KR20110066695A

KR20110066695A - 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템

Info

Publication number: KR20110066695A
Application number: KR1020090123444A
Authority: KR
Inventors: 송완석; 현무용; 이정현; 최종필
Original assignee: 한전케이디엔주식회사
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2011-06-17
Also published as: KR101082522B1

Abstract

본 발명은 변전소의 감시, 보호, 제어, 운전 등을 자동화하기 위한 다기능 게이트웨이 시스템에 관한 것이다. 개시발명은 DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하는 DNP 3.0, IEC 61850 통신프로토콜로 통신하며 다수의 IED와 통신하여 IED 데이터를 수집하는 IEC 61850 모듈, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 데이터와 IEC 61850 프로토콜을 통해 취득한 데이터를 서로 매핑하여 주는 데이터 매핑 모듈, 및 정보처리 모듈을 포함하고, 데이터 매핑 모듈의 정보 매핑은 DNP 3.0 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜 사이에 프로토콜을 변환/역변환하는 데이터 변환 모듈에 의하여 정보의 프로토콜을 변환한 후에 매핑이 이루어지는 것을 특징으로 한다. 따라서 서로 상이한 프로토콜을 사용하는 디지털 변전소와 상위 제어센터 사이의 감시, 계측 및 제어 메시지의 교환이 가능하고, 신규로 구축되는 디지털 변전소뿐만 아니라 기존의 아날로그 변전소의 리모델링시에도 적용할 수 있고, 디지털 변전소의 시스템 자동화 사업의 활성화를 통하여 안정적인 전력을 공급할 수 있고 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

Description

전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템{Multi-Functional Gataway System for Providing Power Information}

본 발명은 변전소 자동화를 위한 게이트웨이 시스템에 관한 것으로서, 특히 IED 연계, HMI 연계, 데이터 변환 및 매핑, 시각동기, 로그 등의 기능을 포함하여 변전소의 감시, 보호, 제어, 운전 등을 자동화하기 위한 다기능 게이트웨이 시스템에 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 변전소자동화는 변전소 전체의 작동상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 한 것으로서, 선로상에 단로기(DS, Discommecting Switch), 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear), 계기용변압기(P.T, Power Transformer) 및 계기용변류기(C.T, Current Transmitter) 등의 전기설비가 설치되고, 이러한 전기설비 이외에 도 다수의 지능형 전자장비(IED, Intelligent Electronic Device)가 설치되어 현장의 전기설비(DS, GIS, P.T, C.T 등)의 작동상태 정보를 수집하여 상위 서버와 같은 제어기로 전송하게 되며, 제어기로는 집중감시반, 지역급전분소(SCC, Sub-Control Center), 지역급전소(RCC, Regional Control Center), 전력거래소(NCC, National Control Center)와 같은 제어센터를 이용하게 된다.

일반적으로 변전소에는 다수의 IED가 설치되어 있으므로 상위 서버와 이들 다수의 IED 사이의 통신은 동일한 통신프로토콜을 이용하게 된다.

RCC, SCC나 NCC 제어설비 등 종래의 변전소 자동화에 사용되는 데이터와 서비스를 위한 통신프로토콜은 DNP(Distributed Network Protocol) 3.0을 많이 사용되고 있으나, 점진적으로 변전소 자동화 분야의 국제적 표준 프로토콜인 IEC 61850 프로토콜이 널리 사용될 것으로 예측되고, IED의 경우에는 이미 IEC 61850 프로토콜을 이용하여 데이터와 서비스를 교환하는 체제로 들어선 경우가 많다.

그리고, 변전설비는 고장방지를 위해서 운전시간이 지난 변전설비는 신형으로 교체하게 되고, 이때 IED와 같은 제어기도 같이 교체하게 된다. 교체되는 신형 IED는 가급적 기존 통신프로토콜과 같은 것으로 교체해야만 상위 서버와의 인터페이스에 문제를 일으키지 않게 된다.

하지만 새롭게 국제적인 표준으로 부각되고 있는 변전소 자동화용 프로토콜인 IEC 61850의 등장으로 기존 IED와 신형 IED가 서로 다른 프로토콜을 사용하고 있기 때문에 새로 교체한 IED의 통신프로토콜이 기존의 통신프로토콜과 다른 것이라면 변전소 자동화 시스템과 인터페이스 할 수 없게 되는 문제점이 발생하게 된 다. 즉, 기존에 변전소 자동화에 많이 사용되어 온 DNP 3.0 프로토콜과 새로운 IEC 61850 프로토콜 간의 인터페이스를 위한 새로운 게이트웨이를 제공해야 하는 문제가 있다.

