KR20110134125A - 배전 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전 자동화 시스템에 관한 것으로, 단말접속장치 측의 광전변환시간에 구애되지 않으며, 한 부분의 단말장치 또는 단말접속장치의 고장시에도 데이터 통신이 가능하고, 호스트와 단말장치의 데이터 통신을 위하여 단일 광섬유를 이용한 링형의 광 네트워크 시스템을 구비한 것을 특징으로 하며, 호스트, 상기 호스트에 연결된 호스트 접속장치, 상기 호스트 접속장치에 연결된 호스트 광접속장치, 다수의 광단말접속장치, 상기 다수의 광단말접속장치 각각에 연결된 단말접속장치, 상기 단말접속장치에 연결된 단말장치 및 상기 호스트 광접속장치와 상기 다수의 광단말접속장치를 링형으로 연결하는 단일 광섬유로 이루어진 광통신 네트워크를 구비하고 있다.

Description

배전 자동화 시스템{Distribution Automation System}

본 발명은 배전 자동화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 호스트와 단말장치의 데이터통신을 위하여 단일 광섬유를 이용한 링 형의 광 네트워크 시스템을 구비한 배전 자동화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에서 생산된 전기 에너지는 고압 송전설비의 송변전계통과 변전소 등의 배전계통을 통하여 수용가에게 전달하는 과정에서, 배전 설비로부터 수용가로 이어지는 배전선로상에는 많은 수의 배전선로 개폐장치가 위치하여 복잡하게 연결되어 있는 각각의 선로들을 서로 연결하거나 분리하는 역할을 한다.

배전 자동화 시스템은 배전선로 개폐장치의 장애 감시 및 복구 과정을 자동화하고, 송변전계통 및 배전 선로의 계통운용과 전력수급에 관하여 전력 공급 신뢰도의 향상, 수용가에 대한 서비스의 향상, 설비운용의 효율화, 업무의 효율화 등을 자동화할 목적으로 배전계통의 단말장치의 모든 정보사항을 통신매체를 이용하여 호스트에 전달하고, 호스트에서 상기 단말장치를 감시하고 계측 및 제어하기 위해 자동화하는 시스템으로서, 현재 광통신망에 기반한 배전 자동화 시스템이 널리 쓰이고 있다.

이와 같은 배전 자동화 시스템의 종래기술로는 도 1에 도시한 바와 같이, 다수의 채널이 구비된 호스트 접속장치가 호스트에 연결되어 있고, 각각 2채널을 구비한 복수의 단말장치와 각각 2채널을 구비한 상기 단말장치에 연결된 단말접속장치를 구비하고, 호스트 접속장치와 단말접속장치를 개별적으로 광섬유를 이용하여 광 네트워크를 구성하고, 호스트와 단말장치간의 데이터통신을 수행하는 배전 자동화 시스템이 있다.

상기 배전 자동화 시스템에서는 호스트와 호스트 접속장치 및 단말접속장치와 단말장치 사이에는 근거리 유선 통신 방식인 시리얼 통신 방식으로 연결되어 있으며, 상기 호스트로부터 데이터를 포함한 통신신호가 전송되면 상기 호스트 접속장치에서 광신호로 변환되어 광 네트워크를 거쳐 해당 단말 접속장치로 전송되고, 단말접속장치에서 전기적 신호로 변환되어 근거리 통신망을 거쳐 단말장치로 전송된다. 상기 통신신호를 전송받은 단말장치는 응답신호를 통신신호가 수신된 채널을 통해 호스트로 전송함으로써 호스트와 단말장치 간의 데이터 통신이 이루어진다.

이상에서 설명한 배전 자동화 시스템은 상기 단말접속장치 채널과 상기 호스트 접속장치의 채널을 광섬유로 직접 연결해야 하므로 상기 호스트 접속장치와 단말접속장치 간의 광 네트워크를 위한 광섬유 포설 비용이 상승한다는 문제점이 있다.

