다.
도 20은 주장치 장애 조치 - 주장치 Service 장애 조치 프로세스를 도시한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 주장치 Service의 장애시 통보를 받은 주장치 Cluster(Master)는 중지된 주장치 Service의 할당 단말장치 ID를 다른 주장치 Service에게 재할당하고, 중지된 주장치 Service의 메시지 큐에서 메시지를 전부 취득하여, 다른 주장치 Service에게 분배 전달하여 데이터 무손실 및 무중단 장애 조치를 수행한다.
다음, 주장치 증/감설을 위한 Dimensioning rule에 대하여 예시한다.
도 21은 주장치 증설 - 주장치 Cluster 증설 프로세스를 도시한 블록도이다.
도 22는 주장치 증설 - 주장치 Service 증설 프로세스를 도시한 블록도이다.
도 23은 주장치 감설 - 주장치 Cluster 감설 프로세스를 도시한 블록도이다.
도 24는 주장치 감설 - 주장치 Service 감설 프로세스를 도시한 블록도이다.
주장치 서버 용량이 초과 시, 동일한 주장치 프로그램, MMDB가 탑재된 H/W 노드의 추가로 데이터 처리량의 상향이 가능하다. 주장치 프로그램은 주키퍼 서버의 추가 세션 등록에 따라 신규 주장치 프로그램을 감지하여 자동으로 운영되므로, 기존 프로그램의 config 설정 및 재기동이 필요 없다. 또한 감설 역시 세션 종료로 감지되어 자동 운영되므로, 기존 프로그램의 config 설정 및 재기동이 필요 없다.
한편, 주키퍼 서버는 주장치 서버간 데이터 공유와 주장치 프로세스 세션 감시 및 통보 기능을 수행하므로 추가 서버의 증설은 불필요하다. 만약 증설한다면 기존 주키퍼 서버 config에 신규 주키퍼 서버 IP를 등록하고 재기동이 필요하다. 주키퍼 서버의 감설의 경우 주키퍼 서버 운영의 제약 조건인 과반수 이상의 운영을 유지해야 된다. 주키퍼 서버는 데이터 불일치에 대한 무결성 처리를 위해, 운영 중인 서버가 과반수가 되지 않으면 서비스가 중지된다. 최소 3대의 운영이 필요하고, 3대 운영시 1대의 중지, 4대 운영시 1대의 중지, 5대 운영시 2대의 중지, 6대 운영시 2대의 중지만을 허용한다.
도 25는 제어 명령 데이터 처리 흐름을 도시한 블록도이다.
HMI로부터 제어 명령을 수신 받은 주장치 Cluster는 단말장치 ID를 확인하여 기 할당된 주장치 Service 번호를 확인한 뒤, 해당 주장치 Service에게 메시지를 전달한다. 수신 받은 주장치 Service는 제어 명령 유효성 검사와 정보 생성을 한 뒤 FEP에게 제어 명령을 전달한다.
도 26는 제어 결과 데이터 처리 흐름도 - 제어 결과 수신 과정을 도시한 블록도이다.
도 27는 제어 결과 데이터 처리 흐름도 - 제어에 따른 이벤트 수신 과정을 도시한 블록도이다.
전단처리기(FEP)는 제어 명령을 수행한 후 제어 결과를 주장치 프로그램에게 전달한다. BO 제어의 경우 제어를 수행한 제어 결과와 제어에 따른 이벤트 데이터를 전송한다. 전단처리기(FEP)로부터 제어 결과와 이벤트 데이터를 주장치 Cluster가 수신하고, 단말장치 ID를 확인하여 기 할당된 주장치 Service 번호를 확인한 뒤, 해당 주장치 Service에게 메시지를 전달한다. 수신 받은 주장치 Service는 제어 결과 유효성 검사를 수행하고, 이벤트 데이터에 대한 알람 발생과 제어 결과를 HMI에게 전달한다.
도 28은 계측/이벤트 데이터 처리 과정을 도시한 블록도이다.
