KR20190003171A - 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치는, 부분방전 이벤트 발생을 진단함에 따라 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 생성하기 위한 비표준 진단부; 상기 부분방전 이벤트 데이터를 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대한 조정을 통해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환하기 위한 포맷 변환부; 상기 변환된 IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단하기 위한 부분방전 진단부; 및 상기 진단 결과에 따라 IEC61850 표준의 논리노드 SPDC 클래스를 생성하여 IEC61850 표준 기반의 상위서버에 제공하기 위한 상위 인터페이스부;를 포함한다.

Description

데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PROCESSING PATIAL DISCHAGE EVENT FOR DATA STANDARD COMPATIBILITY}
본 발명은 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 비표준 진단 유닛과 표준 진단 유닛 사이에서, 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 통한 표준 호환 기능을 제공함으로써 IEC61850 표준 기반의 상위서버에서 비표준 진단 유닛에서 생성된 부분방전 이벤트 데이터를 통합 관리하기 위한, 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
발전소나 변전소 등의 전력설비는 발전기(generator), 가스절연개폐장치(gas insulated switchgear), 가스절연변압기(gas insulated transformer), 유입변압기(oil immersed transformer) 등 다양한 전력기기를 포함하고 있다.
이러한 전력설비는 절연에 이상이 발생할 때 고장의 전조 증상으로 부분방전(partial discharge)이 발생한다. 이와 같이 부분방전이 발생한다는 것은 전력설비가 절연 파괴에 도달할 가능 성이 있으며 최종적으로 전력설비 전체의 동작이 정지될 수 있다는 것을 의미한다.
따라서, 전력설비는 부분방전 발생을 조기에 진단하고 적절한 조치를 취하여 절연 파괴에 따른 전력설비의 동작 정지를 예방하기 위한 진단 시스템이 필수적으로 요구된다.
부분방전 진단 시스템은 전력설비에 설치된 하드웨어와 분석 시스템을 통하여 사용자가 실시간으로 설비의 부분방전 발생 여부, 부분방전의 유형 등을 진단할 수 있도록 하는 시스템으로서, 부분방전의 패턴과 그래프 등으로 진단 결과를 제공한다. 이러한 부분방전 진단 시스템은 가스절연개페장치의 고장 예측 및 유지보수를 위해 전자파로부터 부분방전의 발생을 진단하는 온라인 방식이 제안되어 2000년대 초반부터 도입되어 운영되고 있다.
한편, 국제 전기기술 위원회(International Electrotechnical Commission: IEC)는, 1995년에 변전소 내 통신 표준화를 제안하였다. 이는 변전소 자동화와 관련된 내용으로서, 표준번호는 IEC61850로 지정되었다.
이에 따라, 변전소 통신 시스템은 IEC61850 표준이 적용되어 운영중에 있으며, 부분방전 진단 시스템도 2015년 이후에 통신 프로토콜과 데이터 규격을 표준화하여 IEC61850 표준을 적용중에 있다.
그런데, 부분방전 진단 시스템은 2015년 이전 비표준화 방식을 적용하고 있는 경우와 2015년 이후 IEC61850 표준을 적용하는 경우로 구분될 수 있다. 특히, 표준화 이전의 구형 부분방전 진단 시스템은 국가중요 변전소로 분류되는 765kV 변전소나 발전소 연계 변전소에 주로 설치되어 있다. 이처럼 구형 부분방전 진단 시스템은 제작사별로 통신 프로토콜과 데이터 구조가 상이하기 때문에, 해당 변전소에서만 모니터링이 가능할뿐 표준화된 시스템과 같이 사내망을 통해 원격감시를 수행하기 곤란하다.
또한, 구형 부분방전 진단 시스템은 제작사별 상호 호환과 데이터 수집을 통한 빅데이터를 구축하기 어렵다.
현재 한국전력의 구형 부분방전 진단 시스템은 다수개가 운전중에 있다. 데이터 포맷은 통신 프로토콜과 데이터 규격면에서 IEC61850 표준의 데이터와 상당한 차이를 나타낸다.
이를 위해서는 구형 부분방전 진단 시스템을 IEC61850 표준을 적용하는 신형 부분방전 진단 시스템으로 교체하는 것이 유일한 대안이지만, 전국 변전소에 다수개가 운전중인 구형 부분방전 진단 시스템을 일괄 교체하는 것이 현실적으로 불가능한 상황이다.
따라서, 구형 부분방전 진단 시스템은 성능 보강과 진단 신뢰도를 강화하기 위해 IEC61850 표준을 적용하는 신형 부분방전 진단 시스템과의 데이터 호환이 필수적으로 요구되는 실정이다.
