KR20030079018A

KR20030079018A - 지유아이와 데이터베이스를 이용한 전력계통모의고장발생시스템 및 이의 운용방법

Info

Publication number: KR20030079018A
Application number: KR1020020017759A
Authority: KR
Inventors: 김철환; 김인수
Original assignee: 학교법인 성균관대학
Priority date: 2002-04-01
Filing date: 2002-04-01
Publication date: 2003-10-10
Also published as: KR100487979B1

Abstract

GUI(Graphic User Interface)와 데이터베이스(Data Base)를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법에 대해 개시한다. 본 발명의 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템은, 전력계통의 현장 기기를 감시하는 CCU; CCU와 OPC 사이에서 정보를 상호 전송하는 MPU; MPU를 통해 전송된 현장 기기의 상태에 대해 운용자의 지령이 이루어지는 OPC; 및 MPU, OPC 및 CCU에서 필요한 임의의 데이터를 편집하고 입력하는 DIU;로 이루어진 변전소 감시제어반: 및 MPU와 네트워크로 연결되어 필요한 데이터를 취득하며, SimWS를 마련하고, 조류계산 프로그램을 탑재시키고, clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시키는 강사조작반; 강사에 의해 선택된 모의고장 시나리오를 clientLink를 통해 전송받는 serverLink와, 계통에 대한 감시 및 제어의 기능을 수행하는 프로세스인 OPC와, 교육 및 훈련에 필요한 임의의 작업을 수행하는 GUIDE로 구성하여 실제 현장에서 사용되는 감시제어반과 동일하게 구현되며, 소프트웨어적으로 모의고장을 발생시키고, MPU로부터 다운로드한 데이터를 모의반 데이터베이스에 저장하는 모의제어반; 및 데이터베이스;로 이루어진 시뮬레이터:를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 전력 계통의 모의고장 시나리오를 유형별로 정리한 데이터베이스를 이용하여 계통 운용자의 고장을 경험하는 기회를 실제와 유사하게 연습시킴으로써 실제 상황에서 신속, 정확한 대처능력을 향상시킬 수 있을 것이다.

Description

지유아이와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법{Virtual fault simulation system of electric power system using GUI and Data Base and method for employing as the same}

본 발명은 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법에 관한 것으로, 특히 신속하고도 신뢰성 있는 복구를 위한 운용자 지원시스템이나 고장발생 및 복구 시뮬레이터에 대한 요구에 부응하기 위한 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법에 관한 것이다.

지난 몇십 년에 걸쳐 전력계통은 점점 복잡화ㆍ거대화되고 있으며, 전력계통을 신뢰성 있게 운용하는 것이 어려워지고 있다. 그리고, 전력계통에 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)나 EMS(Energy Management System)를 설치하여 운용자를 돕고 있지만 여전히 운용자의 임무는 복잡화되고 있으며, 안전하게 전력계통을 운전하는 능력의 필요성은 계속해서 증가되고 있다. 이러한 현실 가운데, 운전 설비의 첨단화ㆍ디지털화는 이러한 경향을 가중시키고 있다. 이에 따라 전력계통에 대한 숙련된 운전기술이 필요하게 되고, 실제 전력계통 모의를 통한 미경험 고장의 처리기술을 습득해야 할 필요성이 생기게 되었다. 이번에 완공되는 765[kV] 전력계통 시스템은 이전의 154[kV], 345[kV] 계통에 비해 매우 복잡하고, 고장이나 오조작시 전체 계통에 미치는 파급 효과가 크므로, 이러한 사항은 더욱 절실히 요구되고 있다.

또한 계통 운용시스템은 주로 정상 상태에서의 원격 감시 및 원격 제어 기능을 중심으로 구성되어 있으므로, 사고 발생시의 복구조작은 현재까지 운용자의 전문적인 지식이나 경험적 판단에 크게 의존하여 수행되어 왔다. 따라서 운용자가 사고 상황을 잘못 판단하거나 복구조작 단계에서 잘못된 조작을 수행하게 되면, 전력공급에 막대한 지장을 초래하게 될 뿐만 아니라, 설비의 손상까지도 야기될 수 있다. 따라서 사고 상황에 대한 신속한 판단과 정전 구역에 대한 신뢰성 있는 신속한 복구는 매우 중요한 문제이다. 그러나 최근 전력계통의 제반설비가 복잡해짐에 따라 사고 발생시 운용자에게 더욱 다양한 관련 지식이나 경험 등이 요구되고 있음에도 불구하고 전력 설비의 신뢰도 향상과 기능 향상으로 인하여 사고 발생이 점차 감소되는 추세이다. 이에 따라 계통 운용자의 고장을 경험하는 기회 역시 줄어드는추세에 있기 때문에 신속하고도 신뢰성 있는 복구를 위한 운용자 지원시스템이나 고장발생 및 복구 시뮬레이터에 대한 요구가 심화되고 있다.

이와 같이, 최근 전력설비의 신뢰도 향상과 기능 향상으로 인하여 사고 발생이 점차 감소되는 추세이므로 계통 운용자의 고장을 경험하는 기회 역시 줄어드는 상황이기 때문에 신속하고도 신뢰성 있는 복구를 위한 운용자 지원시스템이나 고장발생 및 복구 시뮬레이터에 대한 요구가 심화되고 있다. 이러한 시뮬레이터는 오래 전부터 많은 부분에서 연구되어 왔으며, 현재에도 지속적으로 연구되고 있으나, 현재로서는 훈련원이 사용하기에 사용법이 복잡하고, 고장 발생 후 복구조작은 단순히 텍스트로서 복구절차를 습득하는 수준에 머무르고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 GUI를 이용하여 사용자가 간편하게 전력 계통에 고장을 발생시킴과 동시에 데이터베이스를 사용하여 모의고장 시나리오를 저장 및 조회하는 방식을 채택하여, 데이터베이스를 이용하여 고장 유형을 반영구적으로 저장하며 GUI를 이용하여 추가 및 삭제의 용이성을 추구할 수 있는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법을 제공하는데 있다.

특히, GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법은 765[kV] 전력계통 시스템을 익히고, 모의 고장 시나리오에 따라 고장을 발생시키며, 고장을 복구하는 절차를 익히는 시뮬레이터의 구현을 그 목적으로 한다.

본 발명에서 구현하고자하는 시뮬레이터는 3대의 PC에 탑재되어 GUI(Graphic User Interface)환경에서 다음과 같은 목적으로 이룰 수 있도록 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법을 제공하는데 있다.

첫째, 고장발생 기능을 가지고 있어 데이터베이스에 저장된 모의 고장 시나리오를 통해 전력계통에서의 고장을 발생시킬 수 있도록 한다.

둘째, 변전소 감시제어반에서 사용되는 운용자 콘솔을 탑재하여 변전소 감시제어반의 모든 기능을 구현한다.

셋째, 각종 데이터베이스 편집기를 통해 모의 고장 시나리오를 쉽게 편집 및 추가할 수 있도록 한다.

넷째, 조류계산 프로그램을 탑재하여 계통 변화에 따른 전력 계산을 실시간으로 처리하도록 한다.

마지막으로, OJT(On-the-Job Training) 기능을 통해 운용자들에게 전력계통에 관한 일반적인 교육이 될 수 있도록 한다.

도 1은 시스템 분석방법의 분류에 의한 시뮬레이션의 위치를 나타낸 도면,

도 2는 변전소와 감시제어반을 모델링하는 소프트웨어 방식의 765[kV] 교육용 시뮬레이터의 구성을 나타낸 도면,

도 3은 데이터베이스의 설계과정을 나타낸 흐름도,

도 4 내지 도 7은 데이터베이스의 개체, 속성, 관계에 따른 다이어그램을 나타낸 도면,

도 8은 강사조작반과 모의제어반을 포함하는 변전소 감시제어반의 전체 시스템의 구성을 나타낸 도면,

도 9는 본 발명에서 실제 구축된 데이터베이스들의 관계를 관계도로 나타낸 도면,

도 10은 본 발명에서 탑재할 조류계산 프로그램과 시뮬레이터의 관계도를 나타낸 도면,

도 11은 감시제어반 및 시뮬레이터를 포함하는 전체시스템의 프로세스 처리과정을 나타낸 도면,

도 12는 시뮬레이터의 교육 및 훈련 절차를 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 13 내지 도 27은 강사조작반에서의 시뮬레이터의 구현 결과를 나타낸 윈도우창을 나타낸 도면들,

도 28 내지 도 52는 모의제어반에서의 시뮬레이터의 구현 결과를 나타낸 윈도우창을 나타낸 도면들,

도 53 내지 도 56은 교육 및 훈련 과정에 대한 설명을 보충하기 위한 도면들이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 강사조작반 200 : 모의제어반

300 : 감시제어반 400 : 변전소

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템은, 전력계통의 현장 기기를 감시하여 현장에서의 고장에 관련한 데이터를 송신하고, 전송된 운용자의 지령을 수신하는 CCU; 상기 CCU에서 전송된 현장 기기의 상태를 OPC에 전달하고, 운용자의 지령을 CCU에 전달하며, MPU측의 공유메모리의 데이터를 시뮬레이터 쪽으로 전달하는 simServer를 마련하고, 시뮬레이터의 SimWS 요구에 따라 해당되는 공유메모리의 데이터를 네트워크를 통해 전송하는 MPU; 상기 MPU를 통해 전송된 현장 기기의 상태를 화면상에서 확인하고, 운용자의 화면조작을 통한 지령을 받아 상기 MPU에 전달하는 OPC; 및 상기 MPU, OPC 및 CCU에서 필요한 임의의 데이터를 편집하고 입력하는 DIU;로 이루어진 변전소 감시제어반: 및

