KR102914552B1 - 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 dpi 기술을 적용한 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

배전센터와 인버터와의 통신에 보안 dpi 기술을 적용한 장치 및 그 동작 방법

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Abstract

다양한 실시예들에 따라서, 장치는, 전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하고, 상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하고, 상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하도록 설정되고, 상기 보안성 검토 알고리즘은, (1)상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, (2)상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 (3)상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함 할 수 있다. 그 밖에 다양한 실시예들도 가능하다.

Description

배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 기술을 적용한 장치 및 그 동작 방법{DEVICE AND METHOD OF OPERATION APPLYING SECURE DPI TECHNOLOGY TO COMMUNICATION BETWEEN DISTRIBUTION CENTER AND INVERTER}
본 발명은 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 보안기술을 접목한 분산형 전원 연계점 전압제어(Volt-Var, Watt-Var, 역률제어) 및 분산형 전원 출력제어를 하기 위한 출력제한 알고리즘을 제안하고 이를 운영하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전압제어는 로컬에서 실시간으로 전압 및 전류 값을 계측하여 연산 후 제어를 하며, 유효전력 출력제어는 필요시 배전센터의 운영자가 단말장치에 명령을 송신 후, 단말장치가 인버터를 제어하는 방식으로 이루어지고 있다.
전력 및 전압제어는 통신에 의해서 이루어지기 때문에 배전센터와 단말장치간 통신구간, 단말장치와 인버터 간 통신구간의 보안이 중요한 상황으로, 예를 들어, 외부의 침입으로 인한 오 정보 제어 시, 계통의 큰 문제로 돌아올 수 있다.
따라서, 배전센터와 단말장치간의 통신망은 독립 망으로 구성하여 외부의 침임 자체를 사전에 차단하고 있는 상황이지만, 단말장치와 인버터간의 통신보안은 미비한 상황이며, 인버터의 외부 망 (인터넷망) 접근성으로 인하여 국가기반시설의 운영을 위한 보안성이 취약하다.
지금까지 계통 제어, 감시분야에 특화된 DPI 보안기술은 없으며, 기존의 DPI 기술은 전력기기의 계측 값 간의 차이를 검증하는 기능이 없으므로 계통 제어, 감시에 활용하기에 신뢰도가 낮다.
현재의 운영방식이 가지는 보안 취약성(단말장치 - 인버터 및 단말장치 - 배전센터의 주장치 간 통신)을 해소하며, 분산형전원 연계계통의 전력품질을 개선할 수 있는 단말장치의 보안 운영기술에 대한 필요성이 대두되고 있다.
국내 공개특허공보 제10-2023-0105296호(2023.07.11) 국내 등록특허공보 제10-2320750호(2021.10.27)
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치 및 그 동작 방법에 관한 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 단말장치에 Watt-Var, Volt-Var 제어곡선을 설정하여 인버터를 동작시키는 기술은 기존에는 없었으며, 각 제어곡선을 사용자가 설정함으로써 보다 효과적으로 전압제어를 수행할 수 있다.
그리고 기존의 전압제어 방식은 분산형전원 연계지점의 차단기, 개폐기로부터 직접 계측한 데이터를 활용하여 전압을 감시하였으나, 제안하는 방식은 인버터로부터 계측된 데이터를 수신하여 전압을 감시하고 전압제어를 수행하는 기술도 추가로 포함한다. 따라서 개소별 정밀한 감시가 가능하며 전력기기의 구조를 단순화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시예들에 따라서, 장치는, 전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하고, 상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하고, 상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하도록 설정되고, 상기 보안성 검토 알고리즘은, (1)상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, (2)상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 (3)상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따라서, 장치의 동작 방법은, 전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하는 동작, 상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하는 동작 및 상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하는 동작을 포함하고, 상기 보안성 검토 알고리즘은, (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함 할 수 있다.
본 발명은 배전센터와 단말장치간 통신(DNP Protocol 사용)구간에 DPI(Deep Packet Inspection, 심층 패킷 조사)를 적용하여, 서로간 송수신하는 데이터의 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 단말장치와 인버터간의 통신(통신 Protocol 사용)구간에 DPI를 적용하여, 사설망과 연계되어 있는 인버터로부터 신뢰성 있는 데이터라는 것을 검증하여 통신할 수 있다.