한국등록특허공보 제10-1492579호 (2015.02.05 등록) 한국공개특허공보 제10-2007-0121238호
본 발명의 목적은 비표준 진단 유닛과 표준 진단 유닛 사이에서, 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 통한 표준 호환 기능을 제공함으로써 IEC61850 표준 기반의 상위서버에서 비표준 진단 유닛에서 생성된 부분방전 이벤트 데이터를 통합 관리하기 위한, 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치는, 부분방전 이벤트 발생을 진단함에 따라 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 생성하기 위한 비표준 진단부; 상기 부분방전 이벤트 데이터를 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대한 조정을 통해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환하기 위한 포맷 변환부; 상기 변환된 IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단하기 위한 부분방전 진단부; 및 상기 진단 결과에 따라 IEC61850 표준의 논리노드 SPDC 클래스를 생성하여 IEC61850 표준 기반의 상위서버에 제공하기 위한 상위 인터페이스부;를 포함할 수 있다.
상기 비표준 진단부는, 이더넷을 통해 전력설비에 설치된 각종 센서들로부터 수집된 센서데이터를 수신하여 부분방전 이벤트 발생을 진단할 수 있다.
상기 포맷 변환부는, 타이머를 이용하여 소정의 주기 마다 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 확인할 수 있다.
상기 부분방전 이벤트 데이터는, 확장자가 eal인 eal 파일과 확장자가 evd인 evd 파일을 포함하며, 상기 eal 파일은, 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간정보가 포함되며, 상기 evd 파일은, 부분방전 이벤트의 발생원인과 관련된 '전자파의 파형정보'가 포함될 수 있다.
상기 포멧 변환부는, 상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 eal 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간 정보를 획득할 수 있다.
상기 포멧 변환부는, 상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 evd 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 전자파의 파형정보를 획득하여 IEC61850 표준 포맷으로의 조정을 수행할 수 있다.
상기 포멧 변환부는, 상기 eal 파일과 상기 evd 파일로부터 획득된 정보들을 서로 매칭하여 '1초 단위의 데이터 묶음'을 복수개 생성할 수 있다.
상기 포멧 변환부는, 상기 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 구성할 수 있다.
상기 포멧 변환부는, 상기 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터를 '1분 단위의 데이터 묶음'으로 생성할 수 있다.
상기 비표준 진단부는, 비표준 기반의 구형 부분방전 진단 시스템인 비표준 진단 유닛에 위치하며, 상기 포맷 변환부, 상기 부분방전 진단부 및 상기 상위 인터페이스부는, IEC61850 표준 기반의 신형 부분방전 진단 시스템인 표준 진단 유닛에 위치할 수 있다.
상기 비표준 진단 유닛 및 상기 표준 진단 유닛 각각은, 비표준 포멧의 부분방전 이벤트 데이터의 전송을 위한 인터페이스 환경을 제공하는 제1 및 제2 이벤트 연계부를 구비할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법은, 부분방전 이벤트 발생을 진단함에 따라 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 생성하는 단계; 상기 부분방전 이벤트 데이터를 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대한 조정을 통해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환하는 단계; 상기 변환된 IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단하는 단계; 및 상기 진단 결과에 따라 IEC61850 표준의 논리노드 SPDC 클래스를 생성하여 IEC61850 표준 기반의 상위서버에 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변환 단계는, 상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 eal 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간 정보를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변환 단계는, 상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 evd 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 전자파의 파형정보를 획득하여 IEC61850 표준 포맷으로의 조정을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변환 단계는, 상기 eal 파일과 상기 evd 파일로부터 획득된 정보들을 서로 매칭하여 '1초 단위의 데이터 묶음'을 복수개 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 변환 단계는, 상기 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 구성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 포멧 단계는, 상기 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터를 '1분 단위의 데이터 묶음'으로 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 비표준 진단 유닛과 표준 진단 유닛 사이에서, 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 통한 표준 호환 기능을 제공함으로써 IEC61850 표준 기반의 상위서버에서 비표준 진단 유닛에서 생성된 부분방전 이벤트 데이터를 통합 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 비표준 방식의 부분방전 온라인 진단 시스템을 교체하지 않더라도 데이터 손실 없이 IEC61850 기반 표준 호환이 가능하게 할 수 있다. 결과적으로, IEC61850 표준의 상위 서버는 기존의 비표준 방식의 부분방전 온라인 진단 시스템에서 제공하는 부분방전 이벤트 데이터를 활용할 수 있다.
또한, 본 발명은 추가 예산 소요를 최소화하면서 현재 전국적으로 설치되어 운영되고 있는 다양한 포맷과 통신 방식의 진단 시스템에서 제공하는 부분방전 이벤트 데이터를 IEC61850 표준의 상위서버에서 통합하여 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 저렴한 비용으로 부분방전 관련 분야의 빅데이터의 구축이 실현 가능하고, 국가 중요변전소의 예방진단 활동을 강화할 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 비표준 방식의 부분방전 온라인 진단 시스템을 교체 주기까지 사용 후 노후 시에는 표준 진단 유닛은 현장에 유지하고, 로컬 유닛만을 IEC61850 표준을 지원하는 제품으로 교체함으로써 IEC61850 표준을 지원하는 부분방전 온라인 진단 시스템으로 용이하게 탈바꿈할 수 있다.