훈련원에게 각종 교육 및 훈련 상황을 부여하고 훈련원의 제어를 처리해줄 수 있도록, 상기 MPU와 네트워크로 연결되어 필요한 데이터를 취득하며, 수신된 데이터를 로컬 데이터베이스에 저장하는 SimWS를 마련하고, 계통의 데이터를 읽어서 변전소 전체의 조류를 계산하는 조류계산 프로그램을 탑재시키고, 공유메모리를 업데이트시켜 계통의 변화를 변전소 현장과 동일하게 체험할 수 있도록 해 주는 clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시키는 강사조작반; 강사에 의해 선택된 모의고장 시나리오를 clientLink를 통해 전송받는 serverLink와, 계통에 대한 감시 및 제어의 기능을 수행하는 프로세스인 OPC와, 교육 및 훈련에 필요한 임의의 작업을 수행하는 GUIDE로 구성하여 실제 현장에서 사용되는 감시제어반과 동일하게 구현되며, 소프트웨어적으로 모의고장을 발생시키고, MPU로부터 다운로드한 데이터를 모의반 데이터베이스에 저장하는 모의제어반; 및 감시, 제어 및 측정과 관련된 데이터를 저장하며, ind_point, ana_point, cal_point, rtu_point 테이블로 구축된 모의반 데이터베이스와, 훈련에 관계되는 정보를 저장하며, scenario, resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블로 구축된 훈련 데이터베이스와, 훈련결과를 저장하며,trainee, train_result, subicon_result 테이블로 구축된 훈련결과 데이터베이스를 포함하는 데이터베이스;로 이루어진 시뮬레이터:를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 훈련 데이터베이스는, 상기 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 각각의 데이터베이스를 scenario 데이터베이스와 분리하여 구성하고, 이 시나리오 데이터베이스에는 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 데이터베이스가 각각 연결되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터베이스에는, 모선 테이블, 선로 테이블, 변압기 테이블, Sh.R 테이블, 차단기 테이블, 단로기 테이블, 차단기 그룹 테이블, Bus-Tie CB 테이블, 탭(tap)비 테이블로 구성된 조류계산에 관련된 데이터베이스가 더 포함되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 본 발명의 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법은, ClientLink 프로그램 및 SimWS 프로그램을 실행시키고, ServerLink 프로그램 및 OPC 프로그램을 실행시켜 시뮬레이터를 구동시키는 제1 단계; SimWS에서 교육 및 훈련시 교육/훈련 모드로 전환시키는 제2 단계; 상기 데이터베이스로부터 시나리오의 종류 및 유형을 선택한 후, 교육/훈련하고자 하는 시나리오를 선택하는 제3 단계; 상기 GUIDE 프로그램을 통해 훈련원이 로그인여부를 확인하는 제4 단계; 상기 훈련원 로그인시 교육 및 훈련이 시작되고, 교육 및 훈련을 진행되는 상태에서 실시간으로 훈련원 조작과 계통제어를 모니터링하여 정답 여부가 포함된정보를 강사조작반으로 제공하는 제5 단계; 상기 강사조작반에서 복구완료여부를 1차적으로 판별하여, 복구가 완료되지 않았을 경우에는 훈련원이 교육 및 훈련을 종료할 것인가를 2차적으로 판별하는 제6 단계; 상기 복구완료가 종료될 경우에는 복구내역에 대해 조작내역 평가화면이 자동으로 생성되어 조작 점수의 산출이 디스플레이되는 제7 단계; 상기 조작관련 데이터를 데이터베이스에 저장시키는 제8 단계; 및 상기 교육/훈련 모드를 종료시키면, 강사조작반은 운영 모드로 전환되어 MPU 역할을 수행하기 위해 리턴하는 제9 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 조작 점수의 산출은 조작 내역의 정확성, 조작에 소요된 시간, 및 강사 평가에 각각 임의의 비율을 적용하여 계산하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터베이스의 설계는, 사용자의 요구로부터 데이터베이스의 구조를 도출하기 위해 데이터 중심, 처리 중심, 작업 또는 프로세스의 관점과 그들 사이의 정보 흐름의 관점에서 설계하고, 해당 응용에서 사용되는 데이터를 파악하고 용도를 결정하는 요구사항 수집 및 분석 단계; 계속적인 관심의 대상이 되는 것, 다른 개체와 구별될 수 있는 유일한 특성이 있는 것, 중복성이 배제된 것, 데이터를 저장할 수 있는 것을 기준으로 선정된, 독립적으로 존재하는 기본적인 대상인 개체-관계형 모델로 개념적 스키마를 이용하는 개념적 데이터베이스 설계단계; DBMS 소프트웨어에 의해 처리될 수 있는 데이터베이스 구조를 기술한 논리적 스키마를 이용하고, 상기 개념적 데이터베이스 설계 단계에서 정의한 개체-관계 다이어그램에 따라 데이터베이스 개체들을 테이블로 표현하는 논리적 데이터베이스 설계단계; 및 상기 개념적 데이터베이스 설계에서 정의한 개체-관계 다이어그램과, 상기 논리적 데이터베이스 설계에서 정의한 테이블을 사용하여 각각을 연결시키고 보조 기억장치에 데이터베이스를 구현하는 물리적 데이터베이스 설계단계;로 이루어진 것이 바람직하다.

한편, 상기 제5 단계에서, clientLink.EXE는 조류계산 프로그램을 실행시켜 강사가 교육 및 훈련을 시작하거나 모의제어반에서 훈련원이 계통을 제어할 경우에 조류계산 프로그램은 실시간으로 계통의 조류를 계산하여 모의제어반에 계통의 조류가 변동되었음을 알리는 메시지를 강사조작반으로 보내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제5 단계는, 보호반 모니터링 화면을 통해 현재 동작한 계전기의 LED 현황을 확인하는 단계; 소내전원 확보 단계가 존재하는 경우 해당 란에 조작해야 할 포인트 정보가 나타나면, 훈련원은 소내전원확보 포인트가 존재할 경우, 리스트에 나타난 각 포인트들을 OPC 상에서 제어한 후, 1차보고가 이루어지는 단계; 실제 변전소 내를 순시하며 확인해야 할 기능을 훈련원은 화면상을 통해 GUIDE 프로그램에 의해 실행된 해당 지역을 확인하고 RESET시키는 단계; 및 조작해야 할 포인트에 대한 정보가 나타난 해당 포인트에 대해 무압기기를 개방시키는 단계;로 이루어진다. 이 때, GUIDE 프로그램에 의해 고장 현장의 화면을 동영상으로 모의제어반에 디스플레이시키는 것이 좋다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 시스템 분석방법의 분류에 의한 시뮬레이션의 위치를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 현실 세계에 존재하는 시스템의 분석은 크게 실제시스템에 대한 실험을 통한 분석과 시스템의 모델에 대한 실험을 통한 분석으로 나눌 수 있다. 실제 시스템에 대한 실험은 많은 비용을 소비하며 시스템을 파괴할 가능성이 있기 때문에 실제 발명에서는 잘 적용되지 않는다. 후자의 시스템 모델은 다시 물리적 모델과 수학적 모델로 분류할 수 있다. 물리적 모델은 미니어쳐와 같은 실제 시스템을 축소하여 모델을 재구성하는 것이나, 현실 세계에 존재하는 시스템의 대부분은 물리적 모델을 재구성할 수 없을 때가 많다. 수학적 모델에 대한 분석은 다시 분석적 방법과 시뮬레이션을 통한 방법으로 나눌 수 있다. 만일 특정 시스템의 모델 구성요소들이 간단한 관계를 가지고 있다면, 대수학, 미적분, 확률론 등과 같은 수학적 방법을 이용하여 정확한 정보를 얻을 수 있다. 그러나 대부분의 현실 세계에 존재하는 시스템은 분석적으로 평가하기 위한 실제 모델을 구성하기에 너무나 복잡하다. 따라서 대부분의 시스템의 분석은 시뮬레이션에 의해서 이루어지고 있다. 이와 같이, 시뮬레이터는 부분 혹은 전체적인 대상 시스템과 인간과의 상호반응을 입ㆍ출력 인터페이스를 통해 컴퓨터로 연결시킨 시뮬레이션 소프트웨어라 정의할 수 있으며, 프로그래밍 지식이 없거나 약간의 프로그래밍 지식을 가진 사용자가 GUI를 통해 특정한 부류에 속하는 시스템을 모의 실험할 수 있도록 해준다. 이러한 시뮬레이터의 장점으로는 GUI를 통해서 쉽게 사용할 수 있다는 것과 시뮬레이션 언어를 개발하는 것보다 개발 기간이 짧다는 것이다. 이와 같은 시뮬레이션을 수행하는 시뮬레이터의 구성은 도 2와 같이 구성된다.

도 2는 변전소와 감시제어반을 모델링하는 소프트웨어 방식의 765[kV] 교육용 시뮬레이터의 구성을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 교육용 시뮬레이터는 시뮬레이션 컴퓨터를 마련한 강사조작반(100)과 훈련용 컴퓨터를 마련한 모의제어반(200)으로 이루어지게 된다. 이와 같이, 765[kV] 교육용 시뮬레이터는 실제 감시제어반(300)과 동일하게 구현된 모의제어반(200)과 훈련원에게 각종 교육 및 훈련 상황을 부여하고 훈련원의 제어를 처리해주는 강사조작반(100)으로 구성된다. 즉, 이 시뮬레이션 컴퓨터는 강사에 의해 조작이 이루어지는 시나리오 제공 기능을 수행하며, 훈련용 컴퓨터는 훈련원이 가상 시나리오에 대해 대응하도록 하는 기능을 수행하게 된다. 이 훈련용 컴퓨터는 다수개 마련되어 상기 시뮬레이션 컴퓨터에 네트워크로 각각 연결되게 된다. 이와 같은 모델링은 실제 계통에서 변전소(400)가 감시제어반(300)과 연결되는 것을 응용하여 모의제어반(200)과 강사조작반(100)을 서로 연결하여 이루어진다.

한편, 교육용 시뮬레이터는 실시간으로 데이터를 송ㆍ수신하면서 실제 운전되고 있는 시스템과 동일한 규격과 화면 구성으로 모의 교육 및 훈련이 가능해야 하며, 송ㆍ수신하는 데이터는 현장에서 발생될 수 있는 여러 상황을 고려하여 현장 운전 환경이 그대로 구현될 수 있어야 한다. 이는 훈련 시스템과 실제 운전 시스템과의 상이함에서 올 수 있는 시스템 오조작이나 괴리감을 없애기 위함이다. 그러므로, 시뮬레이터는 다음의 구비 조건을 만족하여야 한다.

ㆍ감시제어반(300)의 모든 감시 및 제어 기능이 시뮬레이터에 구현되어야 한다.

ㆍ시뮬레이터는 실제 운전되는 변전소(400)의 감시제어반(300)과 동일한MMI(Man Machine Interface)로 구현되어야 한다.

ㆍ화면 구성 및 기기 운전에 필요한 설정값 입력 방법이 동일하여야 한다.

이와 같이, 본 발명의 시뮬레이터는 교육 및 훈련 기능이 구현되어 강사조작반(100)에서 임의의 시나리오를 선정하면 모의제어반(200)에서는 해당되는 시나리오가 발생되어 교육 및 훈련이 진행된다. 이 때, 선정된 시나리오는 변전소(400) 감시제어반(300)에서 발생할 수 있는 상황으로 제작되어야 하고, 현장에서 이루어지는 일련의 조작 행위가 그대로 모의제어반(200)에 표시되도록 한다. 특히, 계통에서 실시간으로 변화되는 조류의 값은 강사조작반(100)의 조류계산 프로그램을 통해 계산되어진 후, 모의제어반(200)에서 연출되어야 한다. 또한, 교육 및 훈련이 종료된 후, 자동 평가 및 오답에 대한 설명이 부연되도록 대화형 프로그램으로 제작되어야 한다.

도 3은 데이터베이스의 설계과정을 나타낸 흐름도이다. 도 2에서 제시한 시뮬레이터에 전력계통의 다양한 고장형태를 시나리오 형태로 구현하기 위해 데이터베이스가 필요하게 된다. 이 데이터베이스는 기존의 정보 저장 방식을 효율적으로 개선하고, 통합적으로 조직 관리할 수 있는 데이터 저장소 및 데이터 저장 시스템을 의미하며, 다음과 같은 과정을 통해 설계된다.

