KR20080100295A - 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조 - Google Patents

변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조 Download PDF

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KR20080100295A
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이진
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Abstract

본 발명은 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조에 관한 것으로서, 특히 기존 변전소가 표준으로 채택하고 있는 DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하며, 변전소의 변압기, 차단기(GIS: Gas Insulation Switchear)와 연결되는 DNP 3.0 서버 및 DNP 3.0 클라이언트와, 변전소 자동화를 위해 표준으로 채택되고 있는 IEC 61850 통신 프로토콜로 통신하며, COM 기반으로 구성하여 다수의 IED와 통신하여 IED정보를 수집하는 IEC 61850 MMS 모듈 및 IEC 61850 GOOSE 모듈과, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득한 정보를 서로 연결시켜주는 공유메모리; 로 구성하므로서, 변전소 자동화를 구현할때 게이트웨이가 기존의 DNP 3.0 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛과 IEC 61850 MMS 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛을 모두 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있게되므로 COM 인터페이스 구현방법 만으로도 충분히 변전소 자동화 시스템을 구현할 수 있도록 한 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조에 관한 것이다.
게이트웨이, 변전소 자동화, IED, DNP 3.0 프로토콜, IEC 61850 MMS 프로토콜,

Description

변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조{Gateway structure}
도 1 은 종래 변전소 자동화 시스템을 보인 도면.
도 2 는 변전소 자동화 시스템에 사용되는 다양한 통신 프로토콜 스택구조를 보인 표.
도 3 은 본 발명의 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조를 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 게이트웨이와 SCADA System 간의 통신구조를 보인 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 게이트웨이, 11: DNP 3.0 서버,
12: DNP 3.0 클라이언트, 13: MODBUS 모듈,
14: IEC 61850 MMS 모듈, 15: IEC 61850 GOOSE 모듈,
16: OPC 서버, 17: 공유메모리,
20: COM 인터페이스, 21: SCADA,
본 발명은 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조에 관한 것으로서, 특히 변 전소 자동화를 구현할때 게이트웨이가 기존의 DNP 3.0 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛과 IEC 61850 MMS 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛을 모두 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있게되므로 COM 인터페이스 구현방법 만으로도 충분히 변전소 자동화 시스템을 구현할 수 있도록 한 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조에 관한 것이다.
일반적으로 수용가측의 변전소는 변압기를 이용하여 송전측 고전압을 배전측 저압으로 변환하는 역할을 한다. 이러한 변전소에는 용량이 같은 다수의 변압기가 사용되며, 전기의 수요에 따라 변압기를 증설하게 된다.
근래에 실시되고 있는 변전소 자동화는 변전소 전체의 작동상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 것으로서,
도 1 에 도시된 바와같이 선로상에 단로기(1), 차단기(2), 변압기(3)가 설치되고, 이러한 전기설비 이외에도 센서, IED(4)(Intelligent Electronic Device)가 설치되어 현장설비(단로기, 차단기, 변압기)의 작동상태정보를 수집하여 상위서버와 같은 제어기로 전송하게되며, 제어기로는 집중감시반(5), SCC(6)(Small Control Center), RCC(7)(Regional Control Centrol), NCC(8)(National Control Center)와 같은 제어센터가 사용된다.
일반적으로 하나의 변전소에는 다양한 회사의 IED(4)가 설치될 수 있으므로 상위서버와 이들 간의 통신은 동일한 통신 프로토콜을 이용하게 된다.
종래의 변전소 자동화에 사용되는 통신 프로토콜은 DNP 3.0(Distributed Network Protocol) 이나 MODBUS 등이 많이 사용되고 있으며, 향후에는 변전소 자 동화 분야의 국제적 표준 프로토콜인 IEC 61850 프로토콜이 널리 사용될 것으로 예측된다.
그리고, 변전설비는 운영방식에 따라 틀리지만 보통 약 30년 정도의 평균 운전시간을 보장하며, 고장방지를 위해서 운전시간이 지난 변전설비는 신형으로 교체하게 되고, 이때 IED와 같은 제어기도 같이 교체하게 된다.
교체되는 신형 IED는 가급적 기존 통신 프로토콜과 같은 것으로 교체해야만 상위 서버와의 인터페이스에 문제를 일으키지 않게된다.
하지만 새롭게 국제적인 표준으로 부각되고 있는 변전소 자동화용 프로토콜인 IEC 61850의 등장으로 기존 IED와 신형 IED가 서로 다른 프로토콜을 사용하고 있기 때문에 새로 교체한 IED가 기존의 통신프로토콜과 다른 것이라면 변전소 자동화 시스템에 인터페이스되지 않게되는 문제점이 발생하게 된다.
즉, 기존에 변전소 자동화에 많이 사용되어온 DNP 3.0 프로토콜과 새로운 IEC 61850 프로토콜 간의 인터페이스를 위한 새로운 게이트웨이가 제공되어야 하는 시점이 도래한 것이다.
도 2 는 통신 프로토콜의 스택구조를 도시한 것으로서,
IEC 61850은 이더넷방식의 물리층을 DNP 3.0 과 MODBUS는 이더넷 또는 시리얼 통신방식의 물리층을 갖는다.
상기 IEC 61850 프로토콜은 전송을 위해서 이더넷을 직접 이용하는 서비스(GOOSE:Generic Object Oriented System Event)가 있고 안전한 통신을 위해 TCP/IP 기반을 이용하는 경우(MMS: Manufacturing System Event)도 있다.