또한, 이러한 IEC 61850 프로토콜과 DNP 3.0 프로토콜 변환 과정을 수행하는 데는 시간 동기를 맞추어 주어야 하는 문제와 데이터 처리 과정에서 시스템에 발생할 수 있는 다양한 이벤트와 다수의 전력 시스템과의 통신과정에서 발생하는 통신 로그들에 대하여 관리해야 하는 문제도 있다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, IEC 61850 프로토콜로 통신하는 장치와 DNP 3.0 프로토콜로 통신하는 장치 사이의 데이터 매핑에 의한 프로토콜 변환을 수행하고 로그 기능 및 시각동기가 가능한 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 DNP 3.0, IEC 61850 통신프로토콜로 통신하며 다수의 IED와 통신하여 IED 데이터를 수집하는 IEC 61850 모듈, 상기 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 데이터와 IEC 61850 프로토콜을 통해 취득한 데이터를 서로 매핑하여 주는 데이터 매핑 모듈, 및 정보처리 모듈을 포함하고, 데이터 매핑 모듈의 정보 매핑은 DNP 3.0 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜 사이에 프로토콜을 변환/역변환하는 데이터 변환 모듈에 의하여 정보의 프로토콜을 변환한 후에 매핑이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 게이트웨이가 기존의 DNP 3.0 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛과 IEC 61850 프로토콜 통신방식을 이용하는 유닛을 모두 하나의 게이트웨이를 통해 연결할 수 있는 구성에 의하면, 서로 상이한 프로토콜을 사용하 는 디지털 변전소와 상위 제어센터 사이의 감시, 계측 및 제어 메시지의 교환이 가능하고, 신규로 구축되는 디지털 변전소뿐만 아니라 기존의 아날로그 변전소의 리모델링시에도 적용할 수 있고, 디지털 변전소의 시스템 자동화 사업의 활성화를 통하여 안정적인 전력을 공급할 수 있고 품질 향상에 기여할 수 있게 된다.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 게이트웨이 시스템을 보여주는 개념도이다. 도 1을 참조하면, 다기능 게이트웨이 시스템(1)의 구성은 IEC 61850 모듈(10), DNP 3.0 모듈(20), 데이터 매핑 모듈(30) 및 정보처리 모듈(40)을 포함한다.

상기 IEC 61850 모듈(10)은 변전소 자동화를 위하여 표준으로 채택하고 있는 IEC 61850 프로토콜로 통신하며, 이더넷 기반으로 구성된 다수의 IED(100)와 통신하여 IED 데이터를 수집한다. IED(100)에서 송출되는 데이터들은 IEC 61850 프로토콜 통신방식에 의해 수집될 수 있도록 한다. IED 61850 모듈(10)은 IED(100)가 서버로 동작하는 경우에 IED 61850 모듈(10)로부터 데이터를 수신받을 수 있고, IED(100)가 클라이언트로 동작하는 경우에 IED 61850 모듈(10)로 데이터를 보낼 수 있도록 구성할 수 있다. 위성항법장치(GPS, Global Positioning System)(200)와 연결된 단일 네트워크 시간 프로토콜(SNTP, Simple Network Time Protocol) 서버(300)는 IED(100)와 같이 이더넷을 통하여 IEC 61850 프로토콜을 이용하여 데이터를 교환한다.

상기 DNP 3.0 모듈(20)은 DNP 3.0 프로토콜로 통신하며, 변전소에 설치되어 있는 변압기(400), 변류기(500), 가스절연개폐기(600) 등의 장치와 연결되어 변압기(400), 변류기(500), 가스절연개폐기(600) 등의 작동상태 데이터를 취득한다. DNP 3.0 모듈(20)은 RS-232 또는 RS485방식의 직렬통신방식에 의하여 데이터를 교환한다. SCC(700), RCC(800) 및 NCC(900)는 이더넷 기반의 IEC 61850 프로토콜에 의하여 데이터를 교환하거나 DNP 3.0 모듈(20)을 통하여 데이터를 교환하도록 연결될 수 있다.

상기 데이터 매핑 모듈(30)은 IEC 61850 모듈(10) 및 DNP 3.0 모듈(20)을 통하여 취득한 데이터의 교환을 위하여 프로토콜의 변환 및 데이터 매핑을 담당한다. 이와 같이 매핑되는 데이터를 상위 서버로 보내기 위한 OPC 서버(50)를 포함한다. OPC 서버(50)는 감시 프로그램의 현재 값 등을 OPC(OLE for Process Control) 표준 인터페이스를 통하여 다른 프로그램과 통신하는 데 이용하는 모듈로서, 데이터 매핑 모듈(30)에서 매핑되는 데이터를 OPC 표준 인터페이스를 통하여 상위 서버로 보내게 된다.

