KR20090032396A - 배전자동화 시스템 - Google Patents

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KR20090032396A
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박신열
신창훈
하복남
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 저압 배전망 감시 기능이 포함된 배전자동화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배전자동화 주장치와, 계층적 통신망, 게이트웨이장치 및 저압 감시용 단말장치를 이용함으로써 저압 배전망의 전압, 부하, 정전 및 품질감시 등의 기능이 부가적으로 포함된 배전자동화 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 간선망 및 지선망을 포함하는 계층적 통신망과, 상기 간선망과 지선망을 연결하고 데이터 중계 기능을 수행하는 게이트웨이장치와, 저압 배전망 감시 기능을 수행하는 저압 감시용 단말장치와, 운영자에게 저압 감시용 화면을 제공하는 배전자동화 주장치를 포함하는 배전자동화 시스템을 제공한다.
배전자동화 주장치, 배전자동화 시스템, 게이트웨이장치, 배전 변압기, 계층적 통신망.

Description

배전자동화 시스템{ELECTRIC SUPPLY AUTOMATION SYSTEM}
본 발명은 저압 배전망 감시 기능이 포함된 배전자동화 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배전자동화 주장치와, 계층적 통신망, 게이트웨이장치 및 저압 감시용 단말장치를 이용함으로써 저압 배전망의 전압, 부하, 정전 및 품질감시 등의 기능이 부가적으로 포함된 배전자동화 시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래 배전 자동화 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
종래 배전자동화 시스템은 22kV 고압 배전망(40)의 감시제어를 목적으로 선로의 적정 위치에 설치된 다수의 개폐기(50)와 다수의 단말장치(60)가 각개소의 개폐 상태와 전압, 전류 등의 계측정보를 배전 자동화 통신망(70)을 경유하여 원격지에 설치된 배전자동화 주장치(80)로 전송함으로써 운영자가 고압 배전망의 구성상태 및 전력 조류를 감시할 수 있도록 한다.
또한, 운영자가 상기 배전자동화 주장치(80)를 이용하여 하달하는 제어명령을 배전자동화 통신망(70)을 경유하여 선로에 설치된 배전자동화 단말장치(60)와 개폐기(50)에 전달하여 개폐기를 단속함으로써 원격으로 고압 배전망을 운영할 수 있도록 한다.
상기 배전자동화 시스템은 최근 주통신 방식을 광통신 방식으로 사용함으로써 신뢰성이 대폭 개선되었으나, 배전자동화용 데이터 통신으로만 사용되기 때문에 광통신 선로가 가진 여유 대역폭을 충분히 활용하지 못하는 문제가 있다.
또한, 변압기 부하 측의 전압감시, 부하감시, 정전감시 및 품질감시 기능 등을 수행하는 저압(380V) 배전망 감시 시스템을 별도로 운영하고 있어서, 상기 배전자동화 시스템과의 상호 연계가 어려워 배전망 운영이 효율적이지 못하고, 시스템의 유지 및 관리 비용이 계속 증가하는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 배경기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서,
본 발명은 배전 전압기 부하측의 전압감시, 부하감시, 정전감시 및 품질감시 기능 등의 저압 배전망 감시 기능을 포함하는 배전자동화 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 배전자동화 시스템은 간선망 및 지선망을 포함하는 계층적 통신망과, 상기 간선망과 지선망을 연결하고 데이터 중계 기능을 수행하는 게이트웨이장치와, 상기 게이트웨이 장치와 지선망을 통하여 연결되고, 저압 배전선로 감시 기능을 수행하는 저압 감시용 단말장치와, 상기 간선망의 중앙광단국 장치와 통신포트를 통하여 접속되어 데이터를 교환하는 배전자동화 주장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 간선망은 광통신망을 사용하고, 상기 지선망은 소출력 무선망 또는 전력선 통신망을 사용할 수 있다.
상기 간선망은 중앙광단국장치와 다수의 원격광단국장치로 구성된 동기식 광신호 다중화 장비를 설치하여 상기 배전자동화 주장치와 게이트웨이장치 또는 상기 배전자동화 주장치와 배전자동화 단말장치 사이에 데이터 전송 경로를 제공할 수 있다.