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 기존 변전소가 표준으로 채택하고 있는 DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하며, 변전소의 변압기, 차단기(GIS: Gas Insulation Switchear)와 연결되는 DNP 3.0 서버 및 DNP 3.0 클라이언트와, 변전소 자동화를 위해 표준으로 채택되고 있는 IEC 61850 통신 프로토콜로 통신하며, COM 기반으로 구성하여 다수의 IED와 통신하여 IED정보를 수집하는 IEC 61850 MMS 모듈 및 IEC 61850 GOOSE 모듈과, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득한 정보를 서로 연결시켜주는 공유메모리; 로 구성하므로서, 변전소 자동화를 구현할때 게이트웨이가 기존의 DNP 3.0 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛과 IEC 61850 MMS 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛을 모두 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있게되므로 COM 인터페이스 구현방법 만으로도 충분히 변전소 자동화 시스템을 구현할 수 있도록 한 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조를 제공함을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면 도 3 과 도 4 를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면, 목적달성을 위한 본 발명은 기존 변전소가 표준으로 채택하고 있는 DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하며, 변전소의 변압기, 차단기(GIS: Gas Insulation Switchear)와 연결되는 DNP 3.0 서버(11) 및 DNP 3.0 클라이언트(12);
변전소 자동화를 위해 표준으로 채택되고 있는 IEC 61850 통신 프로토콜로 통신하며, COM 기반으로 구성하여 다수의 IED와 통신하여 IED정보를 수집하는 IEC 61850 MMS 모듈(14) 및 IEC 61850 GOOSE 모듈(15);
상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득한 정보를 서로 연결시켜주는 공유메모리(17); 로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득된 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득된 정보는 공유메모리(17)에 접속한 OPC서버(16)에 의해 상위서버로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, MODBUS 통신 프로토콜을 사용하는 기기와 연결되기 위한 MODBUS 모듈(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와같이 구성되는 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 게이트웨이(10)를 변전소 자동화 시스템에 적용할 때에는 상기 DNP 3.0 서버(11)와 DNP 3.0 클라이언트(12)를 변전소 현장기기인 변압기, 차단기에 연결하여 변압기와 차단기의 작동상태 정보를 수집할 수 있도록 하고,
상기 IEC 61850 MMS 모듈(14)과 IEC 61850 GOOSE 모듈(15)을 다수의 IED에 연결하여 IED에서 송출되는 정보들이 상기 IEC 61850 프로토콜 통신방식에 의해 수집될 수 있도록 하며,
필요에 따라 MODBUS 모듈(13)에 현장기기를 연결할 수도 있다.
한편, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로 토콜을 통해 취득한 정보는 공유메모리(17)를 통해 서로 연결된다.
즉, 서로 연결된 정보는 공유메모리(17) 구조만 알 수 있으면 어떤 프로세서든지 접근하여 데이타를 취즉할 수 있게되는 것이다.
상기 게이트웨이(10)의 공유메모리(17)를 통해 상호 연결되는 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득한 정보는 OPC서버(16)에 의해 상위서버로 송출된다.
도 4 는 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템에서 게이트웨이(10)로 COM인터페이스(20)로 인터페이스를 할 경우를 개략적으로 도식화한 것으로서,
이때 게이트웨이(1)는 COM 서버가 되며, SCADA(21)는 COM 클라이언트로 수행된다.
상기 설명과 같이 동작하는 본 발명의 게이트웨이를 적용하게 되면 기존의 DNP 3.0 프로토콜을 이용하는 기기 뿐만 아니라 새로운 IEC 61850 프로토콜을 이용하는 기기 모두를 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있게되는 장점이 있으며,
변전소 자동화를 위한 게이트웨이 시스템은 SCADA 시스템 뿐만 아니라 게이트웨이와 인터페이스를 원하는 모든 시스템이 복잡한 변전소 프로토콜에 대한 지식이 없이 현재 통신에서 표준으로 채택하고 있는 COM 인터페이스 구현방법만으로도 충분히 변전소 자동화 시스템을 구현할 수 있게되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 변전소 자동화를 구현할때 게이트웨이 가 기존의 DNP 3.0 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛과 IEC 61850 MMS 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛을 모두 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있게 되므로 COM 인터페이스 구현방법 만으로도 충분히 변전소 자동화 시스템을 구현할 수 있도록 한 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기존 변전소가 표준으로 채택하고 있는 DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하며, 변전소의 변압기, 차단기(GIS)와 연결되는 DNP 3.0 서버 및 DNP 3.0 클라이언트;
    변전소 자동화를 위해 표준으로 채택되고 있는 IEC 61850 통신 프로토콜로 통신하며, COM 기반으로 구성하여 다수의 IED와 통신하여 IED정보를 수집하는 IEC 61850 MMS 모듈 및 IEC 61850 GOOSE 모듈;
    상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득한 정보를 서로 연결시켜주는 공유메모리; 로 구성한 것을 특징으로 하는 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득된 정보와 IEC 61850 MMS 프로토콜을 통해 취득된 정보는 공유메모리에 접속한 OPC서버에 의해 상위서버로 공급되는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    MODBUS 통신 프로토콜을 사용하는 기기와 연결되기 위한 MODBUS 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 구조.
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