IEC 61850 모듈(10)을 통한 데이터와 DNP 3.0 모듈(20)을 통한 데이터로부터 상기 데이터 매핑 모듈(30)을 통하여 서로 연결된 데이터는 데이터 매핑 모듈(30)의 매핑 테이블의 구조만 알 수 있으면 어떤 프로세서든지 접근하여 데이타를 취득할 수 있게 되는 것이다. 별도의 편집기를 제공하여 크로스 레퍼런스 윈도우(Cross-References Window) 방식으로 데이터를 매핑하고 매핑이 제대로 이루어졌는지의 확인 기능을 포함할 수 있다. 매핑데이터는 별도의 데이터베이스로 관리되며, 필요시 파일로 출력할 수 있다.

또한, 본 발명의 다기능 게이트웨이 시스템(1)은 HMI 장치와 연계하여 사용자가 모니터, 키보드 및 마우스에 의하여 HMI 장치에서 제공하는 게이트웨이와의 인터페이스를 통하여 IED(100), SCC(700), RCC(800), NCC(900), RTU(150), C.T(500), P.T(400) 등에 의한 계측, 이들의 제어 및 감시 등을 수행할 수 있다.

도 2는 도 1의 정보처리 모듈의 기능을 도시한 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 정보처리 모듈은 게이트웨이 시스템에 로그 기능, 시각 동기 기능 및 환경 설정 기능을 포함한다.

상기 로그 기능은 시스템에서 발생하는 이벤트, 통신 로그, 시스템 로그 등을 저장하고, 저장된 로그를 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 정렬 및 필터링하는 기능을 제공할 수 있다.

상기 시각 동기 기능은 SNTP 서버의 시각 정보를 수신받아 게이트웨이 시스템의 시각과 동기를 맞추는 역할을 수행한다. SNTP 서버는 SNTP 클라이언트 모듈을 구동함으로서 시간 정보를 수신받을 수 있고, 시간 정보는 GPS부터 들어오는 신 호이다.

상기 환경 설정 기능은 통신 모듈, 데이터 매핑 모듈의 데이터 매핑 정보, 게이트웨이의 동작 환경을 설정하고 이를 편집할 수 있는 기능을 제공한다. 운전상태에서 시스템의 상태를 실시간으로 감시하며, 사용자가 설정한 동작 환경에 따라 발생하는 데이터를 저장할 수 있는 기능도 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 계정 정보를 통하여 계정을 인증하고 관리하는 기능을 수행할 수 있다.

이밖에 본 발명의 다기능 게이트웨이 시스템(1)에 USB 장치를 연결할 수 있는 포트를 설치하여 다기능 게이트웨이 시스템(1)에서 발생하는 데이터 및 설정 데이터를 다운받아 이격된 장소에서 데이터를 조작할 수 있는 기능을 수행할 수도 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다. 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다기능 게이트웨이 시스템을 보여주는 개념도 및

도 2는 도 1의 정보처리 모듈의 기능을 도시한 블럭도이다.

Claims

IEC 61850 통신프로토콜로 통신하며, 다수의 IED와 통신하여 IED 데이터를 수집하는 IEC 61850 모듈;

DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하는 DNP 3.0 모듈;

상기 IEC 61850 프로토콜을 통해 취득한 정보와 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보를 서로 매핑하여 주는 데이터 매핑 모듈; 및

상기 데이터 매핑을 위한 로그정보의 처리 및 장치제어를 위한 프로세서, 메모리 및 데이터베이스로 구성되는 정보처리 모듈;을 포함하고,

상기 데이터 매핑 모듈의 정보 매핑은 DNP 3.0 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜 사이에 프로토콜을 변환/역변환하는 데이터 변환 모듈에 의하여 정보의 프로토콜을 변환한 후에 매핑이 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템.
제1항에 있어서, 상기 IEC 61850 모듈은 전력거래소(NCC), 지역급전소(RCC), 및 지역급전분소(SCC)와 통신하여 상기 NCC, RCC 및 SCC 데이터를 더 수집하는 것을 특징으로 하는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템.
제2항에 있어서,

상기 IEC 61850 프로토콜을 이용하여 취득된 정보와 DNP 3.0 프로토콜을 통해 취득된 정보는 상기 데이터 매핑 모듈에 연결되어 있는 OPC 서버에 의해 상위 서버로 공급되는 것을 특징으로 하는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템.
제3항에 있어서, 위성항법장치(GPS)를 구비한 단일 네트워크 시간 프로토콜(SNTP) 서버로부터 시각 정보를 수신할 수 있는 SNTP 클라이언트 모듈을 더 포함하여 시각 정보를 수신받아 시각과 동기를 맞추는 것을 특징으로 하는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템.
제4항에 있어서, 이벤트, 통신 로그, 시스템 로그를 저장하고, 저장된 로그를 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 정렬 및 필터링하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템.