상기 게이트웨이장치는 상기 간선망과의 연결을 위한 통신포트를 구비하고, 상기 지선망과의 연결을 위한 통신포트를 구비함으로써 데이터의 엑세스 제어, 흐 름 제어, 데이터 버퍼링 및 프로토콜 변화 등의 중계 기능을 수행할 수 있다.
상기 저압 감시용 단말장치는 기본형 저압 감시용 단말장치 및 고급형 저압 감시용 단말장치로 구분되는 다수의 단말장치 세트로 구성될 수 있다.
상기 기본형 저압 감시용 단말장치는 3상 전압, 전류의 기본적 정보를 취득하여 변압기 부하측의 저압 전압, 정전, 및 부하를 감시하는 기능을 수행하고, 고급형 저압 감시용 단말장치는 3상 전압, 전류의 기본적 정보를 취득하여 변압기 부하측의 저압 전압, 정전, 및 부하를 감시하는 기능 및 품질감시 기능을 수행할 수 있다.
상기 배전자동화 주장치는 전단처리장치, 서버장치 및 인간기계연계장치를 포함하고, 상기 전단처리장치에는 저압 배전망 감시를 위한 전단처리 프로그램을, 상기 서버장치에는 서버 데이터베이스를, 상기 인간기계연계장치에는 인간기계연계 프로그램을 탑재하여 상기 저압 감시용 단말장치가 전송하는 데이터를 운전용 화면을 통하여 감시할 수 있다.
본 발명은 별개로 운영되던 저압 배전망 감시 시스템의 제반 기능들을 배전 자동화 시스템에 통합함으로써 계통 불안 시 운영자가 개별 시스템을 통하여 배전망의 상태를 일일이 확인하여야 하는 불편을 개선하여 보다 신속하고 정확하게 계통의 상태를 파악할 수 있다. 이에 따라, 배전계통 상황에 따른 배전계통 운영자의 대응 능력이 향상되어 안정적인 배전계통 운영이 가능하고, 배전계통의 신뢰도를 높일 수 있다.
또한, 본 발명은 배전자동화 광통신망을 이용하여 계층적 통신망을 구성하고, 여기에 종래의 고압 배전망 감시제어를 위한 데이터뿐만 아니라 저압 감시를 위한 데이터를 부가적으로 전송할 수 있도록 기술적 수단을 제공함으로써 배전자동화용 광통신망의 활용도를 개선하여 보다 경제적인 시스템 운영을 가능하게 할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련 기술 문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
도 2는 본 발명에 따른 배전자동화 시스템을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배전자동화 시스템(100)은 간선망(111) 및 지선 망(112)을 포함하는 계층적 통신망(110)과, 상기 간선망(111)과 지선망(112)을 연결하고, 데이터 중계 기능을 수행하는 게이트웨이장치(120)와, 상기 게이트웨이장치(120) 주변에 설치되어 저압 배전망의 상태와 전압 및 전류 등의 계측 데이터를 수집하고 전송하는 저압 감시용 단말장치(130)와, 저압 배전망 감시 기능이 추가된 배전자동화 주장치(140)를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 저압 배전망 감시 기능이 포함된 배전 자동화 시스템(100)은 배전 자동화 단말장치(150), 배전 자동화 개폐기(160)를 더욱 포함할 수 있다.
상기 계층적 통신망(110)은 상기 간선망(111) 및 지선망(112)을 포함한다.
상기 간선망(111)은 종래 배전 자동화 시스템이 사용하는 광통신망을 이용하여, 중앙광단국장치(111a)와 다수의 원격광단국장치(111b)로 구성된 동기식 광신호 다중화 장비를 설치하여 배전자동화 주장치(140)와 게이트웨이장치(120) 또는 배전자동화 단말장치(150)사이에 데이터 전송 경로와 수단을 제공한다.
상기 지선망(112)은 상기 간선망(111)에서 데이터 엑세스 터미널의 역할을 수행하는 다수의 원격광단국장치(111b)에 접속된 상기 게이트웨이장치(120)를 중심으로 유효거리 이내에서 방사형으로 설치되는 다수의 저압 감시용 단말장치(130) 사이에서 소출력 무선망 또는 저압 전력선 통신망을 이용하여 별도의 통신비용을 들이지 않고 경제적으로 데이터 전송 경로와 수단을 제공한다.