그리고, DPI 구동의 효율성을 최적화 시키기 위하여, 검사 방법을 구분 지어 간단한 검사부터 시작하여 심층적으로 패킷 데이터를 분석하도록 단계를 나누어, 간단한 검사에서 통과하지 못하면 다음 단계로 넘어가지 않고 수행이 종료되어, 단말장치의 DPI 구동 리소스를 최소화할 수 있다.
또한 데이터 검증의 신뢰도를 높이기 위한 경험적 기반의 데이터를 통한 검증 방법을 추가하여 설치되어있는 기간이 오래될수록 경험적 데이터가 늘어남에 따라 검증 신뢰성도 높아지는 효과가 발생하며, 데이터 검증뿐만 아니라 인버터 자체 고장 등의 문제도 파악이 가능할 수 있다.
예를들어 현장 IoT센서 즉, 온도, 조도, 습도, 시간 등을 활용하여 현재 발전되는 상황이 비교하려는 데이터와 유사한 환경인지 판단한다. 해당 비교 데이터는 누적데이터 및 경험적데이터를 측정된 조건에따라 평균값을 구하는 방식으로 활용되며, 비교데이터는 주기적으로 갱신하여 신뢰성 및 정밀도를 향상시킨다. 갱신된 비교데이터를 기반으로 현재 발전되는 데이터와 비교하여 데이터 검증 및 고장 여부 등을 판단한다.
신뢰성 확보 후 Volt-Var, Watt-Var 알고리즘을 적용하여, 연계점의 상승된 전압값을 안정적으로 제어할 수 있다.
해당 기술을 통하여 별도의 H/W가 필요치 않고, S/W 적용 구현만으로도 안정적인 패킷 검증 및 필터링을 할 수 있어, 비용적인 면에서 절감효과를 기대할 수 있으며, 안정적인 전압 및 출력제어 운전을 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 상술된 효과들로 제한되지 않으며, 본 발명의 기술적 특징들에 의하여 기대되는 잠정적인 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 장치간 통신 관계도를 나타낸 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 장치(100)의 구성요소를 나타낸 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른, 장치(100) 동작의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 계측부를 포함한 장치(100)와 인버터(110) 간 상세 관계도를 나타낸 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 보안성 검토 알고리즘(DPI)의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 전압제어 알고리즘의 순서도를 나타낸 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 대한 상세한 설명에 앞서, 도 1을 참고하면 장치(100)와 인버터(110) 및 장치(100)와 배전센터(주장치)(120) 간의 통신 관계도를 확인 할 수 있다. 후술할 장치간 보안이 적용된 통신 방법은 주로, 장치(100)와 인버터(110) 사이의 통신에 관해서만 설명되지만, 이는 장치(100)와 배전센터(주장치)(120) 사이의 통신에 대해서도 똑같이 적용할 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른, 장치(100)의 구성요소를 나타낸 블록도이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른, 장치(100) 동작의 흐름도를 나타낸다.
도 4는 다양한 실시예들에 따른, 계측부를 포함한 장치(100)와 인버터(110) 간 상세 관계도를 나타낸 도면이다.
도 5는 다양한 실시예들에 따른, 보안성 검토 알고리즘(DPI)의 순서도를 나타낸 도면이다.
도 6은 다양한 실시예들에 따른, 전압제어 알고리즘의 순서도를 나타낸 도면이다.
장치(100)(예: 분산형전원 단말장치 또는 현장 기기)는 주장치 통신부(101), DPI 연산부(102), 인버터 통신부(103), 전압/전류 계측부(104), 전압/전류 연산부(105), 전압제어 알고리즘 연산부(106) 및 출력제어 알고리즘 연산부(107)를 포함 할 수 있다.
주장치 통신부(101)는 도 1에 서 설명한 장치(100)와 배전센터(주장치)(120)간의 DNP 통신을 하기위한 구성요소이고, DPI 연산부(102)는 통신패킷 검증을 위한 프로세스이고, 인버터 통신부(103)는 도 1에 서 설명한 장치(100)와 인버터(110)간의 통신을 하기 위한 구성요소이고, 전압/전류 계측부(104)는 실시간으로 상별(3상) 전압/전류를 계측하는 구성요소이고, 전압/전류 연산부(105)는 계측된 정보를 통해 유효/무효전력, 역률, 주파수 등의 전력정보를 연산하는 구성요소이고, 전압제어 알고리즘 연산부(106)는 연산된 전력정보를 기준으로 하여 연계점 전압제어 지령치를 연산하는 구성요소이고, 출력제어 알고리즘 연산부(107)는 배전센터(주장치)(120)로 수신된 제어명령에 따라 인버터(110)로 제어 명령을 전송하기 위한 구성요소를 나타낼 수 있다.