첫 번째, 요구사항 수집 및 분석 단계는 사용자의 요구로부터 데이터베이스의 구조를 도출하는 과정으로, 데이터 중심(Data driven), 처리 중심(Processing driven), 작업 또는 프로세스의 관점과 그들 사이의 정보 흐름의 관점에서 설계하는 단계로서, 해당 응용에서 사용되는 데이터를 파악하고 어떠한 형태로 사용될 것인가를 결정한다.

두 번째, 개념적 데이터베이스 설계 단계에서는 명세된 요구사항으로부터 본 발명에 사용될 개체-관계형 모델로 개념적 데이터베이스를 설계하는 단계로서 개념적 스키마를 이용한다. 여기서 개념적 스키마란 데이터베이스를 구현할 때 사용하는 특정 DBMS(DataBase Management System) 소프트웨어와 독립적인, 데이터베이스 구조에 대한 상위 수준에서의 기술을 뜻하며, 개념적 스키마 모델링에서는 개체-관계형 다이어그램을 이용한다. 여기서 개체(Entity)란 독립적으로 존재하는 기본적인 대상을 의미하며, 속성(Attribute)은 하나의 개체가 가지는 자신만의 특성을 의미한다. 개체 선정은 ① 계속적인 관심의 대상이 되는 것, ② 다른 개체와 구별될 수 있는 유일한 특성이 있는 것, ③ 중복성이 배제된 것, ④ 데이터를 저장할 수 있는 것을 기준으로 선정한다. 이는 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 개체, 속성, 관계에 따른 다이어그램을 본 발명에 맞게 나타낸 것이다.

세 번째, 논리적 데이터베이스 설계 단계는 논리적 스키마를 설계하는 단계이다. 논리적 스키마란 DBMS 소프트웨어에 의해 처리될 수 있는 데이터베이스 구조를 기술한 것이다. 즉, 두 번째 단계의 개념적 데이터베이스 설계 단계에서 정의한 개체-관계 다이어그램에 따라 데이터베이스 개체들을 테이블로 표현하는 단계라 할 수 있다. 다음 표 1, 표 2는 실제 설계된 데이터베이스의 일부분이다. 표 1은 시나리오 테이블이고, 표 2는 복구절차 테이블이다.

표 1

시나리오번호	시나리오 명	난이도
701T/L-001	345[kV] 신서산 1분기 T/L #1 A상 지락	초급
701T/L-002	345[kV] 신서산 1분기 T/L #1 B상 지락	중급

표 2

시나리오번호	인덱스	세부복구 포인트	세부복구 포인트 상태
701T/L-001	1	53	0
701T/L-001	2	34	0
701T/L-001	3	27	0
701T/L-001	...	...	...
701T/L-002	1	37	1
701T/L-002	2	38	1
701T/L-002	3	39	0
701T/L-002	...	...	...

네 번째, 물리적 데이터베이스 설계 단계는 본 발명에서 사용될 관계형 데이터베이스로서 물리적 데이터베이스를 설계한다. 여기서는 두 번째 단계의 개념적 데이터베이스 설계에서 정의하였던 개체-관계 다이어그램과 세 번째 단계의 논리적 데이터베이스 설계에서 정의하였던 테이블을 사용하여 각각을 연결시키고 보조 기억장치에 데이터베이스를 구현하는 과정이다.

한편, 이와 같은 데이터베이스를 구축하기 위해서는 실제 전력계통에서 발생하는 고장상황을 전송받아 저장시키기 위해 실제 변전소의 감시제어반과 접속이 이루어지는데 이의 전체시스템 구성을 도 8과 같이 이루어지게 된다.

도 8은 강사조작반과 모의제어반을 포함하는 변전소 감시제어반의 전체 시스템의 구성을 나타낸 도면이다. 도 8을 참조하면, 참조번호 310은 MPU(Main Processing Unit, 310), 320은 OPC(Operator Console, 320), 330은 CCU(Communications Control Unit, 330), 340은 DIU(Database Input Unit, 340), 강사조작반(100), 모의제어반(200), 기록장치(250, 350), 랜(500) 등을 포함하여구성된다. 상기 MPU(310)는 CCU(330)에서 온 현장기기의 상태를 OPC(320)에 전달하고, 운용자의 지령을 CCU(330)에 전달하는 역할을 한다. OPC(320)는 각종 운전화면 조작을 통하여 시스템 및 현장설비 상태를 감시하고, 운용자의 지령을 받아들여 MPU(310)에 전달하는 장치이다. DIU(340)는 MPU(310), OPC(320), CCU(330) 등에서 필요한 각종 데이터를 편집하고 입력하는 장치이다. 강사조작반(100)은 MPU(310)와 네트워크로 연결되어 각종 필요한 데이터를 취득할 수 있다.

본 발명에서 구현하고자하는 시뮬레이터의 개발환경은 다음 표 3과 같이, MS-Windows 2000 Server와 Professional에서 Visual C++을 이용하여 구현하였으며, DBMS는 Oracle 8i를 이용하였다.

표 3

항목	내용
개발 도구	OS	MS-Windows 2000 Server & Professional
	TOOL	Visual C++(Service Pack 5)
	DBMS	Oracle 8i

상기 감시제어반에 네트워크로 연결되는 강사조작반 및 모의제어반의 하드웨어 구성, 데이터베이스의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 강사조작반으로 이용되어질 컴퓨터로는 탁월한 연산 능력과 그래픽 처리 기능을 가진 워크스테이션을 이용하였으며, 실시간 및 동시작업 처리에 적합한 국제표준 OS를 구비하고 있다. 강사조작반은 MPU로부터 실시간 데이터를 취득하는 메모리 용량, 속도 등에서 원활한 성능을 발휘하며, 향후 모델 단종 시 신기종 모델로 교체가 쉽도록 개방형(Open architecture) 시스템 규격을 구비하는 등, 확장성과 유연성을 갖춘 시스템으로 이루어져 있다. 표 4는 본 발명에 이용되어질 강사조작반의 하드웨어 사양이다.

표 4

항목	내용
CPU	HP Workstation X4000 with Win2000
CPU	Clock: Intel Pentium Xeon 1.7GHz
메모리	256MB
Cache	512KB
모니터	ㆍ21" Color Monitor 2 Setsㆍ해상도: 1280×1024
I/O Interface	ㆍEthernet: 3 Ports(10/100Base-TX)ㆍSCSI Interface: 1 PortㆍRS-232C Serial Interface: 2 PortsㆍParallel: 1 Port
보조 기억장치	ㆍHard Disk: 18GBㆍFloppy Disk Drive: 1.44MB, 3.5"ㆍCD-ROM Driver: 48배속

한편, 모의제어반으로 이용되어질 컴퓨터는 최신의 고성능 PC인 Pentium Ⅳ 급이며, 국제 표준 OS를 구비하여 OPC기능을 수행하고, 교육 및 훈련을 진행하는데 메모리 용량, 속도 등에서 원활한 성능을 발휘한다. 전체적인 시스템의 사양은 대부분 강사조작반과 동일하다(HP X2000, 21" Color Monitor 1 Set).

한편, 상기 강사조작반과 모의제어반에 사용되는 소프트웨어는 다음과 같다.

강사조작반은 SimWS.EXE와 clientLink.EXE를 사용하는데, 먼저 SimWS.EXE는 강사를 위한 MMI를 담당하며, MPU 역할 수행, 교육 및 훈련 메시지 발생, 데이터베이스의 추가ㆍ편집, OJT 수행 기능을 탑재하고 있다. 또한 훈련자료를 저장 및 조회하는 기능, 계통의 상황을 파일로 저장 및 초기화하는 기능, MPU로부터 데이터를다운로드하는 기능 등을 내장하고 있다. 다음은 SimWS.EXE의 주요한 동작 모드와 각 모드에 대한 설명이다.

① 운영 모드 - 모의제어반에서 이루어지는 훈련원의 제어를 처리해주는 MPU 역할을 수행하는 모드

② 교육/훈련 모드 - 교육 및 훈련 메시지를 발생시키는 모드

③ 모의제어반 DB 편집 모드 - 모의 고장 시나리오, 복구절차 등의 데이터베이스를 편집하는 모드

④ OJT 모드 - OJT를 수행하는 모드

⑤ 훈련자료 - 훈련자료를 저장 및 조회하는 기능

⑥ 자료취득모드 - MPU로부터 데이터를 다운로드하는 기능

⑦ 계통상황 파일 저장 - 현재 계통상황을 파일로 저장하는 기능

⑧ 초기화 - 계통상황을 MPU로부터 다운로드 받거나 저장된 파일로 초기화를 수행하는 기능

상기 clientLink.EXE는 강사조작반과 모의제어반의 통신을 담당하며, 공유 메모리를 관리하고, 조류계산 프로그램을 탑재하여 계통 변화에 따른 조류를 실시간으로 계산하여 모의제어반에 나타나게 해준다.

다음으로, 모의제어반은 OPC.EXE, serverLink.EXE, GUIDE.EXE를 사용하는데, OPC.EXE는 실제 운전 시스템과 훈련 시스템과의 상이함에서 올 수 있는 시스템 오조작이나 괴리감을 없애기 위해 감시제어반의 OPC와 동일하게 구현하고 있으며, serverLink.EXE는 강사조작반과 모의제어반과의 통신을 담당하며, 강사조작반에서의 교육 및 훈련 메시지를 OPC.EXE에 전달하여 계통에 교육 및 훈련 상황이 발생하도록 해주고, GUIDE.EXE는 교육 및 훈련시 모의제어반과 훈련원간의 MMI를 담당하며, 강사조작반에서 수신된 교육 및 훈련 메시지에 따라 훈련을 진행한다.

도 9는 본 발명에서 실제 구축된 데이터베이스들의 관계를 관계도로 나타낸 도면이다. 도 9를 참조하면, 감시제어반에는 감시반 데이터베이스가 구축되어 있으며, SimWS.EXE는 MPU로부터 다운로드한 데이터를 모의반 데이터베이스에 저장한다. 모의반 데이터베이스는 감시ㆍ제어ㆍ측정과 관련된 데이터를 저장하는 데이터베이스로 ind_point, ana_point, cal_point, rtu_point 테이블로 구축되어 있다. 또한, 훈련에 관계되는 정보를 저장하는 훈련 데이터베이스는 scenario, resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블로 구축되어 있고, 훈련결과를 저장하는 훈련결과 데이터베이스는 trainee, train_result, subicon_result 테이블로 구축되어 있다.

본 발명에서는 데이터베이스에 저장되는 데이터가 가변적으로 증감하는 경우와 증감하지 않을 경우를 고려하여 데이터베이스를 설계하고 있다. 예를 들어, 훈련 데이터베이스에서는 고장 포인트, 동작표시기 포인트, 아날로그 포인트, 계전기 포인트, 복구절차의 데이터가 시나리오에 따라서 가변적으로 증감하므로 시나리오 데이터베이스와 분리하여 구성하고, 시나리오 번호를 가지고 각각의 데이터베이스를 연결하였다. 따라서 데이터베이스에 저장될 수 있는 데이터는 데이터베이스의 용량이 허락하는 한 무한대까지 저장이 가능하고 이를 통해서 보다유연한(flexible) 데이터베이스를 설계하고 있는 것이 하나의 특징이다.