또한, 본 발명은 비표준 진단 장비의 교체없이 표준 시스템 및 상위 HMI와 데이트를 호환 가능함에 따라 예산을 절감할 수 있다. 예를 들어, 345kV 변전소 온라인 예방진단 시스템 대체비용이 변전소 당 대략 6~7억원의 비용이 필요하지만, 변전소 당 대략 6천만원의 비용으로 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 종합예방진단 시스템으로 업그레이드시 기존 시스템을 활용할 수 있기 때문에, 예방진단 시스템 대체시 소프트웨어 업그레이드 후 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치에 대한 도면,
도 2는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 나타낸 도면,
도 3은 상기 도 1의 포맷 변환부에서 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환 과정을 나타낸 도면,
도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3의 포맷 변환 과정을 상세하게 설명하는 도면,
도 5는 IEC61850 표준의 논리노드의 SPDC 클래스를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법을 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치에 대한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치(이하 "부분방전 이벤트 처리 장치"라 함, 100)는, 비표준 기반의 구형 부분방전 진단 시스템인 비표준 진단 유닛(10)과 IEC61850 표준 기반의 신형 부분방전 진단 시스템인 표준 진단 유닛(20) 사이에서, 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 통한 표준 호환 기능을 제공함으로써 IEC61850 표준의 상위서버(200)에서 비표준 기반의 구형 부분방전 진단 시스템으로부터 생성된 부분방전 이벤트 데이터를 통합 관리할 수 있게 한다.
이러한 부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 비표준 진단부(110), 제1 이벤트 연계부(120), 제2 이벤트 연계부(130), 포맷 변환부(140), 부분방전 진단부(150), 상위 인터페이스부(160)를 포함한다.
부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 비표준 진단 유닛(10)과 표준 진단 유닛(20)의 표준 호환을 위한 기능을 담당하며, 그에 따라 구성요소들이 분산 배치되어 있다. 즉, 비표준 진단부(110)와 제1 이벤트 연계부(120)는 비표준 진단 유닛(10)에 배치되고, 제2 이벤트 연계부(130), 포맷 변환부(140), 부분방전 진단부(150) 및 상위 인터페이스부(160)는 표준 진단 유닛(20)에 배치된다.
비표준 진단부(110)은 이더넷을 통해 전력설비(10)에 설치된 각종 센서들로부터 수집된 센서데이터를 수신하여 부분방전 이벤트가 발생하는지를 진단한다. 여기서, 전력설비(10)에 설치된 각종 센서들은 Ultra-sonic 센서, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서, TEV(Transient Earth Voltage) 센서, UHF(Ultra High Frequency) 센서 등일 수 있다.
이처럼, 비표준 진단부(110)는 부분방전 이벤트가 발생한 경우로 진단하면, 부분방전 신호 검출을 나타내는 부분방전 이벤트 데이터를 비표준 포맷으로 생성한다. 반면에, 비표준 진단부(110)는 부분방전 이벤트가 발생하지 않은 경우로 진단하면, 전술한 바와 같이 부분방전 이벤트가 발생하는지를 진단하는 과정을 다시 수행한다.
여기서는 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터가 DMS社의 부분방전 진단 시스템의 규격인 경우에 대해 설명하기로 한다.
이러한 부분방전 이벤트 데이터는 매일 '변전소명과 날짜'를 조합으로 이루어진 한쌍의 파일(eal 파일 및 evd 파일)로 생성되고 1초 단위로 갱신되어 저장된다. 구체적으로, eal 파일은 'Shin_Gim_PoNov102016.eal'과 같이 확장자가 'eal'인 파일이고, evd 파일은 'Shin_Gim_PoNov102016.evd'와 같이 확장자가 'evd'인 파일이다. eal 파일은 부분방전 이벤트와 관련된 '센서아이디'와 '발생시간 정보'가 포함되며, evd 파일은 부분방전 이벤트의 발생 원인과 관련된 '전자파의 파형정보(예, 샘플링, 분해능, 주파수, 신호 크기 등)'가 포함된다.
제1 이벤트 연계부(120)와 제2 이벤트 연계부(130)는 비표준 진단 유닛(10)과 표준 진단 유닛(20) 간에 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터의 전송을 위한 인터페이스 환경을 제공한다.
제1 이벤트 연계부(120)는 비표준 진단부(110)가 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터인 한 쌍의 파일(즉, eal 파일 및 evd 파일)이 생성하는지에 대해 주기적으로 모니터링한다. 여기서, 제1 이벤트 연계부(120)는 1분 단위로 모니터링할 수 있다.