또 다른 종래기술로 도 2에 도시한 바와 같이, 대한민국 공개특허 제2002-0074569호(공개일자 : 2002.10.04)에 개시된 배전 자동화 시스템이 있으며, 상기 배전 자동화 시스템은 광섬유를 링형으로 이중으로 가설하여 호스트와 단말장치간의 통신을 수행하고, 호스트 접속장치와 각각의 단말접속장치를 광섬유로 가설하는 구성에 비하여 광섬유 포설 비용이 절감되고 유지비용이 감소하는 효과가 있다. 또한, 상기 배전 자동화 시스템에서는 종래기술에 비하여 호스트로부터 전송된 통신신호를 단말장치 측에서의 데이터 분석 없이 중계 가능하므로 네트워크의 속도를 향상할 수 있으며, 이중으로 설치된 광섬유로 양방향 광 루프 네트워크를 구성하여 데이터의 충돌을 방지하므로 통신의 효율성을 증진시킬 수 있는 장점이 있다.

도 2의 배전 자동화 시스템의 동작을 상세히 설명하면, 상기 호스트에서는 호스트 접속장치를 통하여 데이터를 포함한 통신신호를 실선 화살표와 같이 시계방향으로 전송하면 상기 호스트에 인접한 제 1단말접속장치는 수신된 광신호를 전기적인 신호로 변환한 후, 제 1단말접속장치와 제 1단말장치의 사이에 구비된 중계기회로부에 의하여 동일한 전기신호를 제 1단말장치의 수신부와 제 1단말접속장치로 재차 전송한다. 제 1단말접속장치로 재차 전송된 신호는 광신호로 변환된 후 실선의 광섬유를 통하여 인접한 제 2단말접속장치로 전송된다. 따라서 호스트 접속장치에서 전송된 통신신호는 데이터 분석 없이 제 1단말접속장치에서 광신호를 전기적 신호 또는 전기적 신호를 광신호로 변환하는 광전변환 시간만 소요되고 곧바로 인접한 단말접속장치로 전송되므로, 네트워크의 속도를 향상할 수 있다.

또한, 제 1단말장치는 수신된 통신신호를 분석하여 단말장치의 해당 통신신호인 경우 응답신호를 생성하여 점선의 광섬유를 통하여 반시계 방향으로 호스트에 데이터를 전송한다. 따라서 실선의 광섬유는 호스트의 통신신호를 시계방향으로 단말장치에 전송하고, 점선의 광섬유는 단말장치의 응답신호를 반시계방향으로 호스트로 전송하게 되어, 데이터의 충돌을 방지할 수 있다.

그러나 상기의 종래기술에는 단말접속장치와 단말장치의 사이에 구비된 중계기회로부의 작용에 의하여 네트워크 속도가 향상되었지만, 단말접속장치에서 광신호를 전기적 신호 또는 전기적 신호를 광신호로 변환하는 광전변환 시간만큼 전송 속도가 지연되고, 한 부분의 단말장치, 중계기회로부 또는 단말접속장치의 고장시 데이터통신이 단절되는 문제점이 있으며, 또한 데이터의 충돌을 방지하기 위하여 두 가닥의 광섬유를 필요로 하는 문제점 등이 있다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 각 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 단말접속장치 측의 광전변환 시간에 구애되지 않으며, 한 부분의 단말장치 또는 단말접속장치의 고장시에도 데이터 통신이 가능한 배전 자동화 시스템을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 호스트와 단말장치간의 통신에 단일 광섬유를 이용한 양방향 루프 네트워크를 구비한 배전 자동화 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 목적하고 있는 배전 자동화 시스템의 해결 수단은 호스트 및 호스트접속장치가 순차적으로 접속된 호스트 광접속장치와, 단말장치 및 단말접속장치가 순차적으로 접속된 광단말접속장치가 복수로 구성됨과 동시에, 상기 호스트 광접속장치와, 상기 복수의 광단말접속장치가 단일 광섬유에 의해 링형상으로 순차적으로 접속되는 광통신 네트워크를 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.

구체적으로는 호스트 및 호스트접속장치가 순차적으로 접속된 호스트 광접속장치와, 제1단말장치 및 제1단말접속장치가 순차적으로 접속된 제1광단말접속장치와, 제2단말장치 및 제2단말접속장치가 순차적으로 접속된 제2광단말접속장치와, 제3단말장치 및 제3단말접속장치가 순차적으로 접속된 제3광단말접속장치로 구성됨과 동시에, 상기 호스트 광접속장치, 제1광단말접속장치, 제2광단말접속장치 및 제3광단말접속장치가 단일 광섬유에 의해 링형상으로 순차적으로 접속되는 광통신 네트워크를 구비하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템이다.