여기서, 훈련 데이터베이스의 테이블에 대해 구체적으로 살펴보자.

먼저, 시나리오(Scenario) 테이블은 교육/훈련에 사용되는 시나리오의 목록정보가 입력되어있는 테이블로서, 다음 표와 같은 내용들이 저장된다. 이 때 복구절차 아이콘은 표준절차의 각 단계를 A∼L까지의 알파벳들로 표현한 것이다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
scenario_name	varchar2(100)	시나리오 명
scenario_level	number(1)	난이도 등급 1:초급, 2:중급, 3:고급
ref_op_count	number(3)	기준 복구 조작 횟수
ref_op_time	varchar2(8)	기준 복구 조작 시간
resto_icon	varchar2(20)	복구절차 아이콘 순서 예) ABCFH

입력 예)

... 생략 ...
805T/L-001	765kV 신서산 #1 T/L 50% 지점 A-B상 순간 단락 - 8571CB B/F 발생	3	30	2000	ABDEFGHIJKL
... 생략 ...

고장포인트(fault_p) 테이블은 교육/훈련이 시작할 때, 동작하는 모든 포인트 정보를 입력하며, 개폐기 정보는 물론 계전기들의 동작 정보도 입력한다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
fault_idx	number(5)	각 시나리오별 고장포인트 순서 인덱스
fault_p	number(5)	고장포인트 i 제외하고 입력 (ind_point)
fault_status	number(1)	고장포인트 상태 0:open, 1:closed
fault_delay	number(6)	고장포인트 time delay [msec]

입력 예)

805T/L-001	1	532	1
805T/L-001	2	552	1
805T/L-001	3	532	0
805T/L-001	4	552	0
805T/L-001	5	479	0
... 생략

계전기포인트(relay_p) 테이블은 고장포인트 테이블과 유사하게 교육/훈련이 시작될 때, 동작해야 하는 계전기들의 정보가 입력되어 있으며, 이 테이블에는 계전기 정보만 입력되어 있다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
relay_idx	number(5)	각 시나리오별 계전기 reset 포인트 순서 인덱스
relay_p	number(5)	계전기 reset 포인트 i 제외하고 입력 (ind_point)
relay_status	number(1)	계전기 reset 포인트 상태 0:수동복귀(reset), 1:동작

입력 예)

805T/L-001	1	532	1
805T/L-001	2	552	1
805T/L-001	3	532	0
805T/L-001	4	552	0
805T/L-001	5	522	1
805T/L-001	6	523	1
... 생략

지시기포인트(ann_p) 테이블은 보호반 모니터링 화면과 현장 확인 및 RESET 단계에서 나타나는 계전기 PANEL 화면에 나타나는 지시기(annunciator)들의 각 데이터들에 대한 정보가 저장된다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
ann_idx	number(5)	각 시나리오별 ann 포인트 순서 인덱스
ann_p	number(5)	annunciator 포인트 ann 번호(ind_point)
ann_grp	number(1)	ann 그룹번호 : 1 or 2, not null
machine_p	number(6)	기기번호

입력 예)

... 생략 ...
805T/L-001	5	87	2	108010
805T/L-001	6	A	2	108010
805T/L-001	7	B	2	108010
805T/L-001	8	86	2	108010
805T/L-001	9	50BF1-A	1	108007
805T/L-001	10	50BF1-B	1	108007
... 생략 ...

세부복구포인트(resto_p) 테이블은 고장 포인트 테이블과는 반대로, 훈련원이 고장인지에서부터 훈련종료까지 진행해야 할 모든 단계들에 대한 정보가 입력되어 있다. 주로 훈련원이 OPC의 화면상에서 조작할 수 있는 개폐기들의 인덱스 번호들로 구성된다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
resto_idx	number(5)	각 시나리오별 세부 복구 포인트 순서 인덱스
resto_p	varchar2(6)	세부 복구 포인트 i 제외하고 입력(ind_point) : ind_point+icon순서명
resto_status	number(1)	세부 복구 포인트 상태 : 0:open, 1:closed

입력 예)

805T/L-001	1	453F	0
805T/L-001	2	454F	0
805T/L-001	1	37I	1
805T/L-001	2	272I	1
805T/L-001	3	684I	1
805T/L-001	4	479I	1

아날로그(analog) 테이블은 본 시뮬레이터에서는 전력 조류값을 출력하기 위해, 조류계산 프로그램을 탑재하였으나, 이 프로그램으로는 계산할 수 없는 정보, 예를 들면 OLTC 온도나 Sh.R 온도 등의 정보로서, 이러한 정보들을 입력하는 테이블이다.

Field Name	Type	Description
scenario_no	varchar2(14)	시나리오 번호
analog_idx	number(5)	각 시나리오별 analog 포인트 순서 인덱스
analog_p	varchar2(6)	analog 포인트 : Tap 온도, OLTC 등 ex) a12345
analog_value	number(10)	analog 포인트 값

입력 예)

805T/L-001	1	18011	23
805T/L-001	2	18034	345
... 생략 ...

그럼, 여기서 조류계산 프로그램과 시뮬레이터와의 관계를 알아보자.

도 10은 본 발명에서 탑재할 조류계산 프로그램과 시뮬레이터의 관계도를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, clientLink.EXE는 조류계산 프로그램을 탑재하고 있어, 강사가 MMI를 통해 교육 및 훈련을 시작하거나 모의제어반에서 훈련원이 계통을 제어할 경우 조류계산 프로그램은 실시간으로 계통의 조류를 계산하여 모의제어반(210, 220)에 계통의 조류가 변동되었음을 알리는 메시지를 보낸다.

한편, 조류계산에 관련된 데이터베이스는 모선 테이블, 선로 테이블, 변압기 테이블, Sh.R 테이블, 차단기 테이블, 단로기 테이블, 차단기 그룹 테이블, Bus-Tie CB 테이블, 탭(tap)비 테이블로 구성되어 있다.

먼저, 모선 테이블은 주모선 및 외부 발전소 또는 변전소에 대한 등가 모선의 데이터를 입력하며, 상태를 확인하기 위하여, 연계된 선로에 대한 데이터(p_d_idx)를 함께 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_name	varchar2(31)	포인트 이름
p_type	varchar2(1)	Bus Type (V - 발전단, R - 부하단, Q - 주모선)
v_vmag	number(8,4)	전압 크기
v_vang	number(6,2)	전압 위상각 (Degree)
v_lrpwr	number(8,3)	유효전력(부하)
v_lipwr	number(8,3)	무효전력(부하)
v_grpwr	number(8,3)	유효전력(발전기)
v_gipwr	number(8,3)	무효전력(발전기)
v_gmin	number(8,3)	최소무효전력
v_gmax	number(8,3)	최대무효전력
p_d_idx	number(5)	해당 모선과 연관된 선로의 인덱스 번호. 단, 주모선의 경우 단선결선도 상의 DB 인덱스 번호
p_cbus_idx	number(5)	해당 모선과 인접해있는 모선의 인덱스 번호
v_smax	number(8,3)	해당 모선의 최대 허용 전력량
v_status	number(1)	모선상태 ( 1 : On , 0 : Off )
v_base	number(8,4)	Base Voltage

※ Slack 모선은 임의의 모선을 새롭게 생성하므로, Data를 입력하지 않음.

※ 따라서, 입력되는 모선의 종류는 PV, PQ 모선의 두 가지가 된다. 이 때, PV 모선은 "V"로 입력하며, PQ 모선 중 외부 변전소 측과 연결된 모선의 경우 "R"로, 주모선의 경우 "Q"로 입력한다.

입력 예)

... 생략 ...
18012	765kV_#2_Bus	Q	765	0	0	0	0	0	0	0	8012	0	1	765	0
18310	765kV_당진화력_#2_Bus	V	765	0	0	0	550	10	0	0	18330	18410	1	765	1224
... 생략 ...

선로 테이블은 변전소 외부와 변전소간을 연결하는 선로에 대한 데이터를 입력하는 테이블로서, 선로 파라미터는 물론 1.5CB 방식에 적용하기 위하여 차단기 그룹 정보, 연결위치 정보, 선로용 DS 정보 등을 입력하도록 한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_name	varchar2(31)	포인트 이름
v_resis	number(8,4)	선로 resistance
v_react	number(8,4)	선로 reactance
v_half	number(8,4)	half line charging
p_CB1	number(5)	선로 연결 CB1(765kV : ○○71CB, 345kV : ○○72CB)
p_CB2	number(5)	선로 연결 CB2(765kV : ○○00CB, 345kV : ○○00CB)
p_CB3	number(5)	선로 연결 CB3(765kV : ○○72CB, 345kV : ○○71CB)
p_From	number(5)	선로 연결 모선 (시작위치)
p_To1	number(5)	선로 연결 모선 (끝위치 1)
p_To2	number(5)	선로 연결 모선 (끝위치 2)
p_ds_idx	number(5)	해당 선로에 연결된 선로용 DS의 인덱스 번호
v_status	number(1)	선로상태 ( 1 : On , 0 : Off )
v_base	number(8,4)	Base Voltage

입력 예)

... 생략 ...
13930	345kV_신서산분기(아산)_#1_T/L	0.0012	0.021	0	11526	11509	11489	13910	13012	13011	1517	1	345
14030	345kV_신서산분기(아산)_#2_T/L	0.0012	0.021	0	11641	11624	11604	14010	13012	13011	1632	1	345
18330	765kV_당진화력_#2_T/L	0.0032	0.09	0	10037	10067	10087	18310	18011	18012	43	1	765
18430	765kV_당진화력_#1_T/L	0.0032	0.09	0	10272	10302	18472	18410	18011	18012	278	1	765
... 생략 ...