301 동작에서, 다양한 실시예들에 따르면, 장치(100)는 전압 제어 알고리즘 연산부(106)을 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부(102)로 송신 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 4를 참고하면 전압/전류 계측부(104)를 통해 실시간으로 상별(3상) 전압/전류를 계측하여, 전압/전류 연산부(105)로 송신하고 전압/전류 연산부(105)에서 계측된 정보를 통해 유효/무효전력, 역률, 주파수 등의 전력정보를 연산하여 그 결과값을 전압 제어 알고리즘 연산부(106)로 송신하면 제어 알고리즘 연산부(106)에서 해당 결과값을 후술할 전압 제어 알고리즘에 입력하여 제1 제어량 데이터(예: 상별 전압/전류, 유효/무효전력, 주파수, 역률 데이터 등)를 출력하여, 출력된 데이터를 포함한 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부(102)로 송신할 수 있다.
일 실시예에 따라, 전압 제어 알고리즘 연산부(106)는 Watt-Var 제어, Volt-Var 제어 및 역률제어를 포함하는 전압 제어 알고리즘을 수행하여 제1 제어량 데이터를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전압 제어 알고리즘 연산부(106)가 수행하는 전압 제어 알고리즘 중에서, 역률제어 방식은 선행 특허출원 10-2021-0050435호(이하 특허1)에 포함된 내용에 기초하여 제어를 수행할 수 있다. 특허1은 현장의 장치인 "연계 단말장치"와 배전센터의 장치인 "주장치" 간의 상호작용을 통한 분산형전원이 연계된 지점 (특고압 및 저압 모두)의 전압을 안정화 시키는 방법에 관한 기술특허로써, 제안하는 본 특허에서는 "연계 단말장치" 자체가 가지는 전압 안정화 알고리즘인 "전압 일정 범위 알고리즘" 그리고 "일정 역률 제어 알고리즘" 두 가지와 "연계 단말장치와 주장치 간" 협조 전압 제어방식인 "휴리스틱 기반 협조 제어 알고리즘" 그리고 "단계적 일정역률제어 알고리즘" 두 가지를 활용한 전압제어 알고리즘을 응용하고 이에 DPI보안성 기술을 접목하여 "보안성이 적용된 전압제어 운영알고리즘"을 제안하고, 특허1 에서 언급한 "연계 단말장치"는 본 특허의 "단말장치" 또는 "분산형전원 단말장치"와 동일하며 "관리단말장치"는 본 특허의 "배전센터"를 의미한다. 또한, 전압제어 알고리즘의 "일정 역률제어모드" 알고리즘은 특허1의 "도면 6"과 같고, 전압제어 알고리즘의 "전압 일정범위 제어모드" 알고리즘은 특허1의 "도면 7"과 같으며, 분산형전원 단말장치의 "전압 일정범위 제어모드"와 "일정 역률제어모드"의 동작 알고리즘의 전체 Flow는 특허1의 "도면 5"와 같다. 또 다른 일 실시예에 따르면, 전압 제어 알고리즘 연산부(106)가 수행하는 전압 제어 알고리즘 중에서, Volt-Var 방식은 선행 특허 출원 10-2023-0032310(이하 특허2)에 포함된 내용에 기초하여 제어를 수행 할 수 있다. 특허2는 분산형전원이 연계되었을 때 발생하는 과도한 전압상승을 안정화하고, 계통의 상황에 따라 발생할 수 있는 연계점전압의 과도한 흔들림(진동)을 방지하는 Volt-Var 제어곡선의 설정방법을 제시한다. 기출원특허2의 알고리즘은 처음에 Q-V 곡선 설정모드를 수행하고 Q-V 곡선 갱신모드를 수행하여 전압이 허용범위 이상 초과시에는 0.02pu씩 설정값을 감소시켜 안정구간으로 안정화 시키며, Q-V 곡선 기울기를 조정하여 전압의 진동을 방지하는 알고리즘이다. 또한, 특허2의 도5, 6 각각 Q-V 곡선 설정모드, Q-V 곡선 갱신모드에 관한 알고리즘이며, 특허2의 도5 의 "인버터 별 전력 데이터 계측 (또는 수신)" 특허2의 도6 의 "인버터 별 전력 데이터 계측 (또는 수신)" 의 두 가지 상태에 대한 출력은 도 6의"인버터 AI 계측 알고리즘"의 입력이 된다. Watt-Var 방식 또한 기존의 방식을 사용 할 수 있다. 전술한 예에 한정되지 않고 이 기술분야의 당업자에 의하여 다양한 방법을 이용할 수 있음은 물론이다.