상기 호스트 광접속장치는 파장다중화기와 파장역다중화기를 포함하고, 파장다중화기와 파장역다중화기는 광전력분배기에 의하여 링형의 단일 광섬유의 한쪽 끝단에 연결되고, 단일 광섬유의 다른 쪽 끝단에도 광전력분배기에 의하여 파장다중화기와 파장역다중화기가 연결되어 있다. 상기 광단말접속장치는 광섬유에서 원하는 파장을 추출하거나 삽입하기 위한 제1광 애드/드롭 다중화기 및 제2광 애드/드롭 다중화기를 구비하고 각각의 광 애드/드롭 다중화기에는 광전력분배기에 의하여 단말접속장치에 연결되어 있다.

상기 단말접속장치와 단말장치는 종래기술인 근거리 유선 통신 방식인 시리얼 통신 방식으로 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 배전 자동화 시스템은 단일 광섬유를 이용하여 네트워크를 구현하므로 광섬유 가설비용이 저감되고, 단말접속장치에서의 광신호의 전기적 신호로의 변환 또는 전기적 신호의 광신호의 신호변환 시간이 전혀 필요하지 않아 네트워크의 속도를 향상할 수 있으며, 개별 단말접속장치 또는 단말장치 등의 고장시에도 데이터 통신이 단절되는 문제점이 없으며, 광 파장다중화 방식을 이용하기 때문에 데이터의 충돌을 방지하므로 통신의 효율성을 증진시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 배전 자동화 시스템의 전체 구성도.
도 3은 본원 발명의 배전 자동화 시스템의 전체 구성도.
도 4는 광단말접속장치의 구성도.
도 5는 호스트 광접속장치의 구성도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 배전 자동화 시스템의 구성도로써, 보다 자세히 설명하면 호스트(11) 및 호스트접속장치(12)가 순차적으로 접속된 호스트 광접속장치(13)와, 제1단말장치(23) 및 제1단말접속장치(22)가 순차적으로 접속된 제1광단말접속장치(21)와, 제2단말장치(33) 및 제2단말접속장치(32)가 순차적으로 접속된 제2광단말접속장치(31)와, 제3단말장치(43) 및 제3단말접속장치(42)가 순차적으로 접속된 제3광단말접속장치(41)로 구성됨과 동시에, 상기 호스트 광접속장치(13), 제1광단말접속장치(21), 제2광단말접속장치(31) 및 제3광단말접속장치(41)가 단일 광섬유에 의해 링형상으로 순차적으로 접속되는 광통신 네트워크를 구비하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템이다. 상기 시스템은 도 1 및 도 2에서 기술한 종래의 호스트 접속장치와 단말접속장치가 광섬유로 직접 연결되던 구성에서, 호스트 광접속장치(13)와 광단말접속장치(21, 31, 41)를 광섬유로 연결하고, 그 하부구성은 상기 종래의 구성으로 연결하고 있다.

도 4는 광단말접속장치(20)를 도시한 것으로, 도 4a와 같이 광단말접속장치(20)는 제1광 애드/드롭 다중화기(101) 및 제2광 애드/드롭 다중화기(102)와, 각각의 광 애드/드롭 다중화기(101, 102)에 연결된 광전력분배기(111, 112)를 구비하고 있다.

광 애드/드롭 다중화기(100)는 광통신 분야에서 광통신망을 구성하는 광케이블에서 원하는 파장을 추출하거나 삽입하는데 이용되는 수동 광통신 소자로 WDM(wavelength division multiplexing) 광통신망에 주로 사용되고 있으며, 광섬유 격자 등을 이용하여 제작된다.

도 4를 참조하여 그 동작을 설명하면 다음과 같다.

도 4b는 도 4a의 제1광 애드/드롭 다중화기(101)의 광파장 추출 동작을 도시하고 있는 것으로, 광파장이 λ1,λ2,...,λn으로 이루어진 광신호가 광섬유를 통하여 전송될 때, 광 애드/드롭 다중화기(100)에 의하여 원하는 파장의 광신호만 추출하게 되고, 나머지 광신호는 그대로 통과하게 된다. 또한, 도 4c와 같이 역으로 광 애드/드롭 다중화기(100)에 의하여 추출되는 파장과 동일한 파장을 광섬유에 삽입할 수 있다.

이와 같이 광 애드/드롭 다중화기(100)는 다파장으로 이루어진 광신호 중 원하는 파장 이외의 신호에 간섭을 주지 않고, 광섬유로부터 추출하거나 광섬유에 삽입할 수 있으며 또한 수동 소자이기 때문에 동작에 필요한 전원이 필요하지 않으며 능동소자에 비하여 안정된 동작특성을 보여준다.