변압기 테이블은 본 시뮬레이터에서는 소내변압기에 대한 조류계산을 고려하지 않았으며, 주변압기에 대한 데이터를 다음과 같이 입력한다. 선로와 마찬가지로 1.5CB 방식에 적용하기 위하여 기본 파라미터 외에 다양한 데이터를 추가로 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_name	varchar2(31)	포인트 이름
v_resis	number(8,4)	변압기 resistance
v_react	number(8,4)	변압기 reactance
v_half	number(8,4)	half line charging
v_tapno	number(2)	변압기 탭 위치
p_CB1	number(5)	변압기 연결 CB1(765kV : ○○72CB)
p_CB2	number(5)	변압기 연결 CB2(765kV : ○○00CB)
p_CB3	number(5)	변압기 연결 CB3(765kV : ○○71CB)
p_CB4	number(5)	변압기 연결 CB4(345kV : ○○71CB)
p_CB5	number(5)	변압기 연결 CB5(345kV : ○○00CB)
p_CB6	number(5)	변압기 연결 CB6(345kV : ○○72CB)
p_From1	number(5)	변압기 연결 모선 (시작위치 1)
p_From2	number(5)	변압기 연결 모선 (시작위치 2)
p_To1	number(5)	변압기 연결 모선 (끝위치 1)
p_To2	number(5)	변압기 연결 모선 (끝위치 2)
p_ds1_idx	number(5)	765kV 측 변압기 DS
p_ds2_idx	number(5)	345kV 측 변압기 DS
v_status	number(1)	변압기 상태 ( 1 : On , 0 : Off )
v_base	number(8,4)	Base Voltage

입력 예)

13613	#3MTR	0.0018	0.18	0	12	10087	10067	10037	11031	11051	11068	18012	18011	13011	13012	93	1033	1	345
15814	#4MTR	0.0018	0.18	0	12	10499	10479	10449	11233	11253	11270	18012	18011	13011	13012	505	1234	1	345

Sh.R 테이블은 765kV 변전소의 역율 개선을 위해 설치하였으며, 조류계산에서도 이를 고려하였다. 따라서, 다음과 같은 형식으로 데이터를 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_name	varchar2(31)	포인트 이름
v_vmag	number(8,4)	전압 크기
v_vang	number(6,2)	전압 위상각 (Degree)
v_srpwr	number(8,3)	유효전력(Shunt 성분)
v_sipwr	number(8,3)	무효전력(Shunt 성분)
p_CB1	number(5)	Sh.R 연결 CB1(345kV : ○○71CB)
p_CB2	number(5)	Sh.R 연결 CB2(345kV : ○○00CB)
p_CB3	number(5)	Sh.R 연결 CB3(345kV : ○○72CB)
p_To1	number(5)	선로 연결 모선 (끝위치 1)
p_To2	number(5)	선로 연결 모선 (끝위치 2)
v_status	number(1)	Sh.R 상태 ( 1 : On , 0 : Off )
v_base	number(8,4)	Base Voltage

입력 예)

17744	345_#4_SHR	345	0	0	0.02	11118	11138	11155	13011	13012	0	345
17945	345_#5_SHR	345	0	0	0.02	11489	11509	11526	13011	13012	0	345

차단기 테이블은 변전소 내에 있는 차단기들에 대한 정보로서 각 차단기의 인덱스 번호와 초기 상태를 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
v_status	number(1)	CB 상태 ( 1 : On , 0 : Off )

※ 항상 close인 것 - p_idx = "0"

※ 항상 open인 것 - p_idx = "9999"

입력 예)

... 생략 ...
67	1
87	1
272	1
302	1
... 생략 ...

단로기 테이블은 변전소 내에 있는 단로기들에 대한 정보로서 각 차단기의 인덱스 번호와 초기 상태를 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
v_status	number(1)	DS 상태 ( 1 : On , 0 : Off )

※ 항상 close인 것 - p_idx = "0"

※ 항상 open인 것 - p_idx = "9999"

입력 예)

... 생략 ...
71	1
72	1
91	1
92	1
... 생략 ...

차단기 그룹 테이블은 차단기와 단로기의 그룹을 설정하는 테이블로 두 개의 단로기와 하나의 차단기 데이터로 구성된다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_CB1	number(5)	CB(1)의 index 번호
p_DS	number(5)	DS의 index 번호
p_CB2	number(5)	CB(2)의 index 번호
v_status	number(1)	Group 상태 ( 1 : On , 0 : Off )

입력 예)

... 생략 ...
10714	718	714	719
18672	9999	9999	9999
17571	0	0	0
10965	966	965	967
10982	983	982	984
... 생략 ...

Bus-Tie CB 테이블은 상기 Bus-Tie CB, Bus-Sectionalizer CB가 존재하는 경우, 해당 정보를 입력한다.

Field Name	Type	Description
p_idx	number(5)	Point DB Indication Number
p_DS1	number(5)	DS(1)의 index 번호
p_CB	number(5)	CB의 index 번호
p_DS2	number(5)	DS(2)의 index 번호
p_From	number(5)	Bus-Tie CB 연결 모선
p_To	number(5)	Bus-Tie CB 연결 모선

탭(tap)비 테이블은 주변압기의 탭비를 입력한다.

Field Name	Type	Description
v_tapno	number(2)	변압기 탭위치
v_tapratio	number(5,3)	변압기 탭비

입력 예)

... 생략 ...
9	1.013
10	1.006
11	0
12	0.994
13	0.988
14	0.982
... 생략 ...

도 11은 감시제어반 및 시뮬레이터를 포함하는 전체시스템의 프로세스 처리과정을 나타낸 도면이다. 먼저, 프로세스 처리과정에 사용된 참조부호에 대해 설명한다.

C : 네트워크 통신(network communication)

E : 이벤트메시지(event message)

U : 업데이트(shared memory update)

A : 데이터베이스 접근(database access)

SHM : 공유메모리(shared memory)

도 11을 참조하면, CCU는 현장 데이터를 받거나 현장으로 데이터를 전달해 주는 프로세스로서, MPU측과 DNP 프로토콜을 이용한다. simServer는 MPU측의 공유메모리를 시뮬레이터 쪽으로 전달하는 프로세스로서, SimWS의 요구를 받으면 해당되는 공유메모리를 네트워크 통신을 통해 전송한다. SimWS은 수신된 데이터를 로컬 데이터베이스에 저장하고, clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시킨다.

로컬 데이터베이스에 접근할 때는 SQL*Net을 이용하여 오라클 DBMS에 직접 접근하며, 프로그램적으로는 ADO(ActiveX Data Objects) 인터페이스로서 코딩하였다. 내부 프로세스들은 IPC(InterProcess Communication)를 통해 이벤트 메시지를 주고 받으며, 외부 프로세스들은 소켓 통신을 통해 정보를 주고 받는다. clientLink에 탑재된 조류계산 프로그램은 계통의 데이터를 읽어서 변전소 전체의 조류를 계산하고, 공유메모리를 업데이트시켜 계통의 변화를 변전소 현장과 똑같이 체험할 수 있도록 해 주는 역할을 하며, 모의제어반의 OPC는 계통에 대한 감시ㆍ제어의 기능을 수행하기 위해 필요한 프로세스이고, GUIDE는 교육 및 훈련에 필요한 모든 작업을 수행한다. 도 11의 외부 프로세스들간에는 UDP 통신을 통해 정보를 교환하고, 내부 프로세스들 간에는 IPC를 통해 이벤트 메시지를 주고받는다. 즉, clientLink와 serverLink 프로세스의 통신과 simServer와 SimWS 프로세스의 통신은 UDP 통신을 이용해 정보를 교환하고, SimWS과 clientLink 프로세스의 통신, serverLink와 OPC 프로세스의 통신과 serverLink와 GUIDE 프로세스의 통신은 IPC를 통해 각종 이벤트를 주고받는다. 다음 표 5, 표 6은 이러한 UDP 통신과 IPC를 통한 메시지 통신 시에 정의된 프로토콜을 정리한 표이다.

표 5

번호	프로세스	프로토콜 설명	통신 방법
10	SimWS→clientLink	MPU로부터 받은 데이터로 초기화	IPC
11	SimWS→clientLink	계통상황 저장 파일로 계통상황 초기화	IPC
12	SimWS→clientLink	계통상황을 파일로 저장	IPC
13	clientLink→SimWS	10, 11번 메시지의 성공과 실패	IPC
31	GUIDE→SimWS	훈련원이 로그인하면 훈련원 정보를 보냄	UDP, IPC
32	GUIDE→SimWS	훈련원이 조작하는 복구조작 정보를 보냄	UDP, IPC
33	OPC→SimWS	포인트 제어 정보	UDP, IPC
34	GUIDE→SimWS	훈련 완료	UDP, IPC
35	GUIDE→SimWS	훈련자 로그아웃	UDP, IPC
36	GUIDE→SimWS	세부 복구조작 정보	UDP, IPC
37	GUIDE→SimWS	기존 조작 결과 다운로드 요청	UDP, IPC
100	SimWS→GUIDE	교육 및 훈련 시작	UDP, IPC
101	SimWS→clientLink	훈련 종류 정보(개별/팀, 교육/훈련)	IPC
102	SimWS→GUIDE	기존 조작 결과를 GUIDE에게 송신	UDP, IPC
103	SimWS→GUIDE	기존 조작 결과를 GUIDE에게 송신 완료	UDP, IPC
104	SimWS→GUIDE	복구절차 처리 결과를 GUIDE에게 전송	UDP, IPC
105	SimWS→serverLink	공유메모리 초기화 완료시 공유메모리 다시 다운로드	UDP, IPC
106	SimWS→serverLInk	GUIDE 구동 메시지(포인트 제어 가능 여부)	UDP, IPC
120	GUIDE→OPC	복구절차 아이콘 선택	UDP, IPC
121	GUIDE→OPC	훈련 완료	UDP, IPC

표 6

번호	프로세스	프로토콜 설명	통신 방법
1	clientLink↔serverLink	최초 부팅시 보내는 클라이언트 등록 또는 말소	UDP
2	clientLink↔serverLink	클라이언트로부터의 Ack 신호를 접수	UDP
3	clientLink↔serverLink	클라이언트로부터의 제어요구를 받아서 통신프로그램에 전달	UDP
4	clientLink↔serverLink	클라이언트에서 발생한 시스템 이벤트를 받아서 인쇄	UDP
5	clientLink↔serverLink	하드카피 프린터를 사용 또는 해제하고자하는 요청 처리	UDP
6	clientLink↔serverLink	상태 정보를 얻어옴	UDP
7	clientLink↔serverLink	데이터 로거 프린터를 사용 또는 해제하고자하는 요청처리	UDP
8	clientLink↔serverLink	특정 세그먼트 주소의 값을 읽고 쓰기 위한 요청	UDP
9	clientLink↔serverLink	특정 편집기를 구동 또는 종료하고자하는 요청처리	UDP
10	clientLink↔serverLink	다운로드/업로드 요청처리	UDP
11	clientLink↔serverLink	각종 태그 조작에 대한 요구처리	UDP
12	clientLink↔serverLink	제어 상태 변경에 대한 요구처리	UDP
13	clientLink↔serverLink	OPC 로그인/로그아웃에 대한 메시지 요구처리	UDP
14	clientLink↔serverLink	편집기 구동/종료에 대한 세마포어와 타이머 초기화 요구처리	UDP
15	clientLink↔serverLink	포인트 데이터베이스의 각종 필드 변경에 대한 요구처리	UDP
16	clientLink↔serverLink	포인트 데이터베이스의 정보요청	UDP
17	clientLink↔serverLink	맵보드 테스트 요청	UDP
18	clientLink↔serverLink	환경 설정 파일이 업데이트됨을 알림	UDP
19	clientLink↔serverLink	clientLink가 살아있는지 검사	UDP
20	clientLink↔serverLink	백업 명령	UDP
21	clientLink↔serverLink	메모리 복사 명령	UDP
70	clientLink↔serverLink	클라이언트 요구에 대한 응답후, 변경되는 사항을 OPC에 재전송	UDP
71	clientLink↔serverLink	클라이언트에게 보내는 포인트 정보	UDP
72	clientLink↔serverLink	결과 메시지를 실행	UDP
73	clientLink↔serverLink	시간 동기화 메시지	UDP

도 12는 시뮬레이터의 교육 및 훈련 절차를 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

여기서 시뮬레이터는 기본적으로 운영 모드로 동작하여 MPU 역할을 수행한다(S10). 도 12에 도시된 바와 같이, 교육 및 훈련을 시작하기 위해서 강사는 MMI를 통해 교육/훈련 모드로 전환하고(S12), 시나리오를 선택한 후(S14) 훈련원의 로그인 여부를 체크하여(S16), 훈련원이 로그인하면 교육 및 훈련을시작한다(S18). 강사에 의해 선택된 시나리오에 따라 훈련원은 교육 및 훈련을 진행하고(S20), 시뮬레이터는 실시간으로 훈련원 조작과 계통제어를 모니터링하여 정답 여부가 포함된 정보를 강사 모니터링 화면에 표시한다(S22). 이 때, 강사조작반에서 복구완료여부를 1차적으로 판별하고(S24), 복구가 완료되지 않았을 경우에는 훈련원이 교육 및 훈련을 종료할 것인가를 2차적으로 판별하게 된다(S26). 한편, 단계 S24 및 단계 S26에서 복구 및 훈련이 종료될 경우에는 훈련원이 MMI를 통해 조작한 복구 내역에 대해 조작 내역 평가 화면이 자동으로 생성되어 조작 점수의 산출이 가능하고, 해당 정보는 데이터베이스에 저장된다. 조작 점수의 산출은 조작 내역의 정확성(70%), 조작에 소요된 시간(20%), 강사 평가(10%)의 비율로 계산되며, 환경설정을 통해 비율은 가변적으로 변경이 가능하다(S28). 교육 및 훈련이 종료되면, 강사조작반은 운영 모드로 전환되어 MPU 역할을 수행한다(S30).

