KR200379364Y1 - 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신모듈 장치 - Google Patents

디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신모듈 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치에 관한 것으로, 종래 디지털 보호 계전기는 미디어에 따라 통신 보드를 교체하여 구성하고, 각각의 미디어에 하나의 통신 보드를 대응시켜 관리하므로 관리 대상이 되는 보드의 수가 증가하는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 감안한 본 고안은 미디어로 구분되는 통신 선로를 이중화 구성하여 통신 모듈의 이중화를 제어하는 통신 제어부와; 2개의 버스에 의해 통신 제어부에 연결되고, 각각 하나의 통신 선로에 대해 데이터 링크 계층에서의 통신 데이터를 처리하는 제1,2이더넷 컨트롤러와; 미디어에 따라 다른 송수신 방법을 사용하는 통신 모듈을 연결하는 제1,2커넥터로 구성되어 통신 모듈의 공용 부분을 통합 구성하고 미디어에 따른 구별 부분을 부속 보드로 구성하여 미디어 형태에 맞게 전기 신호, 광신호를 송수신함으로써 공용 보드를 사용하여 중복 부품의 사용을 피하고, 미디어 형태에 대응한 부속 보드를 연결하여 현장 상황에 빠르게 대응하는 효과가 있다.

Description

디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치{COMMUNICATION MODULE DEVICE WITH LINE REDUNDANT FUNCTION IN DIGITAL PROTECTION RELAY}
본 고안은 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치에 관한 것으로, 특히 통신 모듈의 공용 부분을 통합 구성하고 미디어에 따른 구별 부분을 부속 보드로 구성하여 통신 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있게 한 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치에 관한 것이다.
디지털 보호 계전기는 전기량과 고장 정보를 디지털화하고 통신 선로를 통해 디지털 값을 원격 감시반에서 확인하고 필요시에 계전기를 제어한다.
현장에 설치된 계전기의 기능이 복잡해짐에 따라 관련 데이터량이 증가하고, 중요한 설비일 경우 빠른 고장 판단을 필요로 한다. 따라서 디지털 보호 계전기는 고속, 대용량의 통신데이터를 처리해야 하므로 이더넷 기반의 TCP/IP 프로토콜을 도입하여 통신 선로를 구성한다.
이더넷 기반의 통신 케이블에는 트위스트 페어(TP) 케이블과 광 케이블이 있고, 통신 케이블이 다르면 해당 신호를 송수신하는 트랜시버의 종류, 통신 모듈, 통신 케이블을 연결하는 커넥터의 형태가 다르다. 종래 디지털 보호 계전기는 지원하는 미디어에 따라 통신 모듈을 다르게 제작하고 내부 장착하여 단일망으로 구성한다.
도 1은 종래 디지털 보호 계전기에서 RJ45 커넥터를 구비하는 통신 모듈의 구성을 보인 블록도이다. RJ45 커넥터(15)를 통해 전달된 통신 신호는 10/100 BASE-T 트랜시버(14)와 물리층 프로토콜 칩(13)을 거쳐 부호화되고 이더넷 컨트롤러(12)에 전달되고 TCP/IP 프로토콜 형태로 중앙 처리 장치(11)에 전달된다. 중앙 처리 장치(11)는 프로토콜을 해석하여 해당 요구 사항에 맞는 데이터를 이더넷 컨트롤러(12), 물리층 프로토콜 칩(13), 트랜시버(14), RJ45 커넥터(15)를 통해 원격 감시반에 응답한다. 이때, 물리층 프로토콜 칩과 통신 케이블 사이의 미디어는 트위스트 페어로 10/100 BASE-T 규격을 지원하고, 통신 라인을 하나만 연결하여 단일망을 구성한다.
도 2는 종래 디지털 보호 계전기에서 광커넥터를 구비하는 통신 모듈의 구성을 보인 블록도이다. 광 커넥터(25)를 통해 전달된 통신 신호는 100FX 광 트랜시버(24)를 거쳐 광신호가 전기 신호로 변환되고 광 물리층 프로토콜 칩(23), 이더넷 컨트롤러(22), 중앙 처리 장치(21)로 요청 프로토콜이 전달되고, 응답 프로토콜은 중앙 처리 장치(21), 이더넷 컨트롤러(22), 물리층 프로토콜 칩(23), 광 트랜시버(24), 광 커넥터(25)를 통해 상위 감시반으로 전달된다. 이때, 물리층 프로토콜 칩과 광케이블 사이의 미디어는 광케이블로 통신 라인을 하나만 연결하여 단일망을 구성한다.ㅇ
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 있어서, 디지털 보호 계전기는 미디어에 따라 통신 보드를 교체하여 구성하고, 각각의 미디어에 하나의 통신 보드를 대응시켜 관리하므로 관리 대상이 되는 보드의 수가 증가하는 문제점이 있다.