추가적으로, 장치(100)와 배전센터(주장치)(120)간의 통신에서 사용되는 출력제어 알고리즘의 경우, 선행 특허 출원 10-2022-0044795에 포함된 내용에 기초하여 제어를 수행 할 수 있다
303 동작에서, 다양한 실시예들에 따르면, 장치(100)는 DPI 연산부(102)에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따라, 도 5를 참고하면 보안성 검토 알고리즘은 (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜(예: MODBUS 프로토콜) 규격에 맞는지 검증하는 동작, (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 보안성 검토 알고리즘의 (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작은 상기 전압 제어 통신 패킷의 시작주소 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function Code 별 Tx/Rx 프레임 구조 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 통신 규악상의 전체 패킷길이 검증 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 CRC 검사를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작을 포함 할 수 있다.
예를들어, 전압 제어 통신 패킷의 시작주소가 통신 프로토콜 규격과 일치하는지 여부, 전압 제어 통신 패킷의 Function Code 별 Tx/Rx 프레임 구조가 통신 프로토콜 규격과 일치하는지 여부, 전압 제어 통신 패킷의 통신 규약상의 전체 패킷길이가 통신 프로토콜 규격과 일치하는지 여부, 전압 제어 통신 패킷의 CRC 검사를 통하여 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 여부를 판단하여, 앞서 설명한 모든 조건이 통신 프로토콜 규격에 맞으면 보안성이 있다고 판단하고 다음 (2) 동작으로 넘어가고, 앞서 설명한 조건 중 하나라도 규격에 맞지 않으면 보안성이 없다고 판단하여 통신실패로 처리하여, 배전센터(주장치)(120) 이벤트 알람 처리를 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 보안성 검토 알고리즘의 (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작은, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function code가 기 설정된 Function Code 와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 패킷 길이가 기 설정된 패킷 길이와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Tx ID와 Rx ID가 일치 하는지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 사전에 약속된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작을 포함 할 수 있다.
예를들어, 전압 제어 통신 패킷의 Function code가 기 설정된 Function Code 와 일치 하는지 여부, 전압 제어 통신 패킷의 패킷 길이가 기 설정된 패킷 길이와 일치 하는지 여부, 전압 제어 통신 패킷의 Tx ID와 Rx ID가 일치 하는지 여부를 통하여 전술한 모든 조건이 일치하면 전압 제어 통신 패킷이 사전에 약속된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞다고 판단하고, 다음 (3) 동작으로 넘어가고, 앞서 설명한 조건 중 하나라도 조건에 맞지 않으면 보안성이 없다고 판단하여 통신실패로 처리하여, 배전센터(주장치)(120) 이벤트 알람 처리를 할 수 있다.
일 실시예에 따라, 보안성 검토 알고리즘의 (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작은, 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 각 Register Value Point에 대한 약속된 데이터 크기의 범위 내에 들어오는지 여부 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 상기 분산형 단말장치를 통하여 계측된 실제 계측 데이터와의 차이가 특정 오차범위 이내인지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증할 수 있다.
예를들어, 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 각 Register Value Point에 대한 약속된 데이터 크기의 범위 내에 들어오는지 여부 및 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 상기 분산형 단말장치를 통하여 계측된 실제 계측 데이터와의 차이가 특정 오차범위 이내인지 여부를 판단하고 전술한 2가지 조건 모두가 범위 이내인 경우, 305 동작을 실행하고, 앞서 설명한 조건 중 하나라도 범위 밖인 경우 보안성이 없다고 판단하여 통신실패로 처리하여, 배전센터(주장치)(120) 이벤트 알람 처리를 할 수 있다.