전단처리기(FEP)는 계측/이벤트 데이터를 주장치 프로그램에게 전달한다. 전단처리기(FEP)로부터 계측/이벤트 데이터를 주장치 Cluster가 수신하고, 단말장치 ID를 확인하여 기 할당된 주장치 Service 번호를 확인한 뒤, 해당 주장치 Service에게 메시지를 전달한다. 수신 받은 주장치 Service는 비교 연산을 통해 데이터 변경이 확인되면 알람을 발생시켜 HMI 및 알람이 필요한 모든 프로그램에게 전달한다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10, 11, 12 ~ 1n, 1m : 지능형 단말장치
110 : 전단처리기 200 : 메시지 전송장치
220 : 노드연결 관리 모듈 230 : 전송채널 관리 모듈
280 : 메시지 큐 240 : 메시지 큐 관리 모듈
250 : 전송 메시지 전송 모듈 260 : 메시지 복제 모듈
300, 301, 302 ~ 30n : 주장치
320 : 장치 클러스터 340 : 계통정보 관리자
360 : 주장치 매니저 400 : 저장장치
500 : 실시간 운영정보 DB 550 : 분산 데이터 동기화부
520 : 분산 데이터 상호 관리부 560 : 분산 데이터 처리부
600 : HMI 620 : 디스플레이 모듈
640 : HMI 메인 모듈 680 : 모듈간 Interface

Claims (23)

  1. 배전 계통내의 다수의 지점에서 설치된 지능화 단말장치들과 통신을 수행하여 해당 지점의 계측값 수신과 전력 흐름 제어 지시 전달을 수행하는 전단처리기;
    loosely-coupled 방식으로 데이터 및 서비스 요청/응답을 중계하는 메시지 버스 역할을 수행하는 메시지 전송장치;
    상기 전단처리기에 의해서 취득된 계측값 및 제어 요청의 유효성 검사를 수행하고, 사이트 별로 공유정보 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 수행하며, 다수개의 분산 서버 시스템을 구성하는 주장치;
    상기 분산 서버 시스템의 동기화된 공유 메모리 공간상에 관리와 계측값/제어 이력을 저장 관리를 위한 데이터들을 저장하는 실시간 운영정보 DB; 및
    배전계통 운영을 위한 사용자 인터페이스를 제공하는 HMI
    을 포함하되,
    상기 전단처리기에서 상기 지능화 단말장치로부터 취득한 계측값과 해당 계측값을 수신하기 원하는 단위 기능 모듈에 전송하기 위해서 라우팅 키워드를 상기 메시지 전송장치에 전송하고,
    상기 메시지 전송장치는,
    상기 라우팅 키워드에 해당되는 메시지 채널을 탐색하고, 채널을 구성하고 있는 메시지 큐들에 계측값을 전달하며, 해당 메시지 큐로 전달된 값을 자동적으로 해당 단위 기능 모듈로 전달되어 처리되며, 특정 메시지 큐로부터 값이 전달되면, 해당 메시지 큐는 바로 삭제하되,
    Subscribe/Publish 방식으로 해당 단위 기능 모듈에 통신 연결된 메시지 큐들을 구비하는 메시지 큐 블록;
    네트워크상에서 상기 단위 기능 모듈들간 통신 연계를 관장하는 노드연결 관리 모듈;
    메시지 전송을 위한 논리적 전송 채널의 생성/삭제과 채널과 메시지 큐의 연결 설정을 관리하는 전송채널 관리 모듈;
    메시지 전송규칙에 따라 전송 메시지를 해당 메시지 큐 연결을 수행하는 전송규칙 관리 모듈;
    상기 메시지 큐 생성과 삭제 및 메시지 큐 내 메시지를 관리하는 메시지 큐 관리 모듈;
    클라이언트의 요청에 따라 메시지를 저장소에 입출력하는 메시지 전송 모듈; 및
    상기 저장소에 메시지를 복제 관리하는 메시지 복제 모듈을 포함하고,
    상기 전단처리기에서 상기 지능화 단말장치로부터 취득한 계측값과 해당 계측값을 수신하기 원하는 단위 기능 모듈에 전송하기 위해서 라우팅 키워드를 상기 메시지 전송장치에 전송하고,
    상기 메시지 전송장치는 라우팅 키워드에 해당되는 메시지 채널을 탐색하고, 채널을 구성하고 있는 메시지 큐들에 계측값을 전달하는 메시지 전송 버스를 이용한 고가용성 배전 지능화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    취득된 계측값, 제어이력과 계통정보를 사업소, 배전선로, 설비 기준으로 분류하여 저장하는 저장장치
    를 더 포함하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주장치는,
    다른 주장치들과 주장치 클러스터링 시스템 - 주장치들간의 상호 감시 및 복구 기능과 통합 서버의 역할을 수행 - 을 형성하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전단처리기는,