또한, 통신 선로를 단일망으로 구성하므로 통신 선로에 이상이 발생할 경우 선로 복구 전까지 통신 불능 상태에 놓이게 되어 시스템 관리에 어려움이 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 고안은 상기와 같은 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 통신 모듈의 공용 부분을 통합 구성하고 미디어에 따른 구별 부분을 부속 보드로 구성하여 미디어 형태에 맞게 전기 신호, 광신호를 송수신하여 통신 모듈의 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 미디어로 구분되는 통신 선로를 이중화 구성하여 통신 모듈의 이중화를 제어하는 통신 제어부와; 2개의 버스에 의해 통신 제어부에 연결되고, 각각 하나의 통신 선로에 대해 데이터 링크 계층에서의 통신 데이터를 처리하는 제1,2이더넷 컨트롤러와; 미디어에 따라 다른 송수신 방법을 사용하는 통신 모듈을 연결하는 제1,2커넥터로 구성한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 고안에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 롬(32)에 기록된 프로그램을 램(33)에 로딩하여 통신 모듈의 이중화를 제어하는 통신 제어부(31)와; 2개의 버스에 의해 통신 제어부(31)에 연결되고, 각각 하나의 통신 선로에 대해 데이터 링크 계층에서의 통신 데이터를 처리하는 제1,2이더넷 컨트롤러(34, 35)와; 미디어에 따라 다른 송수신 방법을 사용하는 통신 모듈을 연결하는 제1,2커넥터(36, 37)로 구성된다.
제1,2커넥터(36, 37)는 미디어(전기 신호, 광신호)에 따라 다른 송수신 방법을 사용하는 통신 모듈을 연결하고, 제1,2이더넷 컨트롤러(34, 35)는 제1,2커넥터(36, 37)에 연결된 통신 모듈과 이더넷 통신하고, 통신 제어부(31)는 연결된 통신 모듈을 이중화하여 통신 선로 고장에 대비한다.
통신 제어부(31)는 롬(32)에 기록된 프로그램을 램(33)에 로딩하여 통신 모듈의 이중화를 시작한다. 이더넷 컨트롤러(34, 35)는 2개의 버스에 의해 통신 제어부(31)에 연결되고, 각각 하나의 통신 선로에 대해 데이터 링크 계층에서의 통신 데이터를 처리한다. 이더넷 컨트롤러(34, 35)는 상위 감시반과 TCP/IP 기반의 프로토콜로 통신할 때 TCP/IP 계층과 물리 계층 사이에서 데이터를 전달하는 동작을 수행한다.
도 4는 도 3의 커넥터에 연결되는 RJ45 커넥터를 구비하는 TP 부속 보드의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 물리층 프로토콜 칩으로 전달하는 커넥터(41)와; 10/100 BASE-T 규격을 지원하고 물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하는 물리층 프로토콜 칩(42)과; 부호화된 데이터를 이더넷 신호로 변환하여 송수신하는 트랜시버(43)와; 10/100 BASE-T 규격을 준수하는 RJ45 케이블을 연결하여 이더넷 신호를 외부로 전달하는 RJ45 커넥터(44)로 구성된다.
TP 부속 보드는 제1,2보드로 구분되어 통신 모듈 장치와 연결되어 통신 선로를 이중화한다. 각 TP 부속 보드는 이더넷 신호를 수신하여 부호화된 데이터를 처리하여 TCP/IP 계층으로 전달하고, TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층에서 부호화 처리하고 이더넷 신호로 변환하여 외부로 전달한다.
커넥터(41)는 통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 물리층 프로토콜 칩(42)으로 전달하고, 물리층 프로토콜 칩(42)은 10/100 BASE-T 규격을 지원하고 물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하고, 트랜시버(43)는 부호화된 데이터를 이더넷 신호로 변환하여 송수신하고, RJ45 커넥터(44)는 10/100 BASE-T 규격을 준수하는 RJ45 케이블을 연결하여 이더넷 신호를 외부로 전달한다. 다운 경로와 업 경로는 신호 전달 방향이 다를 뿐 각 계층은 전달 방향에 따라 신호 변환, 데이터 처리를 수행한다.
이중화 구성은 통신 모듈 장치의 제1,2커넥터에 TP 부속 보드를 하나씩 결합하여 완성된다.
