KR19980085165A - 발전설비 제어용 모의실험시스템 - Google Patents

Abstract

발전설비 모의실험시스템은 발전설비의 제어로직을 모의실험하기 위한 분산제어수단을 구비한다. 본 발명은 대상이 되는 발전설비를 가상으로 모델링하는 가상발전설비구축수단을 구비하며, 분산제어수단과 발전설비구축수단간의 데이터교환이 실시간으로 이루어지도록 네트워크로 연결한다. 발전설비구축수단에서는 실제 대상이 되는 발전설비를 모델링한 가상의 발전설비프로그램이 실행되고, 분산제어수단에서는 이를 이용해 제어로직을 테스트함으로써 마치 실제 발전설비를 제어하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 실제 발전설비를 테스트하기 어려운 여러 가지 조건에서의 모의실험이 가능하며, 실제 발전설비를 건설 또는 시운전하기전에 여러 가지 조건에 맞는 테스트를 사전에 해보고 제어로직 및 운전방법 등에 대한 사전검증, 제어에 관련된 제어파라미터들을 결정함으로써 에러요소를 사전에 차단하고, 시운전기간을 줄일 수 있으며, 실제 분산제어수단과 동일한 시스템을 구축하여 운전원의 설비운전 훈련용으로도 활용이 가능한 효과를 제공한다.

Description

발전설비 제어용 모의실험시스템

본 발명은 발전설비를 모의실험(simulation)하기 위한 모의실험시스템에 관한 것으로, 특히 가상의 발전설비를 구축한 가상발전설비구축수단과의 연결을 통해 분산제어수단(DCS;Distributed Control System)의 제어로직을 모의실험하는 발전설비 제어용 모의실험시스템에 관한 것이다.

기존에는 발전설비(plant)를 제어하는 분산제어수단의 제어로직을 테스트하기 위해서는 소규모의 시험설비(pilot plant)를 건설하여 직접적으로 제어로직 검증을 실시하거나, 소형 입출력장치를 직접 연결하여 일부분만을 선별적으로 테스트하여 분산제어수단의 동작을 검증하였다.

그러나, 상술한 바와같은 분산제어수단의 제어로직을 검증하는 방법은 아래와 같은 문제점을 가져왔다. 전자의 경우에는 실제 발전설비를 설치하여 분산제어수단의 제어로직을 검증함으로 인한 설치비용이 많이 요구되며, 형태가 다른 발전설비에서는 또 다시 새로운 형태에 맞게 재구성해야하므로 다른 발전설비에서는 그대로 적용할 수가 없다는 단점이 있다. 한편, 후자의 경우에는 일부분의 테스트에 한정되어 있음으로 인해 전체적인 테스트가 불가능하고, 정확한 제어로직 검증이 불가능하다는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 위와같은 단점을 해결하기 위해 실제 대상이 되는 발전설비를 가상으로 모델링한 가상발전설비구축수단과의 연결을 통해 분산제어수단의 제어로직을 테스트함으로써 마치 실제 발전설비를 제어하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있는 발전설비 제어용 모의실험시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발전설비 제어용 모의실험시스템을 나타낸 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 가상발전설비구축수단20 : 분산제어수단

21 : 제어부22 : 사용자인터페이스부

23 : 디스플레이부24 : 데이터통신부

25 : 데이타저장부26 : 외부기기접속부

27 : 감시진단부28 : 운전기록부

30 : 제어로직 개발수단

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 발전설비를 모의실험(simulation)하기 위한 모의실험시스템에 있어서, 상기 발전설비를 제어하기 위한 제어로직을 개발하는 제어로직개발수단, 대상이 되는 실제 발전설비(plant)를 수학적인 모델링방법을 통해 가상으로 구축하는 가상발전설비구축수단 및 상기 가상발전설비구축수단과 실시간으로 데이터를 교환할 수 있도록 통신선을 통해 상호접속되어 상기 가상의 발전설비를 이용해 상기 제어로직개발수단으로부터 인가되는 제어로직을 모의실험하는 분산제어수단을 포함하는 발전설비 제어용 모의실험시스템에 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하겠다.