광 애드/드롭 다중화기(100)에 의하여 추출된 광신호는 도 4b와 같이 광전력분배기(110)에 의하여 상기 종래의 단말접속장치와 동일하게 광수신단(121)과 광송신단(122)으로 전력이 반분된다. 전력이 반분된 광신호 중 광수신단(121)에 의하여 수신된 광신호는 전기적 신호를 거쳐 상기 종래 기술과 동일하게 단말장치(23, 33, 43)에 분배된다. 또한, 단말장치에서 단말접속장치(22, 32, 42)로 전송된 응답신호는 도 4c와 같이 광송신단(122)에 의하여 광신호로 변환된 후 광전력분배기(110)와 광 애드/드롭 다중화기(100)에 의하여 광 통신망으로 삽입되어 호스트(11)로 전송된다.

따라서 도 3과 같은 구성에서 제1광단말접속장치(21)에 할당된 광파장이 λ1, 제2광단말접속장치(31)에 할당된 광파장이 λ2일 경우, 호스트(11)에서 λ1에 제1단말장치(23)에 전송하고자 하는 데이터로 광신호를 변조하고, 제2단말장치(33)에 전송하고자 하는 데이터는 λ2를 변조하여 호스트 광접속장치(13)에서 시계방향으로 전송하면, 제1광단말접속장치(21)에서 λ1의 광신호가 추출되고, 그 외의 파장은 그대로 통과하여 제2광단말접속장치(31)로 향하게 된다. 또한 제2광단말접속장치(31)에서도 할당된 광파장만 추출되므로, 호스트(11)에서 원하는 단말장치(23, 33, 43)에 데이터를 전송할 수 있다.

상기 광신호 전송에서, 광단말접속장치(21, 31, 41)를 통과하는 파장은 상기 광단말접속장치에 연결된 단말접속장치(22, 32, 42) 또는 단말장치(23, 33, 43)와는 분리되어 있으므로, 해당 단말접속장치 또는 단말장치의 고장시에도 다른 곳의 단말장치와 호스트(11)의 통신은 유지된다.

제1광단말접속장치(21)의 제1광 애드/드롭 다중화기(101)에 의하여 추출된 광신호는 제1광전력분배기(111)를 거쳐 제1단말접속장치(22)의 광수신단(121)에 수신되어 제1단말장치(23)에 전송된다. 이어서 제1단말장치(23)의 응답신호가 제1단말접속장치(22)를 거쳐서 광송신단(122)에 의하여 광신호로 변환된 후 제1광 애드/드롭 다중화기(101)에 연결된 제1광전력분배기(111)에 의하여 제1광 애드/드롭 다중화기(101)를 거쳐서 반시계 방향으로 호스트(11)에 전송된다.

도 5는 호스트 광접속장치(13)에서 링형의 단일 광섬유의 한쪽 끝단에 연결된 광전력분배기(110)에 의하여 결합된 파장다중화기(140)와 파장역다중화기(141)를 도시하고 있다.

파장다중화기(140)는 WDM(wavelength division multiplexing) 광통신망에서 여러 개의 파장을 섞어주는 수동 광통신 소자로서, 도 5와 같이 다수의 입력측에 각각의 파장이 입력될 경우, 상호 간섭없이 단일 광섬유로 출력할 수 있다.

파장다중화기(140)는 입력과 출력을 바꾸어주면 파장역다중화기(141)로 사용되며, 파장역다중화기(141)는 여러 개의 파장이 섞인 광신호가 단일 광섬유로 입력되면 각각의 파장에 대응하는 출력부로 출력하는 작용을 한다.

호스트(11)에서 단말장치(23, 33, 43)에 데이터를 전송하기 위해서는 단말장치의 해당 광단말접속장치(21, 31, 41)에 할당된 광파장의 광을 데이터 신호로 변조하고, 이렇게 변조된 광신호들은 파장다중화기(140)에 의하여 다중화된 후 광 전력분배기(110)에 의하여 광섬유로 전송된다. 앞에서 상술한 바와 같이 파장이 다중화된 광신호는 시계방향으로 일주하면서 해당 광단말접속장치(21, 31, 41)의 광 애드/드롭 다중화기(100)에 의하여 추출되고, 링형의 광섬유의 다른 쪽 끝단에는 도달하는 광신호가 없다.