도 12에서 나타낸 바와 같이 교육 및 훈련이 시작되면, 훈련원은 모의제어반에서 설정된 시나리오의 순서에 따라 복구조작을 수행하게 된다. 다음 표 7은 이러한 복구조작의 순서와 의미를 설명한다.

표 7

DB	주 복구	세부 복구	교육생 조치사항
A	고장인지	없음	확인버튼 선택
B	1차발생상황확인	동작설비, 조류, 이벤트 사항	확인버튼 선택
		동작 릴레이, 기타	확인버튼 선택
		CCTV 동영상	확인버튼 선택
C	소내전원확보	소내전원확보	단선결선도에서 포인트 제어후 확인버튼 선택
D	1차보고	1차발생상황 확인사항	자동 기록
D	1차보고	기타보고사항	기록, 확인버튼 선택
E	현장확인및 리세트(86)	해당현장	해당현장 선택
		해당설비	해당설비 선택
		Target(Lock out relay 포함)의 리셋 조작	계전기 패널에서 리셋 조작후 확인버튼 선택
F	무압기기 개방	과부하발생설비,무압기기 절체	단선결선도에서 포인트 제어후 확인버튼 선택
G	고장유형 파악	확인사항 + 조작내용	자동기록
G	고장유형 파악	고장유형란	기록후 확인버튼 선택
H	2차보고 및 복구지령 수령	확인사항 + 조작내용 + 고장유형	자동기록
H	2차보고 및 복구지령 수령	복구지령 수령	확인버튼 선택
I	복구조작	복구조작	단선결선도에서 포인트 제어후 확인버튼 선택
J	복구조작 완료보고	현재까지의 진행내용	자동기록
J	복구조작 완료보고	기타 필요한 사항	기록후 확인버튼 선택
K	고장설비 복구작업	고장설비 복구작업 시행 확인	확인버튼 선택
L	훈련종료	없음	확인버튼 선택

도 13 내지 도 27은 강사조작반에서의 시뮬레이터의 구현 결과를 나타낸 윈도우창을 나타낸 도면들이다.

실행된 clientLink.EXE는 다음 도 13과 같이 트레이 아이콘으로 등록되고, 강사는 확대 메뉴를 통해 다음 도 14와 같이 확대하여 현재 처리중인 작업을 확인할 수 있다. 다음 도 15는 실행된 SimWS.EXE의 최초 구동시 메뉴 부분을 확대한 것이다. 이 SimWS.EXE는 최초 구동시 운영모드로 동작하여 MPU 역할을 수행하고, 교육/훈련 모드로 전환되면 다음 도 16과 같이 교육 및 훈련 시나리오를 선택할 수 있게 된다. 교육 및 훈련을 실행한 화면은 다음 도 17과 같다. 교육 및 훈련이 진행되면 SimWS.EXE는 다음 도 18과 같이 교육/훈련 모니터링 화면으로 전환되어 훈련원의 상태를 감시할 수 있고, 훈련이 종료되면 자동으로 다음 도 19의 강사점수 화면이 출력된다. 또한, SimWS.EXE는 모의제어반 DB 편집 모드가 구현되어 있어 모의 고장 시나리오를 쉽게 편집 및 추가할 수 있다. 다음 도 20은 모의제어반 DB 편집 모드의 주화면이고, 다음 도 21은 시나리오를 편집 중인 시나리오 편집기를 나타낸다. 그리고, SimWS.EXE는 복구절차를 편집 및 추가할 수 있는 복구절차 편집기가 구현되었다. 다음 도 22는 복구절차 편집 주화면이고 도 23은 복구절차를 편집 중인 복구절차 편집기를 나타낸다. 한편, SimWS.EXE는 훈련자료의 저장 및 조회 기능을 가진 훈련관리일지 편집기를 내장하고 있으며, 다음 도 24, 도 25와 같이 훈련생 목록과 훈련 조작 내역을 보여준다. 이 SimWS.EXE에는 MPU로부터 데이터를 다운로드하는 것이 가능하고 다음 도 26, 도 27처럼 계통 상황 파일 저장과 초기화 기능이 구현하다.

도 28 내지 도 52는 모의제어반에서의 시뮬레이터의 구현 결과를 나타낸 윈도우창을 나타낸 도면들이다.

실행된 serverLink.EXE는 다음 도 28과 같이 트레이 아이콘으로 등록되고, 훈련원은 확대 메뉴를 통해 도 29와 같이 확대하여 현재 처리중인 작업을 확인할 수 있다. 다음 도 30은 OPC.EXE의 주 화면이다. 도 31은 교육 및 훈련이 실행되어 계통에 고장이 발생한 후의 OPC.EXE를 나타낸다. 다음 도 32는 정상 계통의 OPC.EXE를 확대한 것이고, 다음 도 33은 해당 단로기를 제어한 후의 계통 상황이변경되고, 그에 따른 조류의 변동을 나타내고 있는 OPC.EXE이다. 이후, GUIDE.EXE는 모의제어반에서 교육 및 훈련을 담당한다. 다음 도 34는 최초 구동된 GUIDE.EXE를 나타내고, 다음 도 35와 같이 훈련원 성명, 사번, 사업소명을 입력한 후 교육 및 훈련 메시지를 수신할 때까지 대기하게 된다. 다음 도 36은 고장을 인지하는 단계에서의 GUIDE.EXE를 나타내고, 다음 도 37은 동작설비, 조류, 이벤트 사항, 동작 릴레이 등을 확인하는 1차 발생상황 확인 단계에서의 GUIDE.EXE를 나타낸 것이다. 다음 도 38은 고장이 발생하는 설비에 대한 동영상을 확인하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타낸 것이고, 다음 도 39는 동작된 계전기를 확인하는 단계의 GUIDE.EXE이다. 다음 도 40은 무압기기를 개방하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타내고, 다음 도 41은 소내전원을 확보하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타낸 것이다. 다음 도 42는 1차 보고를 수행하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타내고, 다음 도 43은 고장 유형을 파악하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타내고 있다. 다음 도 44는 현장확인 및 리세트의 복구조작 중 해당 현장을 확인하는 단계의 GUIDE.EXE이고, 다음 도 45는 해당 현장 사진을 확인하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타낸 것이다. 다음 도 46은 현장확인 및 리세트중 해당 설비를 확인하는 단계의 GUIDE.EXE이고, 다음 도 47은 계전기의 리세트를 조작하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타내고 있다. 다음 도 48은 2차 보고 및 복구지령을 수령하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타내고 있고, 다음 도 49는 복구조작 완료보고를 수행하는 단계의 GUIDE.EXE이다. 다음 도 50, 도 51, 도 52는 복구조작을 수행하는 단계의 GUIDE.EXE, 고장설비를 복구하는 단계의 GUIDE.EXE, 훈련을 종료하는 단계의 GUIDE.EXE를 나타낸 것이다.

그러면 여기서, 시뮬레이터의 구동에 의해 교육 및 훈련이 이루어지는 과정에 대해 구체적으로 살펴보자.

본 실시예에서는 한 대의 Sim/WS와 두 대의 Sim/PC로 구성시켜 상기 Sim/WS 및 Sim/PC 네트워크 설정을 비롯한 여러 설정들을 입력한다.

먼저, Sim/WS는 최초로 프로그램 실행 이후에 로그인 과정에서 지정된 암호를 입력하면, 다음 도 53과 같은 화면이 나타난다. 도 53에서 보는 바와 같이 각 IP 주소나 포트 번호를 입력한다. 기본적으로 설정해야 하는 값은 다음과 같다.

㉠ 로컬 IP #1 : SimWS이 탑재되는 컴퓨터의 IP

㉡ 포트 : 5005

㉢ 멀티캐스트 IP : 224.0.0.0 ㉣ 포트 : 5007

㉤ SimPC1 IP : SimPC가 탑재되는 첫 번째 컴퓨터의 IP

㉥ SimPC2 IP : SimPC가 탑재되는 두 번째 컴퓨터의 IP

㉦ 포트 : 5006

㉧ 사업소 코드와 사업소 명

㉨ 평가점수 배점(조작시간, 조작횟수, 강사점수)

㉩ 오조작시 감점 점수

다음으로 Sim/PC는 환경설정 프로그램을 실행한 후, 아래의 도 54와 같이 각 IP 주소와 포트 번호를 입력한다.

㉠ OPC 번호 : Sim/PC #1이 탑재되면 1, Sim/PC #2가 탑재되면 2

㉡ 로컬 IP #1, #2 : 탑재된 Sim/PC의 IP

㉢ 포트 : 5006

㉣ MPU 서버 IP : SimWS이 탑재되는 컴퓨터의 IP

㉤ 포트 : 5005

㉥ 멀티캐스트 IP : 224.0.0.0

㉦ 포트 : 5007

시뮬레이터는 다음 표 8과 같이 모두 5개의 프로그램으로 구성된다.

표 8

컴퓨터 종류	프로그램 명	비 고
⑴ Sim/WS	① ClientLink	통신 프로그램
⑴ Sim/WS	② SimWS	교육/훈련을 위한 강사용 프로그램
⑵ Sim/PC	① ServerLink	통신 프로그램
	② GUIDE	교육/훈련을 위한 훈련원용 프로그램
	③ OPC	운용자콘솔 프로그램

시뮬레이터를 기동하기 위해서는 위의 프로그램들을 실행시켜야 하며, 다음과 같이 실행시킨다. 각 프로그램을 실행시키는 방법은 각 컴퓨터에서 환경설정 프로그램을 실행시키는 것과 같은 방법으로 실행시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 각 프로그램의 단축아이콘은 바탕화면에 복사하여 사용할 수도 있다.

먼저 Sim/WS에서는 다음과 같은 순서로 프로그램을 수행시킨다.

① ClientLink(클라이언트링크) 프로그램을 실행시킨다.