도 5는 도 3의 커넥터에 연결되는 광 커넥터를 구비하는 광 부속 보드의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시된 바와 같이 통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 광물리층 프로토콜 칩으로 전달하는 커넥터(61)와; 물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하는 광물리층 프로토콜 칩(62)과; 부호화된 데이터를 광 신호로 변환하는 광 트랜시버(63)와; 광 케이블을 연결하여 광 신호를 외부로 전달하는 광 커넥터(64)로 구성된다.
광 부속 보드(60, 70)는 제1,2보드로 구분되어 통신 모듈 장치와 연결되어 통신 선로를 이중화한다. 각 광 부속 보드(60, 70)는 광 신호를 수신하여 전기 신호로 변환하고 부호화된 데이터를 처리하여 TCP/IP 계층으로 전달하고, TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층에서 부호화 처리하고 전기 신호를 광 신호로 변환하여 외부로 전달한다.
커넥터(61)는 통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 광물리층 프로토콜 칩(62)으로 전달하고, 광물리층 프로토콜 칩(62)은 물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하고, 광 트랜시버(63)는 부호화된 데이터를 광 신호로 변환하고, 광 커넥터(64)는 광 케이블을 연결하여 광 신호를 외부로 전달한다. 다운 경로와 업 경로는 신호 전달 방향이 다를 뿐 각 계층은 전달 방향에 따라 신호 변환, 데이터 처리를 수행한다.
도 6은 본 고안의 통신 모듈을 이용하여 통신 라인을 이중화한 시스템 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 주 포트, 보조 포트에 제1,2허브를 연결하여 통신 선로를 이중화하는 통신 보드(81)와; 랜의 전송로를 중계하는 제1,2허브(82, 83)와; 제1,2허브(82, 83)에 연결된 이더넷 케이블(84, 85)과; 이더넷 케이블(84, 85)에 연결되는 제1,2클라이언트(86, 87)로 구성된다.
통신 모듈 장치의 제1커넥터(IP 주소: 165.244.146.210, 서브넷 마스크: 255.255.255.0)는 제1허브(82)를 거쳐 제1클라이언트(165.244.146.xxx)(86)와 연결되고, 제2커넥터(IP 주소: 165.244.147.220, 서브넷 마스크: 255.255.255.0)는 제2허브(83)를 거쳐 제2클라이언트(165.244.147.xxx)(87)와 연결된다.
통신 모듈 장치에서 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈을 초기화하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
통신 모듈 장치는 10/100 BASE-T 규격과 100BASE-FX 규격을 지원하고, 10/100 BASE-T 규격은 선로 상태에 따라 10BASE-T HALF duplex, 10BASE FULL duplex, 100BASE-T HALF duplex, 100BASE-T FULL duplex 등의 4 가지 중 하나의 설정을 갖는다. 즉 속도에서 10Mbps 혹은 100Mbps, 전송 방식에서 반이중방식, 전이중방식이 통신 모듈 초기화 시에 선로상태에 따라서 자동으로 결정되는데 이를 Auto-negotiation(자동 협상) 기능이라고 한다.
주 포트와 보조 포트를 각각의 통신 라인에 연결할 경우 통신 모듈 장치는 통신 모듈의 부팅 시에 주 포트와 보조 포트에 통신 케이블이 연결되어 있으면, 각각의 포트에서 자동 협상 기능을 활성화하여 해당 선로에 맞게 통신 설정한다.
만약 현장에 따라 주 포트에만 통신 케이블이 연결될 경우 통신 모듈 장치는 주 포트의 자동 협상에 따른 통신 설정 결과를 보조 포트의 통신 설정에 그대로 반영한다. 즉, 통신 모듈 장치는 초기화 시에 보조 포트의 경우 타임아웃을 두어 일정 시간 안에 자동 협상이 안 되면, 주 포트의 통신 설정 결과를 보조 포트에 승계한다.
통신 모듈 장치는 통신 선로의 상태를 상시 감시하여 이상 발생 여부에 따라 링크 실패에 해당하는 포트의 상태 감시 LED를 온/오프하여 통신 라인의 상태가 정상인지 비정상인지를 표시한다.
TCP/IP 기반의 프로토콜에서는 상위 감시반과 통신 모듈 사이에 연결이 성공해야 정상적인 통신이 가능하지만 연결을 맺은 상위 감시반에 문제가 발생하여 정상적으로 연결이 종료되지 않는 경우에는 통신 모듈 장치는 스스로 연결을 끊고, 연결 대기 상태에 놓여야 한다.