이때, 제1 이벤트 연계부(120)는 비표준 진단부(110)에 의해 생성된 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 검출하여 제2 이벤트 연계부(130)로 전송한다. 여기서, 제1 이벤트 연계부(120)와 제2 이벤트 연계부(130)는 TCP/IP 프로토콜을 통해 통신한다.
이처럼 제1 이벤트 연계부(120)는 비표준 진단부(110)에 의해 생성된 비표준 방식의 부분방전 이벤트 데이터를 제2 이벤트 연계부(130)로 무손실 전송으로 연계한다. 이후, 제2 이벤트 연계부(130)는 비표준 방식의 부분방전 이벤트 데이터를 포맷 변환부(140)로 전달한다.
포맷 변환부(140)는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷을 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환한다. 여기서, 비표준 포맷 규격은 전술한 바와 같이 DMS社의 부분방전 진단 시스템의 규격을 예를 들어 설명하기로 한다.
먼저, 표 1을 참조하여 비표준 및 IEC61850 표준 기반의 데이터 차이를 비교하여 설명한다.
구분 비표준 포맷 IEC61850 표준 포맷
통신 프로토콜 상이함 IEC61850 기준 일치
샘플링(sampling) 64 128
분해능 50㎐ 60㎐
스케일(scale) -75∼-35dBm -55∼0dBm
데이터 크기 1초 단위 데이터 1분단위 데이터
비표준 진단 유닛(10)은 비표준 기반의 데이터를 생성하고, 표준 진단 유닛(20)은 IEC61850 표준 기반의 데이터를 생성한다. 이때, 전력설비에서 발생된 전자파(즉, 부분방전 이벤트 데이터)는 도 2와 같이 데이터 포맷과 상관없이 크기(스케일), 시간(분해능) 및 위상(샘플링) 각각의 축으로 표현되는 3차원 공간에서 계통 교류신호의 주기에 동기화시켜 나타낼 수 있다. 도 2는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 나타낸 도면이다.
구체적으로, 비표준 진단 유닛(10)은 전력설비에서 발생된 전자파에 대해, 크기축에서 '-75∼-35dBm의 스케일'로 나타내고, 시간축에서 '1초 동안 50㎐의 분해능'으로 나타내며, 위상축에서 '계통 교류신호의 한 주기마다 64번 샘플링'하는 비표준 포맷으로 부분방전의 발생 여부 및 부분방전 유형에 따라 서로 다르게 나타나는 전자파의 파형 특성을 추출한다. 이 경우, 비표준 진단 유닛(10)은 전자파의 파형 특성을 나타내는 파형 정보를 포함하는 부분방전 이벤트 데이터를 1초 단위로 생성한다.
다음으로, 표준 진단 유닛(20)은 전력설비에서 발생된 전자파에 대해, 크기축에서 '-55∼0dBm의 스케일'로 나타내고, 시간축에서 '1초 동안 60㎐의 분해능'으로 나타내며, 위상축에서 '계통 교류신호의 한 주기마다 128번 샘플링'하는 IEC61850 표준 포맷으로 부분방전의 발생 여부 및 부분방전 유형에 따라 서로 다르게 나타나는 전자파의 파형 특성을 추출한다. 이 경우, 표준 진단 유닛(20)은 전자파의 파형 특성을 나타내는 파형 정보를 포함하는 부분방전 이벤트 데이터를 1분 단위로 생성한다.
이와 같은 차이로 인해, 표준 진단 유닛(20)은 비표준 진단 유닛(10)에서 생성된 부분방전 이벤트 데이터를 곧 바로 인식하기 어렵다. 이에 따라, 표준 진단 유닛(20)은 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 대한 부분방전 이벤트 처리 장치(100)에 의한 포맷 변환에 따른 표준 호환 과정을 통해 인식할 수 있다.
포맷 변환부(140)는 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 대한 포맷 변환에 따른 표준 호환 과정을 수행한다. 즉, 포맷 변환부(140)는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷을 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환한다.
이하, 도 3을 참조하여 포맷 변환부(140)에서 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 대한 포맷 변환 과정에 대해 상세하 설명하기로 한다. 도 3은 상기 도 1의 포맷 변환부에서 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환 과정을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 포맷 변환부(140)는 전력설비에 설치된 센서들의 센서아이디를 표준 진단 유닛(20)의 데이터베이스(DB)에 매핑한다(S201).
그런데, 표준 진단 유닛(20)은 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 포함된 센서 아이디를 식별할 수 없다. 이는 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 포함된 센서 아이디가 IEC61850 표준을 따르지 않기 때문이다.