단말장치에서 반시계방향으로 전송된 응답신호는 호스트 광접속장치(13)의 광전력분배기(110)에 의하여 파장역다중화기(141)로 전송되고, 파장역다중화기(141)에 의하여 광파장에 해당하는 출력포트로 광신호가 전송되고, 종래와 동일하게 호스트 접속장치(12)의 수신단에서 정보를 분석한다. 또한 파장이 다른 광신호는 간섭성이 없으므로 단일 광섬유를 이용하더라도 데이터의 충돌이 발생하지 않는다.

이어서 반시계방향으로 데이터 전송을 설명한다.

앞에서 설명한 것처럼 호스트 광접속장치(13)에는 링형의 광 네트워크를 구성하는 광섬유의 다른 쪽 끝단에도 도 5에 도시된 것과 동일한 광소자를 구비하고 있다. 따라서 도 3의 시스템에서 반시계방향으로도 데이터를 전송할 수 있으며, 전송된 광신호는 각 광단말접속장치(21, 31, 41)의 제2광 애드/드롭 다중화기(102) 및 제2광전력분배기(112)에 의하여 추출된 후 단말접속장치에서 전기적 신호로 변환된 후 단말장치로 전송된다. 단말장치의 응답은 제2광전력분배기(112)와 제2광 애드/드롭 다중화기(102)를 거쳐서 반시계방향으로 호스트(11)에 전송된다.

이와 같은 구성에 의하여 평상시에는 호스트(11)에서 시계방향으로 단말장치(23, 33, 43)에 데이터를 전송하고, 단말장치에서는 반시계방향으로 호스트(11)에 응답신호를 전송하다가 광섬유의 단선이 발생한 경우에는 단선이 발생한 이후의 단말장치와는 반시계방향으로 데이터를 송신하고, 시계방향으로 응답신호를 수신할 수 있다.

이상에서 설명한 것은 배전자동화시스템을 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.

11. 호스트 12. 호스트 접속장치
13. 호스트 광접속장치 20. 광단말접속장치
21. 제1광단말접속장치 22. 제1단말접속장치
23. 제1단말장치 31. 제2광단말접속장치
32. 제2단말접속장치 33. 제2단말장치
41. 제3광단말접속장치 42. 제3단말접속장치
43. 제3단말장치 100. 광 애드/드롭 다중화기
101. 제1광 애드/드롭 다중화기 102. 제2광 애드/드롭 다중화기
105. 단말접속장치 110. 광전력분배기
111. 제1광 전력분배기 112. 제2광전력분배기
121. 광수신단 122. 광송신단
140. 파장다중화기 141. 파장역다중화기

Claims (5)

1. 호스트(11) 및 호스트접속장치(12)가 순차적으로 접속된 호스트 광접속장치(13)와, 제1단말장치(23) 및 제1단말접속장치(22)가 순차적으로 접속된 제1광단말접속장치(21)와, 제2단말장치(33) 및 제2단말접속장치(32)가 순차적으로 접속된 제2광단말접속장치(31)와, 제3단말장치(43) 및 제3단말접속장치(42)가 순차적으로 접속된 제3광단말접속장치(41)로 구성됨과 동시에, 상기 호스트 광접속장치(13), 제1광단말접속장치(21), 제2광단말접속장치(31) 및 제3광단말접속장치(41)가 단일 광섬유에 의해 링형상으로 순차적으로 접속되는 광통신 네트워크를 구비하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 호스트 광접속장치(13)는 파장다중화기(140)와 파장역다중화기(141)를 포함하고, 상기 파장다중화기(140)와 상기 파장역다중화기(141)는 광전력분배기(110)에 의하여 링형의 단일 광섬유의 한쪽 끝단에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 단일 광섬유의 다른 쪽 끝단에 광전력분배기(110)에 의하여 파장다중화기(140)와 파장역다중화기(141)가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 광단말접속장치(20)는 광섬유에서 원하는 파장을 추출하거나 삽입하기 위한 제1광 애드/드롭 다중화기(101) 및 제2광 애드/드롭 다중화기(102)를 구비하고 각각의 광 애드/드롭 다중화기에는 광전력분배기(110)에 의하여 단말접속장치(105)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템.
5. 청구항 1항 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단말접속장치(105)와 단말장치는 근거리 유선 통신 방식으로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템.

Images