    주요 지점별 전력데이터를 실시간으로 수집하기 위해서 지능형 단말장치들과 통신 연결되고,
    각 지점들에 배치된 상기 지능형 단말장치는 실시간으로 설치 지점의 전압이나 전원 관리에 대한 정보를 취득하여 주기적 또는 이벤트성으로 상기 전단처리기에 전송하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주장치는,
    계통데이터 프로세싱 부하 분산을 위한 로드 밸런싱 처리와 데이터 무손실/무중단 장애 조치를 수행하는 주장치 클러스터;
    실시간 데이터 관리, 계측/이벤트 관리, 알람 관리, 이력관리 등의 계통취득 데이터 처리 기능을 수행하는 계통정보 관리자; 및
    주장치 클러스터를 구성하는 다른 주장치들의 기동/중지 제어와 감시를 수행하는 주장치 매니저
    를 포함하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 운영정보 DB는,
    다수의 서버들에 분산 관리되어, 실시간 계통운영 정보의 변경/추가 시 고속 데이터 동기화를 지원하고, 접근할 수 있는 유사 SQL 형태의 API를 제공하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 실시간 운영정보 DB는,
    데이터 동기화를 수행하는 분산 데이터 동기화부;
    계통 운영의 실시간 데이터 관리를 위한 분산 데이터 상호 관리부; 및
    실시간 데이터의 분산 처리를 수행하는 분산 데이터 처리부
    를 포함하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 HMI는,
    상기 주장치에서 계산된 특정 지점에 대한 고장여부의 판단 결과와 실시간 운영정보 DB로부터 취득한 특정 지점에 대한 현황데이터 - 전압, 부하량, 부하패턴, 발전량 및 전기품질 중 적어도 하나를 포함 - 를 출력하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 HMI는,
    사용자를 위한 시각적 인터페이스로서 디스플레이 모듈;
    사용자 제공을 위한 데이터 가공을 수행하는 HMI 메인 모듈; 및
    상기 실시간 운영정보 DB 및 상기 메시지 전송장치와 통신 연계를 통해 데이터 교환 작업을 수행하는 모듈간 인터페이스
    를 포함하는 고가용성 배전 지능화 시스템.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
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CN117394467B (zh) * 2023-10-23 2024-03-19 北京微控工业网关技术有限公司 一种分布式配电方法、系统、终端及存储介质
CN117235064B (zh) * 2023-11-13 2024-01-23 湖南中车时代通信信号有限公司 一种城轨设备智能在线监测方法及系统
CN117294024B (zh) * 2023-11-27 2024-01-30 国网四川省电力公司信息通信公司 电力数据分析、治理监控方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048496B1 (ko) * 2009-12-16 2011-07-11 한전케이디엔주식회사 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템
KR101825225B1 (ko) * 2011-09-27 2018-02-05 한국전력공사 지능형 전력망 운영 시스템
KR101962409B1 (ko) 2017-12-14 2019-03-26 한전케이디엔주식회사 메시지 큐를 이용한 프로세스 간 통신을 구현하는 전력시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100901319B1 (ko) * 2007-09-27 2009-06-09 한국전력공사 배전지능화 시스템 및 그 방법
KR102036243B1 (ko) 2018-07-17 2019-10-24 숭실대학교산학협력단 전력 사용량 예측 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101048496B1 (ko) * 2009-12-16 2011-07-11 한전케이디엔주식회사 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템
KR101825225B1 (ko) * 2011-09-27 2018-02-05 한국전력공사 지능형 전력망 운영 시스템
KR101962409B1 (ko) 2017-12-14 2019-03-26 한전케이디엔주식회사 메시지 큐를 이용한 프로세스 간 통신을 구현하는 전력시스템

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