305 동작에서, 다양한 실시예들에 따르면, 장치(100)는 303 동작에서 인버터(110) 전압제어 통신패킷의 보안성이 있다고 판단하는 경우, 전압제어 통신 패킷을 인버터(110)로 송신할 수 있다.
도 6을 참고하여, 앞서 301 내지 305 동작 수행후의 동작을 설명 할 수 있다. 301 내지 305 동작을 통하여 전압제어 알고리즘 및 보안성 검토 알고리즘을 실행하고, 이를 통하여 전압제어 통신패킷을 인버터(110)로 전송하면 인버터(110)에서 특정 시간(예:1분) 동안 AI(analog input)을 계측한 후에 다시 처음 동작으로 돌아가는 과정을 반복 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전술한 보안성 검토 알고리즘의 3단계 동작((1),(2) 및(3))에 대하여, 3가지 동작에 대한 검증을 모두 통과하는 경우에만 전압제어 통신패킷 보안성이 있다고 판단하고, 3가지 동작 중 하나라도 검증을 통과하지 못하는 경우 전압제어 통신패킷의 보안성이 없다고 판단하여 통신실패 처리후 해당 이벤트 알람을 배전센터(주장치)(120)으로 송신한다. 더 구체적으로, (1),(2) 및 (3) 동작은 번호 순서대로 동작하며, (1) 동작의 검증이 통과된 경우에만 (2)동작을 실행하고, (2)동작의 검증이 통과된 경우에만 (3)동작을 실행하여, 검사 방법을 구분 지어 간단한 검사부터 시작하여 심층적으로 패킷 데이터를 분석하도록 단계를 나누어, 간단한 검사에서 통과하지 못하면 다음 단계로 넘어가지 않고 수행이 종료되어, 단말장치의 DPI 구동 리소스를 최소화할 수 있는 장점을 가질 수 있다.(각 동작 별로 실패할 경우 바로 통신 실패로 처리한다.)
추가 실시예에 따르면, 인버터가 전압 제어 통신 패킷을 수신하면 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 제1 시간 데이터 및 상기 제1 시간 데이터에 대응되는 제1 환경 데이터를 획득할 수 있다. 상기 제1 제어량 데이터를 상기 제1 시간 데이터 및 제1 환경 데이터에 대응되는 누적 평균 데이터 테이블의 제2 제어량 데이터와의 차이값을 출력하고, 상기 차이값이 특정 값 이상인 경우, 상기 인버터가 고장이라고 판단하고, 상기 환경 데이터는, 상기 인버터 주변의 온도, 조도 및 습도 데이터를 포함하고, 상기 누적 평균 데이터 테이블은, 상기 전압 제어 통신 패킷이 포함하고 있는 제어량 데이터, 상기 인버터가 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 시간 데이터 및 상기 시간 데이터에 대응되는 환경 데이터를 포함 할 수 있다. 예를들어, 예를 들어, 인버터(110)가 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 시간 데이터(예:2023/11/03/14:00) 및 이때의 환경 데이터(예: 온도 20 ℃, 습도 30 %, 조도 20 lx)를 획득 할 수 있다. 그리고, 해당 시점의 전압 제어통신 패킷이 포함하고 있는 제어량 데이터(예: 전압 제어량 데이터) 값과 앞서 획득한 시간 데이터 및 환경 데이터를 누적 평균 데이터 테이블의 형태로 저장하고, 이러한 과정을 반복하여 DB화한 테이블을 생성 할 수 있다. 추후, 앞서 301 내지 305 동작을 통해 인버터가 전압 제어 통신 패킷을 수신하면, 같은 과정으로 시간 데이터 및 환경 데이터를 획득하고, 이때의 제1 제어량 데이터와, 과거의 누적 평균 데이터 테이블에서 해당 시간 데이터 및 환경 데이터와 유사한 경우의 제2 제어량 데이터 값을 불러와 비교하여, 두 값의 차이가 일정 수준(사용자가 조절 가능한 임의의 값) 이상인 경우 인버터의 고장으로 판단 할 수 있다.또 다른, 실시예로는, 현장 IoT센서 즉, 온도, 조도, 습도, 시간 등을 활용하여 현재 발전되는 상황이 비교하려는 데이터와 유사한 환경인지 판단한다. 해당 비교 데이터는 누적데이터 및 경험적데이터를 측정된 조건에따라 평균값을 구하는 방식으로 활용되며, 비교데이터는 주기적으로 갱신하여 신뢰성 및 정밀도를 향상시킨다. 갱신된 비교데이터를 기반으로 현재 발전되는 데이터와 비교하여 데이터 검증 및 고장 여부 등을 판단한다.