도 1은 본 발명에 따른 발전설비 제어용 모의실험시스템을 나타낸 구성도이다. 본 발명의 발전설비 제어용 모의실험시스템은 크게 가상 발전설비를 구축하는 가상발전설비구축수단(10)과, 발전설비제어를 위한 제어로직을 개발하는 제어로직개발수단(30) 및 개발된 제어로직을 모의실험(simulation)하는 분산제어수단(20)을 구비한다. 여기서, 분산제어수단(20)의 제어로직은 실제 발전설비(plant)제어에 이용되는 것과 동일한 내용으로 구성된다.

분산제어수단(20)은 가상발전설비구축수단(10)과 네트워크를 통해 연결하는 데이터통신부(24)를 구비한다. 또한, 실제 제어로직이 입력되어 실행되는 제어부(21)를 구비한다. 그리고, 사용자인터페이스부(22)는 사용자로부터 운전(operating)에 관계되는 데이타를 입력받아 시스템버스(system bus)를 통해 각 기기들로 인가한다. 디스플레이부(23)는 현재 수행중인 운전상황 등을 운전화면에 표시한다. 데이터저장부(25)는 제어로직개발수단(30)에서 개발된 제어로직들을 입력받아 저장한다. 또한, 분산제어수단(20)은 외부기기등(예 : PLC;Programmable Logic Controller)을 접속할 수 있는 외부기기접속부(26)를 구비한다. 감시진단부(27)는 사용자인터페이스부(22)로부터 입력되는 데이터에 따라 내부 파라미터를 수정 및 분석한다. 운전기록부(28)는 제어로직을 모의실험할 때 발생되는 각종 운전데이타를 저장하고, 제어로직모의실험시에 발생하는 분산제어수단(20)의 문제상황 등을 저장한다. 상술한 바와같은 분산제어수단(20)을 구성하는 각 기기들은 시스템 버스(bus)를 통해 데이터를 주고받는다.

이와같이 구성된 본 발명의 발전설비 제어용 모의실험시스템을 좀더 자세히 설명하겠다.

제어로직개발수단(30)은 발전설비제어수단(20)에서 수행되는 제어로직을 개발하여 분산제어수단(20)으로 인가한다. 데이터저장부(25)는 제어로직개발수단(30)으로부터 인가되는 제어로직을 저장한다. 한편, 가상발전설비구축수단(10)은 대상이 되는 발전설비(plant)를 수학적인 모델링방법을 통해 가상의 발전설비를 소프트웨어적으로 구축한다.

분산제어수단(20)의 데이터통신부(24)는 네트워크를 통해 가상발전설비구축수단(10)과 연결된다. 가상발전설비구축수단(10)은 대상이 되는 실제 발전설비(plant)를 가상으로 구성한 가상의 발전설비프로그램을 실행한다. 제어부(21)는 제어로직개발수단(30)에서 개발된 제어로직을 검증하기 위해 가상의 발전설비를 이용해 제어로직을 모의실험(simulation)한다. 즉, 제어부(21)는 가상의 발전설비프로그램을 통해 마치 실제 발전설비를 제어하는 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다. 디스플레이부(23)는 제어부(21)의 제어로직 실행상황을 모니터링할 수 있도록 각종 제어로직 수행화면을 디스플레이하며, 사용자인터페이스부(22)는 실제 운전상황과 동일하게 자동 또는 수동전환 조작을 할 수 있다.