표준 진단 유닛(20)은 전자파(즉, 부분방전 이벤트)가 발생한 지점을 몇 번째 센서를 나타내는 센서 아이디 대신에, 몇 번째 로컬유닛의 몇 번째 채널인지를 확인하여 식별한다.
즉, 어떤 센서에 의해 감지된 전자파의 파형 정보가 포함된 부분방전 이벤트 데이터는, 표준 진단 유닛(20)의 데이터베이스에 저장된 센서 아이디에 대응되는 몇 번째 로컬유닛의 몇 번째 채널에 해당되는 이벤트 데이터로 저장된다.
다음으로, 포맷 변환부(140)는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷을 변환하기 위한 타이머를 시작한다(S202). 여기서, 포맷 변환부(140)는 부분방전 이벤트 데이터의 포맷 변환을 위한 한 주기로 2분을 설정할 수 있다.
그리고, 포맷 변환부(140)는 제2 이벤트 연계부(130)와 연동하여 최신 부분방전 이벤트 데이터를 추출한다.
우선, 포맷 변환부(140)는 제2 이벤트 연계부(130)에 의해 검출된 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터가 오늘 날짜의 이벤트 데이터인지를 확인한다(S203). 이때, 포맷 변환부(140)는 오늘 날짜의 이벤트 데이터로 확인되지 않으면, 타이머가 완료될 때까지 대기한다.
또한, 포맷 변환부(140)는 오늘 날짜의 이벤트 데이터로 확인되면, 해당 이벤트 데이터의 발생시간이 '가장 최근에 포맷 변환이 진행된 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 포함된 이벤트 데이터의 발생시간'보다 최신인지를 확인한다(S204).
이후, 포맷 변환부(140)는 최신이면, 새로 발생된 부분방전 이벤트 데이터만을 추출한다(S205).
다음으로, 포맷 변환부(140)는 추출된 부분방전 이벤트 데이터의 비표준 포맷을 IEC61850 표준 포맷으로 변환한다(S206). 이에 대한 자세한 설명은 후술할 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이때, 포맷 변환부(140)는 IEC61850 표준 포맷으로 변환된 이벤트 데이터를 표준 진단 유닛(20)의 데이터베이스(DB)에 저장한다(S207). 이때, 포맷 변환부(140)는 IEC61850 표준 포맷으로 변환된 이벤트 데이터를 센서아이디별로 매핑한다.
이후, 포맷 변환부(140)는 타이머가 종료되는지를 확인한다(S208). 이때, 포맷 변환부(140)는 타이머가 종료되면 초기 단계(S202)로 돌아가고, 그렇지 않으면 타이머가 종료되는지를 계속 확인한다(S208).
여기서, 타이머는 소정의 주기 마다 제2 이벤트 연계부(130)에 의해 검출된 비표준 포맷의 이벤트 데이터를 확인하여 포맷 변환을 수행하기 위한 용도로 사용된다. 특히, 타이머는 포맷 변환부(140)의 부하 감소와 함께 빠짐없는 포맷 변환이 이루어지도록 한다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 도 3에서 S206 단계의 포맷 변환 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 도 4a 내지 도 4c는 상기 도 3의 포맷 변환 과정을 상세하게 설명하는 도면이다.
도 4a를 참조하면, 포멧 변환부(140)는 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에서 한 쌍의 파일(즉, eal 파일 및 evd 파일)을 확인한다.
먼저, 포멧 변환부(140)는 비표준 포멧의 부분방전 이벤트 데이터로부터 eal 파일을 추출한다(S211).
여기서, eal 파일은 부분방전 이벤트가 발생된 센서의 센서아이디가 기록되는 2바이트(byte)의 필드(field), 센서에 의해 발생된 부분방전 이벤트의 발생시간이 기록되는 3바이트의 필드가 포함된다. 부분방전 이벤트의 발생시간은 시(hour)/분(minute)/초(second) 형식으로 초단위 시간정보가 제공된다. 예를 들어, 센서아이디는 '77'이고, 부분방전 이벤트의 발생시간은 '11시21분17초'일 수 있다.
또한, eal 파일은 부분방전 이벤트가 발생된 센서의 개수에 따라 다수의 필드들이 연속적으로 형성될 수 있다.
다음으로, 포멧 변환부(140)는 eal 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간 정보를 획득한다(S212). 이처럼 포멧 변환부(140)는 eal 파일에 기록된 모든 센서아이디와 발생시간 정보를 획득할 수 있다(S213).
한편, 포멧 변환부(140)는 비표준 포멧의 부분방전 이벤트 데이터로부터 evd 파일을 추출한다(S221).
여기서, evd 파일은 부분방전 이벤트 데이터의 크기를 나타내는 정보가 기록되는 2바이트의 필드, 3차원 공간의 시간축에서의 위치정보가 기록되는 2바이트의 필드, 임펄스의 개수 및 3차원 공간의 위상축에서의 위치정보가 기록되는 8바이트의 필드, 임펄스들 각각의 크기가 기록되는 필드가 포함된다. 임펄스들 각각의 크기가 기록되는 필드의 길이는 임펄스의 개수에 따라 가변된다.