다양한 실시예들에 따르면, 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치는 전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하고, 상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하고, 상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하도록 설정되고, 상기 보안성 검토 알고리즘은, 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 전압 제어 알고리즘 연산부는, Watt-Var 제어, Volt-Var 제어 및 역률제어를 포함하는 전압 제어 알고리즘을 수행하여 상기 제1 제어량 데이터를 출력하도록 설정 될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 DPI 연산부는, 상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 시작주소 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function Code 별 Tx/Rx 프레임 구조 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 통신 규악상의 전체 패킷길이 검증 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 CRC 검사를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하도록 수행 될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 DPI 연산부는, 상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function code가 기 설정된 Function Code 와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 패킷 길이가 기 설정된 패킷 길이와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Tx ID와 Rx ID가 일치 하는지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 사전에 약속된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하도록 수행 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 DPI 연산부는, 상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 각 Register Value Point에 대한 약속된 데이터 크기의 범위 내에 들어오는지 여부 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 상기 분산형 단말장치를 통하여 계측된 실제 계측 데이터와의 차이가 특정 오차범위 이내인지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하도록 수행 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 DPI 연산부는, 상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 (1) 검증 동작, 상기 (2) 검증 동작 및 상기 (3) 검증 동작 모두가 통과 되는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷이 보안성이 있다고 판단하고, 상기 (1) 검증 동작, 상기 (2) 검증 동작 및 상기 (3) 검증 동작 중 하나 이상의 검증이 통과 되지 않는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷이 보안성이 없다고 판단 할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 상기 인버터가 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신하면, 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 제1 시간 데이터 및 상기 제1 시간 데이터에 대응되는 제1 환경 데이터를 획득하고, 상기 제1 제어량 데이터를 상기 제1 시간 데이터 및 제1 환경 데이터에 대응되는 누적 평균 데이터 테이블의 제2 제어량 데이터와의 차이값을 출력하고, 상기 차이값이 특정 값 이상인 경우, 상기 인버터가 고장이라고 판단하고, 상기 환경 데이터는, 상기 인버터 주변의 온도, 조도 및 습도 데이터를 포함하고, 상기 누적 평균 데이터 테이블은, 상기 전압 제어 통신 패킷이 포함하고 있는 제어량 데이터, 상기 인버터가 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 시간 데이터 및 상기 시간 데이터에 대응되는 환경 데이터를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치의 동작방법은, 전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하는 동작, 상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하는 동작 및 상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하는 동작을 포함하고, 상기 보안성 검토 알고리즘은, (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및 (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈" 또는 “~부”은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구성된 유닛을 포함하며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. "모듈" 또는 “~부”는, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. "모듈" 또는 “~부”는 기계적으로 또는 전자적으로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 어떤 동작들을 수행하는, 알려졌거나 앞으로 개발될, ASIC(application-specific integrated circuit) 칩, FPGAs(field-programmable gate arrays), 또는 프로그램 가능 논리 장치를 포함할 수 있고, 프로세서(120)에 의하여 실행될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 장치(예: 모듈들 또는 그 기능들) 또는 방법(예: 동작들)의 적어도 일부는 프로그램 모듈의 형태로 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예: 메모리(130))에 저장된 명령어로 구현될 수 있다. 상기 명령어가 프로세서(예: 프로세서(120))에 의해 실행될 경우, 프로세서가 상기 명령어에 해당하는 기능을 수행할 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는, 하드디스크, 플로피디스크, 마그네틱 매체(예: 자기테이프), 광기록 매체(예: CD-ROM, DVD, 자기-광 매체 (예: 플롭티컬 디스크), 내장 메모리 등을 포함할 수 있다. 명령어는 컴파일러에 의해 만들어지는 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 모듈 또는 프로그램 모듈은 전술한 구성요소들 중 적어도 하나 이상을 포함하거나, 일부가 생략되거나, 또는 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른, 모듈, 프로그램 모듈 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적, 병렬적, 반복적 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 적어도 일부 동작이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 다른 동작이 추가될 수 있다.