또한, 형태가 다른 발전설비를 모의실험할 경우에는 또 다른 모의용 모델을 채용함으로써 모의실험이 가능하게 한다. 즉, 가상발전설비구축수단(10)에 다양한 형태의 가상 발전설비들을 사전에 구축해두면 유사한 형태의 어떤 발전설비에도 적용이 가능하다. 그리고, 분산제어수단(20)은 실제 제어로직을 테스트할 뿐만 아니라, 내부의 파라미터를 수정 및 분석하는 과정을 통해 새로운 개념의 제어로직을 개발하고 테스트, 검증하는 것이 가능하다.

상술한 바와같이 구성된 본 발명의 발전설비 제어용 모의실험시스템은 가상의 발전설비를 구축하고, 이를 이용하여 실제 설비에서 테스트하기 어려운 여러 가지 환경에서의 모의실험이 가능하며, 유사한 형태의 다른 설비에도 구성기기를 추가 혹은 삭제하여 구조를 바꾸고 설비사양에 맞는 데이터를 입력함으로써 새로운 발전설비를 구축하여 제어로직 및 운전방법에 관한 다양한 형태의 모의실험을 할 수 있다.

이상과 같은 시물레이션방법을 통해 실제 설비를 건설 또는 시운전하기 전에 여러 가지 조건들을 사전에 테스트함으로써 제어로직 및 운전방법에 대한 사전검증, 제어에 관련된 제어파라미터를 결정하여 에러요소를 사전에 차단, 시운전기간을 상당히 줄일 수 있음은 물론, 실제 제어시스템과 동일한 시스템을 구축하여 운전원의 설비운전 훈련용으로도 활용이 가능한 효과를 제공한다.

Claims (5)

1. 발전설비를 모의실험(simulation)하기 위한 모의실험시스템에 있어서,

   상기 발전설비를 제어하기 위한 제어로직을 개발하는 제어로직개발수단;

   대상이 되는 실제 발전설비(plant)를 수학적인 모델링방법을 통해 가상으로 구축하는 가상발전설비구축수단; 및

   상기 가상발전설비구축수단과 실시간으로 데이터를 교환할 수 있도록 상호접속되어 상기 가상의 발전설비를 이용해 상기 제어로직개발수단으로부터 인가되는 제어로직을 모의실험하는 분산제어수단을 포함하는 발전설비 제어용 모의실험시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가상발전설비구축수단은 구축된 가상의 발전설비에 구성기기를 추가/삭제하여 구조를 바꾸고 설비사양에 맞는 데이터를 입력함으로써 새로운 가상의 발전설비를 구축하는 것을 특징으로 하는 발전설비 제어용 모의실험시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 분산제어수단은

   상기 제어로직개발수단에서 개발된 제어로직들을 저장하는 데이터저장부;

   네트워크를 통해 상기 가상발전설비구축수단과 데이터교환을 실시간으로 하는 데이터통신부;

   상기 가상의 발전설비를 이용해 상기 데이터저장부의 제어로직을 모의실험하여 제어로직을 검증하는 제어부;

   운전(operating)에 관계되는 인터페이스데이타를 입력받는 사용자인터페이스부;

   상기 제어부의 제어로직 실행상황을 모니터링할 수 있도록 각종 제어로직 수행화면을 디스플레이하는 디스플레이부;

   상기 인터페이스데이터에 따라 각종 내부 파라미터를 수정 및 분석하는 감시진단부; 및

   제어로직을 모의실험할 때 발생되는 각종 운전데이타를 저장하는 운전기록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비 제어용 모의실험시스템.
4. 제 3항에 있어서, 상기 분산제어수단은 외부기기(예 : PLC;Programmable Logic Controller)등을 접속할 수 있는 외부기기접속부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비 제어용 모의실험시스템.
5. 제 3항에 있어서, 상기 감시진단부는 새로운 제어알고리즘에 의한 모의실험이 가능하도록 상기 사용자인터페이스부로부터 인가되는 새로운 파라미터에 따라 내부 파라미터를 조정하고, 이를 분석하는 것을 특징으로 하는 발전설비 제어용 모의실험시스템.