다음으로, 포멧 변환부(140)는 evd 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 전자파의 파형정보를 획득하여 IEC61850 표준 포맷으로의 조정을 수행한다.
구체적으로, 포멧 변환부(140)는 evd 파일의 처음 2바이트의 필드로부터 파형정보의 전체 크기를 획득한다(S222).
이후, 포멧 변환부(140)는 다음 2바이트의 필드로부터 3차원 공간의 시간축에서의 위치값을 획득한다(S223). 이때, 포멧 변환부(140)는 3차원 공간의 시간축에서 위치값을 비표준 포멧의 1초 동안 50㎐의 분해능에서 IEC61850 표준 포멧의 1초 동안 60㎐의 분해능으로 조정한다(S224).
이후, 포멧 변환부(140)는 다음 8바이트의 필드로부터 임펄스 개수와 3차원 공간의 위상축에서의 위치값을 획득한다(S225).
이후, 포켓 변환부(140)는 다음 필드로부터 임펄스들 각각의 크기를 획득한다(S226). 이때, 포켓 변환부(140)는 3차원 공간의 크기축에서 각 임펄스의 크기를 비표준 포멧의 '-75∼-35dBm의 스케일'에서 IEC61850 표준 포멧의 '-55∼0dBm의 스케일'로 조정한다(S227).
이후, 포멧 변환부(140)는 evd 파일에 기록된 모든 파형정보를 획득할 수 있다(S228).
한편, 포멧 변환부(140)는 eal 파일에 기록된 모든 센서아이디와 발생시간 정보를 획득하고(S213), evd 파일에 기록된 모든 파형정보가 획득되면(S228), eal 파일과 evd 파일로부터 획득된 정보들을 서로 매칭하여 '1초 단위의 데이터 묶음'을 복수개 생성한다(S230). 이러한 변환 과정은 다음 파형이 더 이상 존재하지 않을때까지 반복 수행된다.
도 4b를 참조하면, 포멧 변환부(140)는 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 구성하는 과정을 수행한다.
먼저, 포멧 변환부(140)는 센서아이디별로 버퍼를 할당한다(S231).
이후, 포멧 변환부(140)는 복수개가 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 위상축에서 '계통 교류신호의 한 주기마다 64번 샘플링'하는 비표준 포맷에서 '계통 교류신호의 한 주기마다 128번 샘플링'하는 IEC61850 표준 포맷으로 변환한다(S232). 이때, 포멧 변환부(140)는 변환된 '1초 단위의 데이터 묶음' 각각을 센서아이디별로 할당된 버퍼에 저장한다(S233).
이후, 포멧 변환부(140)는 모든 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서아이디별로 할당된 버퍼에 저장되었는지를 확인한다(S234). 이때, 포멧 변환부(140)는 확인 결과에 따라 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 생성한다(S235).
도 4c를 참조하면, 포멧 변환부(140)는 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보(즉, 시/분/초)에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터를 해당 버퍼에 저장하여 '1분 단위의 데이터 묶음'으로 생성하는 과정을 수행한다.
먼저, 포멧 변환부(140)는 '1분 단위의 데이터 묶음'이 저장되는 버퍼를 할당한다(S241).
여기서, '1분 단위의 데이터 묶음'이 저장되는 버퍼는, 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보(즉, 시/분/초)에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터들이 저장되는 버퍼이다. 즉, '1분 단위의 데이터 묶음'은 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터들의 묶음이라 할 수 있다.
예를 들어, 포멧 변환부(140)는 '1초 단위의 데이터 묶음'에 포함된 어느 하나의 '1초 단위의 데이터'에서 시간정보가 '11시21분17초'인 경우에, '11시21분17초'에서 시/분 정보인 '11시21분'가 동일한 '1초 단위 데이터들'을 저장하기 위한 버퍼를 할당할 수 있다. 즉, 할당되는 버퍼는 '11시21분'의 버퍼가 된다. 해당 버퍼에는 '11시21분00초'부터 '11시21분59초' 사이의 시간정보를 갖는 1초 단위 데이터들이 저장될 수 있다. '11시21분'의 버퍼에 저장된 1초 단위 데이터 묶음은, 시/분 정보가 동일한 '1초 단위 데이터 묶음'으로서, 이는 '1분 단위의 데이터 묶음'이라 통칭할 수 있다.
이후, 포멧 변환부(140)는 '1초 단위의 데이터 묶음'이 '1분 단위의 데이터 묶음'을 위한 버퍼에 포함되는지를 확인한다(S242).