상기 게이트웨이장치(120)는 상기 간선망(111)인 광통신망의 원격광단국장치(111b)에 접속하기 위하여 상부 통신 포트를 구비하고, 상기 지선망(112)인 소출력 무선망 또는 저압 전력선 통신망과의 연결을 위한 하부 통신 포트를 구비함으로써 상하부 통신망을 양방향으로 접속하는 수단을 제공하며, 상기 상하부 통신망 사이에서 양방향으로 데이터의 엑세스 제어, 흐름 제어, 데이터 버퍼링 및 프로토콜 변화 등의 중계 기능을 수행한다.
상기 저압 감시용 단말장치(130)는 상기 게이트웨이장치(120)가 설치된 전주를 중심으로 주변의 배전용 주상 변압기가 설치된 전주에 방사상으로 설치되어 배전 변압기(20) 부하측의 전압감시, 부하감시, 정전감시 및 전력품질 데이터를 수집하고 전송하는 기능을 한다.
또한, 상기 저압 감시용 단말장치(130)는 해당지역의 기능적, 경제적 요구조건에 따라 변압기 부하감시, 전압감시 및 정전 데이터 수집 및 전송기능을 수행하는 기본형 저압 감시용 단말장치(130a)와, 기본형의 기능에 더하여 다양한 전력품질 데이터 수집 및 전송 기능을 포함한 고급형 저압 감시용 단말장치(130b)로 구분되며, 설치되는 지역의 요구조건에 따라 기기의 대수가 달라질 수 있지만 대체적으로 기본형 15 ~ 20대에 고급형 1대를 일식으로 구성한다.
상기 기본형 저압 감시용 단말장치(130a)는 전원부, 데이터 통신부, 데이터 처리부 및 센서부로 구성되며, 배전 변압기(20) 부하측의 3상 전압과 전류 실효치를 주기적으로 계측함으로써 과전압/저전압 경보를 이용한 전압감시, 과전류 경보 를 이용한 부하감시 및 무전압 경보를 이용한 정전감시 기능을 제공한다.
상기 고급형 저압 감시용 단말장치(130b)는 상기 기본형 저압 감시용 단말장치(130a)와 마찬가지로 전원부, 데이터 통신부, 데이터 처리부 및 센서부로 구성되지만 보다 정밀하고 방대한 데이터를 고속으로 처리하기 위하여 DSP 프로세서를 이용하여 추가적으로 3상 전압과 전류 기본파 페이저, 전압과 전류 정상부 및 역상분, 역률 등을 사이클 당 128샘플로 계측함으로써 Sag, Swell, Interruption 등 순간전압변동률, 불평형률, 고조파 함유율 등을 계산하여 상기 기본형 저압 감시용 단말장치(130a)가 제공하는 기능 이외에 전력품질 감시 기능을 부가적으로 제공한다.
한편, 상기 저압 감시용 단말장치(130)들은 소출력 무선모뎀 또는 저압 전력선 통신모뎀을 구비하여 상기 지선망(112)을 경유하여 상기 게이트웨이장치(120)에 데이터를 전송한다.
상기 배전 자동화 주장치(140)는 전단처리장치(141), 서버(142) 및 인간기계연계장치(143)에 각각 저압 배전망 감시를 위한 별도의 전단처리장치 프로그램, 서버 데이터베이스 및 인간기계연계 프로그램을 탑재하여 저압 감시용 단말장치(130)들이 전송하는 저압 배전망의 전압, 부하, 정전 및 품질 데이터를 운정화면에 표시함으로써 운영자가 저압 배전망을 감시할 수 있도록 한다.
상기 전단처리장치(141)는 저압 감시용 단말장치(130)로부터 통신망을 경유하여 전송되는 데이터 패킷을 수집하고, 오류를 교정하여 온전한 데이터로 재구성 하는 기능을 수행한다.
상기 서버장치(142)는 데이터 베이스를 이용하여 상기 전단처리장치(141)가 전송하는 데이터의 검색 및 저장이 용이하도록 데이터베이스를 구성하고 유지하여 인간기계연계장치(143)가 요청하는 데이터를 신속하게 제공하는 기능을 수행한다.