통신 모듈 장치는 이러한 상황을 대비하여 연결이 맺어진 후부터 타임아웃을 두어 주어진 시간 동안 통신이 되지 않을 경우에 연결을 끊고 대기 상태로 전환한다. 여기서, 통신 모듈 장치는 현장 상황에 맞게 타임아웃을 조정하여 통신 연결, 통신 실패, 대기 상태 전환의 동작 사이클을 최적화한다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안은 통신 모듈의 공용 부분을 통합 구성하고 미디어에 따른 구별 부분을 부속 보드로 구성하여 미디어 형태에 맞게 전기 신호, 광신호를 송수신함으로써 공용 보드를 사용하여 중복 부품의 사용을 피하고, 미디어 형태에 대응한 부속 보드를 연결하여 현장 상황에 빠르게 대응하는 효과가 있다.
또한, 통신 메인 보드에 이더넷 컨트롤러를 2개 실장하고, 부속 보드 연결용 커넥터를 2개 실장하여 미디어에 따라 부속 보드를 2개 장착하여 통신 선로를 이중화 구성함으로써 주 통신 선로에 이상이 발생할 경우 보조 통신 선로로 교체하여 중단 없이 상위 감시반과 통신하여 통신 안정성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 디지털 보호 계전기에서 RJ45 커넥터를 구비하는 통신 모듈의 구성을 보인 블록도.
도 2는 종래 디지털 보호 계전기에서 광커넥터를 구비하는 통신 모듈의 구성을 보인 블록도.
도 3은 본 고안의 실시 예에 따른 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치의 구성을 보인 블록도.
도 4는 도 3의 커넥터에 연결되는 RJ45 커넥터를 구비하는 TP 부속 보드의 구성을 보인 블록도.
도 5는 도 3의 커넥터에 연결되는 광 커넥터를 구비하는 광 부속 보드의 구성을 보인 블록도.
도 6은 본 고안의 통신 모듈을 이용하여 통신 라인을 이중화한 시스템 구성을 보인 예시도.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
31 : 통신 제어부 34 : 제1이더넷 컨트롤러
35 : 제2이더넷 컨트롤러 36 : 제1커넥터
37 : 제2커넥터

Claims (4)

  1. 미디어로 구분되는 통신 선로를 이중화 구성하여 통신 모듈의 이중화를 제어하는 통신 제어부와;
    2개의 버스에 의해 통신 제어부에 연결되고, 각각 하나의 통신 선로에 대해 데이터 링크 계층에서의 통신 데이터를 처리하는 제1,2이더넷 컨트롤러와;
    미디어에 따라 다른 송수신 방법을 사용하는 통신 모듈을 연결하는 제1,2커넥터로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1,2커넥터에 연결되는 TP 부속 보드는
    통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 물리층 프로토콜 칩으로 전달하는 커넥터와;
    10/100 BASE-T 규격을 지원하고 물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하는 물리층 프로토콜 칩과;
    부호화된 데이터를 이더넷 신호로 변환하여 송수신하는 트랜시버와;
    10/100 BASE-T 규격을 준수하는 RJ45 케이블을 연결하여 이더넷 신호를 외부로 전달하는 RJ45 커넥터로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1,2커넥터에 연결되는 광 부속 보드는
    통신 모듈 장치의 커넥터와 연결하여 TCP/IP 계층의 데이터를 물리 계층의 광물리층 프로토콜 칩으로 전달하는 커넥터와;
    물리 계층에서 부호화된 데이터를 처리하는 광물리층 프로토콜 칩과;
    부호화된 데이터를 광 신호로 변환하는 광 트랜시버와;
    광 케이블을 연결하여 광 신호를 외부로 전달하는 광 커넥터로 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 통신 제어부는
    초기화 시에 보조 포트의 경우 타임아웃을 두어 일정 시간 안에 자동 협상이 안 되면, 주 포트의 통신 설정 결과를 보조 포트에 승계하고,
    통신 선로의 상태를 상시 감시하여 이상 발생 여부에 따라 링크 실패에 해당하는 포트의 상태 감시 LED를 온/오프하여 통신 라인의 상태가 정상인지 비정상인지를 표시하고,
    통신 연결이 맺어진 후부터 타임아웃을 두어 주어진 시간 동안 통신이 되지 않을 경우에 연결을 끊고 대기 상태로 전환하게 구성된 것을 특징으로 하는 디지털 보호 계전기의 선로 이중화 기능을 갖는 통신 모듈 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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