다시 말해, 포멧 변환부(140)는 '1초 단위의 데이터 묶음'에 속하는 1초 단위의 데이터들에 대해, '1분 단위의 데이터 묶음'이 저장되는 버퍼에 할당되는 시/분 정보와 동일한지를 확인한다. 포멧 변환부(140)는 각 센서별로 상위단계에서 할당된 특정 분에 해당하는지를 모든 센서별 1초 데이터에 대해 수행한다. 이와 같은 방식으로 할당된 버퍼의 특정 분에 해당하는 모든 1초 단위의 데이터 묶음이 해당 버퍼에 저장된다.
이때, 포멧 변환부(140)는 '1초 단위의 데이터 묶음'이 '1분 단위의 데이터 묶음'이 저장되는 버퍼에 포함되지 않으면(S242), '1초 단위의 데이터 묶음'을 해당 센서별 묶음에 다시 삽입한다(S243).
반면에, 포멧 변환부(140)는 '1초 단위의 데이터 묶음'이 '1분 단위의 데이터 묶음'이 저장되는 버퍼에 포함되면(S242), '1초 단위의 데이터 묶음'을 해당 버퍼에 저장한다(S244).
이후, 포멧 변환부(140)는 전술한 과정을 모든 1초 단위의 데이터 묶음에 대해 수행하는지와 모든 센서별 묶음에 대해 수행하는지를 확인한다(S245, S246).
이후, 포멧 변환부(140)는 1분 단위의 데이터 묶음들을 센서별 묶음으로 생성한다(S247). 이때, 포멧 변환부(140)는 모든 센서별 묶음이 센서별 1분 단위의 버퍼에 저장된다.
포멧 변환부(140)는 1분 단위의 데이터 묶음을 표준 진단 유닛(20)의 데이터베이스에 저장한다(S248). 이때, 포멧 변환부(140)는 버퍼에 저장된 1분 단위의 데이터 묶음을 삭제한다.
이와 같이, 포멧 변환부(140)는 센서별 묶음에 분류된 모든 1분 단위의 데이터 묶음이 표준 진단 유닛(20)의 데이터베이스에 저장하고, 데이터 변환 과정을 종료한다.
부분방전 진단부(150)는 포맷 변환부(140)에 의해 변환된 'IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터'에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단한다. 즉, 부분방전 진단부(150)는 비표준 진단 유닛(10)에서 발생된 부분방전 이벤트 데이터에 대해서도, 포맷 변환부(140)에 의해 변환된 부분방전 이벤트 데이터에 따라 전력설비에서 발생된 부분방전을 확인할 수 있다.
한편, IEC61850 기반의 부분방전 온라인 진단 시스템을 구현하기 위해서는, 도 5에 도시된 논리노드의 SPDC 클래스를 사용자 단말기(210)와 인터랙션을 수행하는 상위서버(200), 예를 들어 HMI(Human Machine Interface) 서버에 제공되어야 한다. 도 5는 IEC61850 표준의 논리노드의 SPDC 클래스를 나타낸 도면이다.
여기서, IEC61850 표준의 논리노드는 변전소의 수많은 기능들을 표현하는 가장 작은 단위의 객체이다. IEC61850 표준의 논리노드의 클래스의 종류는 변전소의 기능들 별로 다양하게 정의되어 있으며, 그 중 SPDC 클래스는 변전소의 전력설비에서 발생된 부분방전에 관한 정보를 표현한다.
상위 인터페이스부(160)는 부분방전의 진단 결과 중에서 부분방전의 발생 여부에 기초하여 논리노드의 SPDC 클래스의 부분방전 알람을 설정하고, 부분방전의 유형에 기초하여 평균 레벨, 피크 레벨 등 논리노드의 SPDC 클래스의 입력 정보를 결정한다.
상위서버(200)는 이와 같이 결정된 정보를 이용하여 논리노드의 SPDC 클래스를 생성하고, 이 논리노드를 활용해 전력설비의 상태를 진단할 수 있다.
이는 기존의 비표준 방식의 부분방전 온라인 진단 시스템을 교체하지 않더라도 데이터 손실 없이 비표준 포맷과 IEC61850 표준 포맷을 적용하는 부분방전 온라인 진단 시스템들 간의 표준 호환이 구현될 수 있음을 의미한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법을 나타낸 도면이다.
부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 부분방전 이벤트가 발생하는지를 진단한다(S301).
이때, 부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 부분방전 이벤트가 발생하면(S302), 전력설비에서 발생된 부분방전 이벤트를 IEC61850 표준에서 정의된 포맷과는 다른 비표준 포맷으로 생성한다(S303).
이후, 부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터의 생성을 모니터링하여 부분방전 이벤트 데이터를 검출한다(S304).
그런 다음, 부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 검출된 이벤트 데이터의 비표준 포맷을 IEC61850 표준의 포맷으로 변환한다(S305).
이후, 부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 IEC61850 표준 포맷의 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단한다(S306).