상기 인간기계연계장치(143)는 운영자가 저압 배전망의 상태를 용이하게 파악할 수 있도록 다양한 화면 구성과 응용 프로그램을 탑재하여 각 화면 상에 표시하고자 하는 데이터를 상기 서버장치(142)에 요구하고, 상기 서버장치(142)는 데이터베이스 내부에서 해당 데이터를 검색 및 추출하여, 상기 인간기계연계장치(143)에 제공함으로써 운영자가 운전화면에 표시되는 저압 배전망의 전압, 부하, 정전 및 품질상태를 감시할 수 있도록 한다.
배전 자동화 단말장치(150)는 상기 원격광단국장치(111b)에 직접 연결되어 고압 배전망(40)의 감시제어를 위하여 배전자동화 개폐기(160)의 개폐 상태와 전압 및 전류 등의 계측정보를 배전자동화 주장치(140)로 송신하고, 상기 배전자동화 주장치(140)로부터 전송된 단말장치 설정 및 상기 배전자동화 개폐기(160) 제어명령을 수신하여 상기 배전자동화 개폐기(160)를 단속한다.
상기 배전자동화 개폐기(160)는 고압 배전망(40)과 직접 연결되고, 상기 배전 자동화 단말장치(150)로부터 전송된 제어 명령을 수신하여 고압 배전망(40)의 감시제어 기능을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전자동화 시스템의 구동 방법을 설명하기 위한 블록도이다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전자동화 시스템의 구동 과정을 자세하게 설명한다.
먼저, 운영자는 상기 게이트웨이장치(120)의 동작을 설정하기 위하여 배전자동화 주장치(140)를 구성하는 인간기계연계장치(143)에 로그인하여 시스템 설정화면을 통하여 상기 배전자동화 주장치(140)가 상기 게이트웨이장치(120)에 요구하는 데이터 요청간격, 상기 게이트웨이장치(120)의 주소, 포트번호, 단말장치 수량 등을 입력한다.
또한, 운영자는 상기 저압 감시용 단말장치(130)의 동작을 설정하기 위하여 시스템 설정화면을 통하여 상기 게이트웨이장치(120)가 상기 저압 감시용 단말장치(130)에 요구하는 데이터 요청간격, 상기 단말장치의 주소 등을 입력한다.
이에 더하여, 기본형 저압 감시용 단말장치(130a)의 경우에는 전압, 부하 및 정전 감시를 위한 경보 설정치를 입력하고, 고급형 저압 감시용 단말장치(130b)의 경우에는 Sag, Swell, Interruption, 불평형, 고조파 발생 등의 품질 등의 품질 감시를 위한 경보 설정치를 입력한다.
다음으로, 상기 배전자동화 주장치(140)는 기 설정된 데이터 요청간격에 따라 간선망(111, 도 2참조)을 경유하여 주기적으로 게이트웨이장치(120)에게 데이터를 전송할 것을 명령하고, 상기 게이트웨이장치(120)는 현재까지 버퍼에 남아 있는 데이터를 패킷으로 만들어 상기 간선망(111, 도 2참조)을 통하여 전송한다.
마찬가지로, 상기 게이트웨이장치(120)는 기 설정된 데이터 요청 간격에 따 라 지선망(112, 도 2참조)을 경유하여 순차 폴링 방식으로 상기 게이트웨이장치(120)에 접속되어 있는 저압 감시용 단말장치(130)에게 데이터를 전송할 것을 명령하고, 상기 저압 감시용 단말장치(130)는 현재까지 버퍼에 남아있는 데이터를 패킷으로 만들어 각 단말장치 별로 순차적으로 상기 게이트웨이장치(120)에게 전송한다.
다음으로 배전자동화 주장치(140)에 전송된 데이터는 전단처리장치(141)에서 데이터 오류점검, 데이터의 조립 및 데이터 재구성 과정을 거쳐 완전한 데이터로 가공되고, 서버장치(142)에 구성된 데이터베이스에 저장된다.