② SimWS 프로그램을 실행시킨다.

Sim/WS에서는 위의 두 프로그램을 순서대로 실행시키면 되며, 다음은 Sim/PC측의 프로그램을 실행시킨다. Sim/PC의 프로그램 중 GUIDE 프로그램은 별도로 실행시킬 필요 없이 교육/훈련이 시작되면 자동으로 실행된다. 따라서, 시뮬레이터를 기동하는데는 실행시키지 않는다. Sim/PC에서는 다음과 같은 순서로 프로그램을 실행시킨다.

① ServerLink(서버링크) 프로그램을 실행시킨다.

② OPC 프로그램을 실행시킨다.

위와 같은 절차를 통하여 4개의 프로그램을 모두 실행시킴으로써, 시뮬레이터를 기동시키게 된다.

이와 같이 시뮬레이터가 구동되게 되면, 교육/훈련이 시작되게 되는데,

강사가 SimWS 프로그램의 메뉴에서 [모드] 메뉴 내의 서브 메뉴인 [교육/훈련 모드]를 선택하여 실행할 수 있으며, 교육/훈련 모드가 실행될 때 나타나는 화면은 도 55와 같다. 강사는 시나리오의 종류 및 유형을 선택한 후, 교육/훈련하고자 하는 시나리오를 선택하게 된다. 강사는 위의 화면에서 수행하고자 하는 시나리오를 선택하여 이를 드래그시키게 되면 상기한 도 17과 같이 해당 시나리오가 화면에 나타나게 된다. 이 때, 전체 시나리오 중 훈련모드, 고급 난이도의 개별훈련용 시나리오를 선택하고 교육/훈련하고자 하는 시나리오를 선택하고, 또한, 팀훈련을 시키고자 할 때에는 훈련유형 선택에서 팀 훈련용을 선택한다. 교육/훈련 시나리오의 선택은 실행시키고자 하는 시나리오를 마우스로 드래그앤드롭(drag and drop)하여 [실행] 버튼 아래측에 내려놓음으로써 이루어진다.

이후, 강사가 [실행] 버튼을 클릭하면, 교육/훈련을 시작할 수 있다. 단, 주의할 점은 선택한 시나리오를 한번 클릭한 상태에서 [실행] 버튼을 클릭해야만 올바르게 실행시킬 수 있다. 또한, 강사는 [실행] 버튼을 클릭하기 전에 훈련원들이 Sim/PC에서 자동으로 실행되는 GUIDE 프로그램을 통해 로그인을 했는지 확인하여야 하며, 훈련원이 로그인하기 전에 [실행] 버튼을 클릭하면 경고메시지가 출력되게 된다.

여하튼, 시나리오가 올바르게 실행되면, 교육/훈련을 시작함을 알리는 확인창이 출력되고 본격적으로 교육 및 훈련이 시작된다. 교육/훈련이 시작되면, Sim/WS에서는 도 56과 같은 화면이 나타나 훈련원이 진행하는 교육/훈련절차를 확인하게 된다. 개별훈련의 경우, 도 56의 화면 하단에 위치한 다른 List(Scenario for Sim/PC #2)에 나타난 시나리오를 선택하고 목록 바로 위의 [실행] 버튼을 클릭하여 Sim/PC #2에서의 훈련을 시작할 수 있다.

한편, 교육/훈련 모드가 실행되면 Sim/PC에서는 GUIDE 프로그램이 자동으로 실행된다. 이와 같이 GUIDE 프로그램이 실행되면 훈련원은 강사가 교육/훈련을 시작시키기 전에 로그인을 해야 한다. 상기한 도 34 내지 도 36에 도시된 바와 같이, 훈련원은 로그인창이 나타나면, [Log In] 버튼을 클릭하여 로그인을 수행한다. 이 때, 훈련원이 로그인하지 않으면, 교육/훈련은 수행되지 않는다. [Log In] 버튼을 클릭하면 훈련원은 각각 성명, 사번, 사업소명을 입력한다. 성공적으로 로그인이수행되면, GUIDE 프로그램은 GUIDE 프로그램에 훈련원 정보가 입력된 것을 확인시켜 준다. 이와 동시에 GUIDE 프로그램은 훈련원 성명, 사번, 로그인 시간, 사업소 명을 데이터 베이스에 저장하고, 교육/훈련을 시작할 때까지 대기하게 된다.

강사로부터 교육/훈련이 시작되면, GUIDE 프로그램은 자동적으로 실행되며, 교육/훈련이 진행되는 각 단계에 필요한 화면들을 훈련원에게 보여준다. 이후, 교육/훈련의 첫 단계로서 훈련원은 OPC 프로그램에서 [알람이벤트(인지)]를 클릭함으로써 고장을 인지한 후, [확인] 버튼을 선택하면, 고장 인지 단계는 완료되고, 다음 단계인 1차 발생 상황 확인 단계로 교육/훈련은 진행된다. 이 때, 훈련원이 각 단계를 수행할 때마다 SimWS 프로그램은 도 56의 윈도우창을 통해 훈련원의 조작 및 인지 상황을 강사가 확인할 수 있도록 출력해준다.

훈련원은 고장인지 후 계속해서 다음 단계인 1차 발생 상황 확인 단계를 수행하게 된다. 훈련원은 도 37과 같이 출력된 화면에서 각각 동작된 차단기나 계전기들을 확인한 후, 옆의 체크 박스를 클릭하여 선택한다. 또한 OPC 상에 표시된 조류 값의 변동 사항을 확인한 후 마찬가지로 해당 체크 박스를 선택한다. 만약 기타 입력할 사항이 있는 경우, 기타 란에 입력한다. 이후, 훈련원이 하단의 [확인] 버튼을 선택하면, GUIDE 프로그램은 현장의 CCTV 화면을 보여준다. 훈련원은 CCTV 화면을 확인한 후, 확인 버튼을 클릭하여 다음 단계로 넘어간다.

다음으로 상기한 도 39에 도시된 바와 같이 보호반 모니터링 화면을 통해 현재 동작한 계전기의 LED 현황만을 확인하며, 다음 단계로 상기한 도 41 내지 도 43에 도시된 바와 같이 소내전원 확보 단계가 존재하는 경우 해당 란에 조작해야 할포인트 정보가 나타나면, 훈련원은 소내전원확보 포인트가 존재할 경우, 리스트에 나타난 각 포인트들을 OPC 상에서 제어한 후, 화면에서 [OPC 조작 확인] 버튼을 클릭한 후, [확인] 버튼을 클릭한다. 다음 과정으로 1차보고가 이루어지게 되는데, 기조작된 내용에는 훈련원이 확인한 사항, 조작한 사항, 기타 입력 사항들이 표시되며, 각각에 대한 시간들도 표현된다. 훈련원은 화면을 통해 각각의 내용들을 확인한 후, 기타 입력할 사항이 있으면, 기타 입력 난에 입력한다. 모든 보고 내용의 확인이 끝나면, 훈련원은 하단의 [확인] 버튼을 클릭하여 다음 단계로 진행한다.

다음 단계는 현장 확인 및 RESET 단계로서 훈련원은 실제 변전소 내를 순시하며 확인해야 할 것을 도 44와 같은 화면상으로 순시한다. GUIDE 프로그램은 도 44와 같은 화면을 제공하며, 훈련원은 순시해야 할 지역에 해당하는 아이콘을 클릭하여 각 지역을 확인한다. GUIDE 프로그램은 각 지역에 대한 실제 사진을 제공하며, 이는 각 해당 지역을 클릭할 때 나타난다. 실제 변전소의 배치와 동일하게 구성하였으며, 현장의 BAY, 현장제어동, M.TR 등으로 구분되어 확인할 수 있도록 되어있다. 훈련원은 확인해야 할 필요가 있는 지역을 도 44의 화면에 있는 버튼을 클릭하여 확인을 해야 하며, 각 버튼을 클릭하면 상기한 도 45와 같은 사진 및 동영상을 확인할 수 있다. 각 현장 중 M.TR, Sh.R 그리고 BAY과 같은 기기들의 경우에는 도 45와 같은 해당 사진들만 확인하게 되며, 확인 후 현장구역 화면으로 되돌아간다. 현장제어동의 경우, 상기한 도 46과 같은 기기배치도가 나타나게 된다. 도 46의 화면에서 보이는 바와 같이 확인이 필요한 계전기 PANEL의 경우 [확인필요]라는 아이콘이 존재하며 동작하지 않은 PANEL의 경우 [확인불필요]라는 아이콘이 존재한다. 만약 [확인불필요] 아이콘을 클릭한 경우에는 경고 메시지가 나타난다. 확인이 필요한 [확인필요] 아이콘을 클릭한 경우에는 상기한 도 47과 같은 해당 PANEL의 화면이 나타난다. 훈련원은 도 47과 같은 화면이 나타나게 되면, LCD 화면에 나타난 각 포인트를 확인한 후, 왼쪽의 체크박스에 체크 표시를 한다. 계전기 PANEL이 나타난 경우, 각각을 확인한 후 마지막으로 하단의 [확인] 버튼을 클릭한다. 이때 해당 PANEL 화면은 닫히고, 다시 상기 도 46의 기기배치도 화면이 나타난다. 상기 기기배치도 화면에서 확인이 필요한 모든 기기의 확인을 완료한 후, 도 46 화면의 하단에 있는 [확인] 버튼을 클릭하면, 현장확인 및 RESET 화면(도 44)으로 되돌아간다. 마찬가지로 모든 현장을 다 확인한 후, 도 44의 화면에서 [확인] 버튼을 클릭하면 다음 단계인 무압기기 개방 단계로 진행한다. 상기한 도 40에 도시된 바와 같이, 조작해야 할 무압기기가 존재하는 경우에 조작해야 할 포인트 정보가 나타난다. 이후, 훈련원은 무압기기 개방 포인트를 OPC 화면상에서 모두 조작한 후, 화면에서 [OPC 조작 확인] 버튼을 클릭한다. 확인 단계가 끝나면 [확인] 버튼을 클릭하여 다음 단계로 넘어간다.

다음 단계는 고장유형 파악 단계로서 훈련원은 기존의 보고사항, 조작사항들을 확인한 후, 해당 고장에 대한 고장유형을 파악하여 입력란에 입력한다. 상기한 도 42 또는 도 43은 고장유형 파악 단계에 대한 화면으로, 기존에 훈련원이 확인한 사항과 조작한 사항들이 모두 훈련원 조작 결과란에 출력되며, 고장 유형을 입력할 수 있는 난이 존재한다. 이 난에 고장 유형을 간단하게 입력한 후, 하단의 [확인] 버튼을 클릭하면, 다음 단계로 진행하게 된다. 다음 단계는 2차 보고 및 복구지령수령으로 2차 보고 사항이 상기한 도 48과 같이 출력된다. 훈련원은 2차 보고 사항을 확인한 후, 기타 입력할 사항이 있으면, 기타 입력 란에 입력한 후 하단의 확인 버튼을 클릭한다. [확인] 버튼을 클릭하면, 훈련원은 실제 복구조작을 할 수 있으며, GUIDE 프로그램은 훈련원에게 조작해야 할 포인트 정보를 알려준다. 복구 조작 포인트는 훈련원에게 한 포인트씩 알려주며, 조작해야 할 포인트의 인덱스 번호와 포인트의 설명, 그리고 조작해야 할 상태의 정보가 나타난다. 훈련원은 위 정보를 확인한 후, OPC의 화면상에서 조작을 수행한 후, 화면에서 [다음] 버튼을 클릭한다. 계속 조작해야 할 포인트가 존재하면, 순차적으로 출력되며, 모든 조작이 다 완료된 경우, 다음 도 49가 나타나 복구 조작 완료 보고를 수행하게 된다.