그리고 본 문서에 개시된 실시예는 개시된, 기술 내용의 설명 및 이해를 위해 제시된 것이며, 본 개시의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 개시의 범위는, 본 개시의 기술적 사상에 근거한 모든 변경 또는 다양한 다른 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치에 있어서,
    전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하고,
    상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하고,
    상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하도록 설정되고,
    상기 보안성 검토 알고리즘은,
    (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작,
    (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및
    (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함하는,
    장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전압 제어 알고리즘 연산부는,
    Watt-Var 제어, Volt-Var 제어 및 역률제어를 포함하는 전압 제어 알고리즘을 수행하여 상기 제1 제어량 데이터를 출력하도록 설정되는,
    장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 DPI 연산부는,
    상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 시작주소 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function Code 별 Tx/Rx 프레임 구조 검사, 상기 전압 제어 통신 패킷의 통신 규악상의 전체 패킷길이 검증 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 CRC 검사를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하도록 수행하는,
    장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 DPI 연산부는,
    상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Function code가 기 설정된 Function Code 와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 패킷 길이가 기 설정된 패킷 길이와 일치 하는지 여부, 상기 전압 제어 통신 패킷의 Tx ID와 Rx ID가 일치 하는지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷이 사전에 약속된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하도록 수행하는,
    장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 DPI 연산부는,
    상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 각 Register Value Point에 대한 약속된 데이터 크기의 범위 내에 들어오는지 여부 및 상기 전압 제어 통신 패킷의 상기 제1 제어량 데이터가 분산형 단말장치를 통하여 계측된 실제 계측 데이터와의 차이가 특정 오차범위 이내인지 여부를 통하여 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하도록 수행하는,
    장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 DPI 연산부는,
    상기 보안성 검토 알고리즘으로서, 상기 (1) 검증 동작, 상기 (2) 검증 동작 및 상기 (3) 검증 동작 모두가 통과 되는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷이 보안성이 있다고 판단하고,
    상기 (1) 검증 동작, 상기 (2) 검증 동작 및 상기 (3) 검증 동작 중 하나 이상의 검증이 통과 되지 않는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷이 보안성이 없다고 판단하는,
    장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 인버터가 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신하면
    상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 제1 시간 데이터 및 상기 제1 시간 데이터에 대응되는 제1 환경 데이터를 획득하고,
    상기 제1 제어량 데이터를 상기 제1 시간 데이터 및 제1 환경 데이터에 대응되는 누적 평균 데이터 테이블의 제2 제어량 데이터와의 차이값을 출력하고,
    상기 차이값이 특정 값 이상인 경우,
    상기 인버터가 고장이라고 판단하고,
    상기 환경 데이터는, 상기 인버터 주변의 온도, 조도 및 습도 데이터를 포함하고,
    상기 누적 평균 데이터 테이블은,
    상기 전압 제어 통신 패킷이 포함하고 있는 제어량 데이터, 상기 인버터가 상기 전압 제어 통신 패킷을 수신할 때의 시간 데이터 및 상기 시간 데이터에 대응되는 환경 데이터를 포함하는,
    장치.
  8. 배전센터와 인버터와의 통신에 보안 DPI 적용을 통한 출력을 제어하는 장치의 동작방법에 있어서,
    전압 제어 알고리즘 연산부를 통하여, 제1 제어량 데이터를 포함하는 전압 제어 통신 패킷을 생성하여 DPI 연산부로 송신하는 동작,
    상기 DPI 연산부에 의하여, 보안성 검토 알고리즘을 실행하여 상기 전압 제어 통신 패킷의 보안성 유무를 판단하는 동작 및
    상기 보안성이 있다고 판단하는 경우, 상기 전압 제어 통신 패킷을 상기 인버터로 송신하는 동작을 포함하고,
    상기 보안성 검토 알고리즘은,
    (1) 상기 전압 제어 통신 패킷이 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작,
    (2) 상기 전압 제어 통신 패킷이 기 설정된 White List 기반의 통신 프로토콜 규격에 맞는지 검증하는 동작, 및
    (3) 상기 전압 제어 통신 패킷에 대한 데이터를 검증하는 동작을 포함하는,
    장치의 동작 방법.





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