한편, 운영자는 인간기계연계장치(143)에 로그인하여, 변압기 검색, 경보 검색, 계측 데이터 검색 등의 다양한 운영자 화면을 통하여 서버장치(142)의 데이터베이스에 저장된 데이터를 조회하여 화면표시 및 파일저장 등의 형태로 데이터를 표시함으로써 각 변압기 별 전압, 부하, 정전 및 품질 감시 작업을 수행할 수 있다.
또한, 운영자는 인간기계연계장치(143)의 다양한 운전화면을 통하여 변압기별, 기간별, 데이터 종류별로 보고서를 작성할 수 있으며, 작성된 보고서는 저압계통의 운영상태를 분석하는데 활용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 배전자동화 시스템은 계층적으로 구성한 배전자동화 통신망, 게이트웨이장치 및 배전변압기 부하측에 각각 설치되는 저압 감시용 단말장치 등을 이용하여 저압 배전망의 전압, 부하, 정전 및 품질감시 기능을 부가 적으로 구현함으로써 종래 배전자동화 시스템을 구성하는 광통신 선로의 데이터 통신 활용도를 개선하고, 종래에 별로로 운영되던 저압 감시시스템이 가진 기능을 배전자동화 시스템에 통합함으로써 전체 배전망 운영 효율을 경제적인 배전망 운영에 기여할 수 있다.
이상에서 설명한 것은 배전자동화 시스템을 실시하기 위한 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상에 해당한다.
도 1은 종래의 배전자동화 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전자동화 시스템을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전자동화 시스템의 구동방법을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 배전자동화 시스템 110: 계층적 통신망
111: 간선망 111a: 중앙광단국장치
111b: 원격광단국장치 112: 지선망
120: 게이트웨이장치 130: 저압 감시용 단말장치
130a: 기본형 저압 감시용 단말장치 130b: 고급형 저압 감시용 단말장치
140: 배전자동화 주장치 141: 전단처리 장치
142: 서버 장치 143: 인간기계연계 장치
150: 배전자동화 단말장치 160: 배전자동화 개폐기

Claims (7)

  1. 간선망 및 지선망을 포함하는 계층적 통신망;
    상기 간선망과 지선망을 연결하고 데이터 중계 기능을 수행하는 게이트웨이장치;
    상기 게이트웨이 장치와 지선망을 통하여 연결되고, 저압 배전선로 감시 기능을 수행하는 저압 감시용 단말장치; 및
    상기 간선망의 중앙광단국 장치와 통신포트를 통하여 접속되어 데이터를 교환하는 배전자동화 주장치;
    를 포함하는 배전자동화 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 간선망은 광통신망을 사용하고, 상기 지선망은 소출력 무선망 또는 전력선 통신망을 사용하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 간선망은 중앙광단국장치와 다수의 원격광단국장치로 구성된 동기식 광신호 다중화 장비를 포함하며, 상기 배전자동화 주장치와 게이트웨이장치 또는 상기 배전자동화 주장치와 배전자동화 단말장치 사이에 데이터 전송 경로를 제공하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 게이트웨이장치는 상기 간선망과의 연결을 위한 통신포트를 구비하고, 상기 지선망과의 연결을 위한 통신포트를 구비함으로써 데이터의 엑세스 제어, 흐름 제어, 데이터 버퍼링 및 프로토콜 변화 등의 중계 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 저압 감시용 단말장치는 기본형 저압 감시용 단말장치 및 고급형 저압 감시용 단말장치로 구분되는 다수의 단말장치 세트로 구성되는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 기본형 저압 감시용 단말장치는 3상 전압, 전류의 기본적 정보를 취득하여 변압기 부하측의 저압 전압, 정전, 및 부하를 감시하는 기능을 수행하고, 고급형 저압 감시용 단말장치는 3상 전압, 전류의 기본적 정보를 취득하여 변압기 부하측의 저압 전압, 정전, 및 부하를 감시하는 기능 및 품질감시 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 배전자동화 주장치는 전단처리장치, 서버장치 및 인간기계연계장치를 포함하고, 상기 전단처리장치에는 저압 배전망 감시를 위한 전단처리 프로그램을, 상기 서버장치에는 서버 데이터베이스를, 상기 인간기계연계장치에는 인간기계연계 프로그램을 탑재하여 상기 저압 감시용 단말장치가 전송하는 데이터를 운전용 화면을 통하여 감시할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 배전자동화 시스템.
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