본 화면에서는 현재까지 수행된 정보들이 나타나 있으며, 기타 특이사항을 입력할 수 있는 난이 마련되어 있다. 각 항목을 모두 확인한 후 도 49 화면의 하단에 있는 [확인] 버튼을 클릭하면, GUIDE 프로그램은 다음 단계로 전환된다. 복구절차에 따라 고장설비(예를 들면, B/F(Breaker Failure) 고장)를 수리하는 단계가 존재하는 경우, 다음 확인창이 나타난다. 이후, 모든 훈련이 종료될 경우에 종료메시지가 나타나 이에 [확인] 버튼을 클릭하면, 훈련은 종료되고 GUIDE 프로그램은 최초 로그인 화면으로 돌아가 대기상태로 존재하게 된다.

Sim/PC에서 훈련원이 훈련을 종료하면, SimWS 프로그램은 현재까지의 훈련원 조작 사항들을 DB에 저장하고, 강사가 총평을 내릴 수 있는 상기한 도 19와 같은 화면을 제공한다. 다음 화면은 강사가 총평을 입력하고, 강사 점수를 선택하는 화면이다. 조작시간과 조작횟수 등에 대한 점수는 자동적으로 계산되며, 도 19의 화면에서 강사는 총평을 기록하고 풀다운메뉴로 구현된 점수를 선택하여 강사점수를 부여한다. 이렇게 부여된 점수는 모두 합산하여 총득점란에 기록된다. 강사는 강사 이름 난에 이름을 기록한 후, [확인] 버튼을 클릭하면, 훈련은 최종 종료되며, 훈련에 관련된 모든 정보는 DB에 저장된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템 및 이의 운용방법은, 기존의 복구절차를 단순히 텍스트로서 습득하는 방식을 벗어나 전력 계통에서의 고장을 실제와 같이 구현하고 복구하는 방식을 실제 현장에서 복구하는 것과 유사하게 구현하였다. 가상현실이나 전문가 시스템을 도입하여 시뮬레이터를 구현한다면, 실제 시스템과 더욱 유사한 시뮬레이터가 될 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims

CCU, MPU, OPC, DIU, 시뮬레이터를 포함하여 이루어진 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템에 있어서,

전력계통의 현장 기기를 감시하여 현장에서의 고장에 관련한 데이터를 송신하고, 전송된 운용자의 지령을 수신하는 CCU;

상기 CCU에서 전송된 현장 기기의 상태를 OPC에 전달하고, 운용자의 지령을 CCU에 전달하며, MPU측의 공유메모리의 데이터를 시뮬레이터 쪽으로 전달하는 simServer를 마련하고, 시뮬레이터의 SimWS 요구에 따라 해당되는 공유메모리의 데이터를 네트워크을 통해 전송하는 MPU;

상기 MPU를 통해 전송된 현장 기기의 상태를 화면상에서 확인하고, 운용자의 화면조작을 통한 지령을 받아 상기 MPU에 전달하는 OPC; 및

상기 MPU, OPC 및 CCU에서 필요한 임의의 데이터를 편집하고 입력하는 DIU;로 이루어진 변전소 감시제어반: 및

훈련원에게 각종 교육 및 훈련 상황을 부여하고 훈련원의 제어를 처리해줄 수 있도록, 상기 MPU와 네트워크로 연결되어 필요한 데이터를 취득하며, 수신된 데이터를 로컬 데이터베이스에 저장하는 SimWS를 마련하고, 계통의 데이터를 읽어서 변전소 전체의 조류를 계산하는 조류계산 프로그램을 탑재시키고, 공유메모리를 업데이트시켜 계통의 변화를 변전소 현장과 동일하게 체험할 수 있도록 해 주는 clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시키는 강사조작반;

강사에 의해 선택된 모의고장 시나리오를 clientLink를 통해 전송받는 serverLink와, 계통에 대한 감시 및 제어의 기능을 수행하는 프로세스인 OPC와, 교육 및 훈련에 필요한 임의의 작업을 수행하는 GUIDE로 구성하여 실제 현장에서 사용되는 감시제어반과 동일하게 구현되며, 소프트웨어적으로 모의고장을 발생시키고, MPU로부터 다운로드한 데이터를 모의반 데이터베이스에 저장하는 모의제어반; 및

감시, 제어 및 측정과 관련된 데이터를 저장하며, ind_point, ana_point, cal_point, rtu_point 테이블로 구축된 모의반 데이터베이스와, 훈련에 관계되는 정보를 저장하며, scenario, resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블로 구축된 훈련 데이터베이스와, 훈련결과를 저장하며, trainee, train_result, subicon_result 테이블로 구축된 훈련결과 데이터베이스를 포함하는 데이터베이스;로 이루어진 시뮬레이터:

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 훈련 데이터베이스는,

상기 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 각각의 데이터베이스를 scenario 데이터베이스와 분리하여 구성하고, 이 시나리오 데이터베이스에는 resto_p, ann_p, fault_p, analog_p, relay_p 테이블을 갖는 데이터베이스가 각각 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 데이터베이스에는,

모선 테이블, 선로 테이블, 변압기 테이블, Sh.R 테이블, 차단기 테이블, 단로기 테이블, 차단기 그룹 테이블, Bus-Tie CB 테이블, 탭(tap)비 테이블로 구성된 조류계산에 관련된 데이터베이스가 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템.
CCU, MPU, OPC, DIU로 이루어진 변전소 감시제어반:

SimWS를 마련하고, 조류계산 프로그램을 탑재시키고, clientLink에게 이벤트 메시지를 전달하며, clientLink는 수신된 데이터를 사용하여 공유메모리를 생성시키는 강사조작반과;, 모의고장 시나리오를 clientLink를 통해 전송받는 serverLink와, OPC 및 GUIDE로 구성하여 감시제어반과 동일하게 구현되는 모의제어반; 및 데이터베이스;로 이루어진 시뮬레이터:

를 포함하여 이루어진 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법에 있어서,

ClientLink 프로그램 및 SimWS 프로그램을 실행시키고, ServerLink 프로그램 및 OPC 프로그램을 실행시켜 시뮬레이터를 구동시키는 제1 단계;

SimWS에서 교육 및 훈련시 교육/훈련 모드로 전환시키는 제2 단계;

상기 데이터베이스로부터 시나리오의 종류 및 유형을 선택한 후, 교육/훈련하고자 하는 시나리오를 선택하는 제3 단계;

상기 GUIDE 프로그램을 통해 훈련원이 로그인여부를 확인하는 제4 단계;

상기 훈련원 로그인시 교육 및 훈련이 시작되고, 교육 및 훈련을 진행되는 상태에서 실시간으로 훈련원 조작과 계통제어를 모니터링하여 정답 여부가 포함된 정보를 강사조작반으로 제공하는 제5 단계;

상기 강사조작반에서 복구완료여부를 1차적으로 판별하여, 복구가 완료되지 않았을 경우에는 훈련원이 교육 및 훈련을 종료할 것인가를 2차적으로 판별하는 제6 단계;

상기 복구완료가 종료될 경우에는 복구내역에 대해 조작내역 평가화면이 자동으로 생성되어 조작 점수의 산출이 디스플레이되는 제7 단계;

상기 조작관련 데이터를 데이터베이스에 저장시키는 제8 단계; 및

상기 교육/훈련 모드를 종료시키면, 강사조작반은 운영 모드로 전환되어 MPU 역할을 수행하기 위해 리턴하는 제9 단계;

를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제7 단계의 조작 점수의 산출은 조작 내역의 정확성, 조작에 소요된 시간, 및 강사 평가에 각각 임의의 비율을 적용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의운용방법.
제 4 항에 있어서, 상기 데이터베이스의 설계는,

사용자의 요구로부터 데이터베이스의 구조를 도출하기 위해 데이터 중심, 처리 중심, 작업 또는 프로세스의 관점과 그들 사이의 정보 흐름의 관점에서 설계하고, 해당 응용에서 사용되는 데이터를 파악하고 용도를 결정하는 요구사항 수집 및 분석 단계;

계속적인 관심의 대상이 되는 것, 다른 개체와 구별될 수 있는 유일한 특성이 있는 것, 중복성이 배제된 것, 데이터를 저장할 수 있는 것을 기준으로 선정된, 독립적으로 존재하는 기본적인 대상인 개체-관계형 모델로 개념적 스키마를 이용하는 개념적 데이터베이스 설계단계;

DBMS 소프트웨어에 의해 처리 처리될 수 있는 데이터베이스 구조를 기술한 논리적 스키마를 이용하고, 상기 개념적 데이터베이스 설계 단계에서 정의한 개체-관계 다이어그램에 따라 데이터베이스 개체들을 테이블로 표현하는 논리적 데이터베이스 설계단계; 및

상기 개념적 데이터베이스 설계에서 정의한 개체-관계 다이어그램과, 상기 논리적 데이터베이스 설계에서 정의한 테이블을 사용하여 각각을 연결시키고 보조 기억장치에 데이터베이스를 구현하는 물리적 데이터베이스 설계단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제5 단계에서, clientLink.EXE는 조류계산 프로그램을 실행시켜 강사가 교육 및 훈련을 시작하거나 모의제어반에서 훈련원이 계통을 제어할 경우에 조류계산 프로그램은 실시간으로 계통의 조류를 계산하여 모의제어반에 계통의 조류가 변동되었음을 알리는 메시지를 강사조작반으로 보내는 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법.
제 4 항에 있어서, 상기 제5 단계는,

보호반 모니터링 화면을 통해 현재 동작한 계전기의 LED 현황을 확인하는 단계;

소내전원 확보 단계가 존재하는 경우 해당 란에 조작해야 할 포인트 정보가 나타나면, 훈련원은 소내전원확보 포인트가 존재할 경우, 리스트에 나타난 각 포인트들을 OPC 상에서 제어한 후, 1차보고가 이루어지는 단계;

실제 변전소 내를 순시하며 확인해야 할 기능을 훈련원은 화면상을 통해 GUIDE 프로그램에 의해 실행된 해당 지역을 확인하고 RESET시키는 단계; 및

조작해야 할 포인트에 대한 정보가 나타난 해당 포인트에 대해 무압기기를 개방시키는 단계;

로 이루어진 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법.
제 8 항에 있어서, 해당 지역 확인하는 과정에서 GUIDE 프로그램에 의해 고장 현장의 화면을 동영상으로 모의제어반에 디스플레이시키는 것을 특징으로 하는 GUI와 데이터베이스를 이용한 전력계통 모의고장발생시스템의 운용방법.