부분방전 이벤트 처리 장치(100)는 부분방전의 진단 결과에 기초하여 IEC61850 표준의 논리노드(Logical Node)를 생성하여 사용자 단말기(201)와의 인터랙션을 수행하는 상위서버에 제공한다(S307).
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 비표준 진단 유닛 20 : 표준 진단 유닛
110 : 비표준 진단부 120 : 제1 이벤트 연계부
130 : 제2 이벤트 연계부 140 : 포맷 변환부
150 : 부분방전 진단부 160 : 상위 인터페이스부

Claims (18)

  1. 부분방전 이벤트 발생을 진단함에 따라 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 생성하기 위한 비표준 진단부;
    상기 부분방전 이벤트 데이터를 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대한 조정을 통해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환하기 위한 포맷 변환부;
    상기 변환된 IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단하기 위한 부분방전 진단부; 및
    상기 진단 결과에 따라 IEC61850 표준의 논리노드 SPDC 클래스를 생성하여 IEC61850 표준 기반의 상위서버에 제공하기 위한 상위 인터페이스부;
    를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표준 진단부는,
    이더넷을 통해 전력설비에 설치된 각종 센서들로부터 수집된 센서데이터를 수신하여 부분방전 이벤트 발생을 진단하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포맷 변환부는,
    타이머를 이용하여 소정의 주기 마다 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 확인하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 이벤트 데이터는, 확장자가 eal인 eal 파일과 확장자가 evd인 evd 파일을 포함하며,
    상기 eal 파일은, 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간정보가 포함되며,
    상기 evd 파일은, 부분방전 이벤트의 발생원인과 관련된 '전자파의 파형정보'가 포함되는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 포멧 변환부는,
    상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 eal 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간 정보를 획득하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 포멧 변환부는,
    상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 evd 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 전자파의 파형정보를 획득하여 IEC61850 표준 포맷으로의 조정을 수행하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 포멧 변환부는,
    상기 eal 파일과 상기 evd 파일로부터 획득된 정보들을 서로 매칭하여 '1초 단위의 데이터 묶음'을 복수개 생성하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포멧 변환부는,
    상기 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 구성하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 포멧 변환부는,
    상기 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터를 '1분 단위의 데이터 묶음'으로 생성하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 비표준 진단부는, 비표준 기반의 구형 부분방전 진단 시스템인 비표준 진단 유닛에 위치하며,
    상기 포맷 변환부, 상기 부분방전 진단부 및 상기 상위 인터페이스부는, IEC61850 표준 기반의 신형 부분방전 진단 시스템인 표준 진단 유닛에 위치하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 비표준 진단 유닛 및 상기 표준 진단 유닛 각각은, 비표준 포멧의 부분방전 이벤트 데이터의 전송을 위한 인터페이스 환경을 제공하는 제1 및 제2 이벤트 연계부를 구비하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 장치.
  12. 부분방전 이벤트 발생을 진단함에 따라 비표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터를 생성하는 단계;
    상기 부분방전 이벤트 데이터를 3차원 공간에서 크기, 시간 및 위상 각각의 축에 대한 조정을 통해 비표준 포맷에서 IEC61850 표준 포맷으로 변환하는 단계;
    상기 변환된 IEC61850 표준 포맷의 부분방전 이벤트 데이터에 기초하여 전력설비에서 발생된 부분방전을 진단하는 단계; 및
    상기 진단 결과에 따라 IEC61850 표준의 논리노드 SPDC 클래스를 생성하여 IEC61850 표준 기반의 상위서버에 제공하는 단계;
    를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 부분방전 이벤트 데이터는, 확장자가 eal인 eal 파일과 확장자가 evd인 evd 파일을 포함하며,
    상기 eal 파일은, 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간정보가 포함되며,
    상기 evd 파일은, 부분방전 이벤트의 발생원인과 관련된 '전자파의 파형정보'가 포함되는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 eal 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 센서아이디와 발생시간 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    상기 부분방전 이벤트 데이터로부터 추출된 상기 evd 파일로부터 부분방전 이벤트와 관련된 전자파의 파형정보를 획득하여 IEC61850 표준 포맷으로의 조정을 수행하는 단계;를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    상기 eal 파일과 상기 evd 파일로부터 획득된 정보들을 서로 매칭하여 '1초 단위의 데이터 묶음'을 복수개 생성하는 단계;를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 변환 단계는,
    상기 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 센서별로 구성하는 단계;를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 포멧 단계는,
    상기 센서별로 생성된 '1초 단위의 데이터 묶음'을 시간정보에서 시/분 정보가 동일한 1초 단위 데이터를 '1분 단위의 데이터 묶음'으로 생성하는 단계;를 포함하는 데이터 표준 호환을 위한 부분방전 이벤트 처리 방법.
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