KR20220009245A - Distributed power generation premises system with network separation and integrated power meter for distributed power - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수용가로부터 전력사용 정보를 수집하는 AMI (Advanced Metering Infrastructure)와 태양광, 풍력과 같은 분산전원을 감시·제어하는 DERMS (Distributed Energy Resource Management System)에서 동시에 활용 가능한 물리적 보안이 적용되어 분리된 응용서비스를 지원하는 분산 전원 발전 구내 시스템 및 분산 전원을 위한 통합 전력량계에 관한 것이다.The present invention provides physical security that can be used simultaneously in AMI (Advanced Metering Infrastructure) that collects power usage information from consumers and DERMS (Distributed Energy Resource Management System) that monitors and controls distributed power such as solar and wind power. It relates to a distributed power generation premises system that supports application services and an integrated watt hour meter for distributed power.
일반적으로, 에너지 저장(ESS) 계통이나 풍력발전 계통, 태양광발전 계통, 전기차량 계통 등 신재생 에너지원 계통은 분산 에너지 자원 관리 시스템(DERMS : distributed energy resources management system)을 통해서 관리하고 있다.In general, renewable energy source systems such as energy storage (ESS) systems, wind power generation systems, solar power generation systems, and electric vehicle systems are managed through a distributed energy resources management system (DERMS).
이러한 분산 에너지 자원 관리 시스템(DERMS)이나 배전관리시스템(DMS) 등은 배전망과 그리드망을 통해 각종 신재생 제어 설비 및 계통 차단기와 실시간 접속 및 제어를 수행하고 있다.Such a distributed energy resource management system (DERMS) or a distribution management system (DMS) performs real-time connection and control with various new and renewable control facilities and system breakers through a distribution network and a grid network.
한편, 원격검침, 수요반응 및 BTM(Behind the Meter) 서비스를 위해서 한전은 2,200만 호를 대상으로 AMI(Advanced Metering Infrastructure)를 구축 중이다. 또한, 태양광 및 풍력과 같은 1MW 이하의 신재생 에너지원을 전력계통에서 무조건 수용하기 위해 분산전원 감시·제어시스템인 상술한 DERMS를 구축 중이다. Meanwhile, KEPCO is building an AMI (Advanced Metering Infrastructure) for 22 million households for remote meter reading, demand response, and behind the meter (BTM) services. In addition, the aforementioned DERMS, a distributed power monitoring and control system, is being built to unconditionally accept renewable energy sources of less than 1 MW, such as solar and wind power, in the power system.
DERMS도 배전선로 감시 목적으로 AMI와 유사하게 분산전원 인근 배전선로에서의 전압/전류/전력량 등의 계측·계량 데이터 획득이 필요하다. AMI와(OA망, 즉 업무망) DERMS(FA망, 즉 제어망) 간은 한전의 망 분리 보안정책으로 DERMS는 AMI 전력량계로부터 직접 계측·계량 데이터를 수집할 수 없다. 따라서 DERMS는 분산전원 인근에 별도의 계측·계량 장치를 설치해서 운영하고 있다. 물론 AMI 데이터를 상위운영시스템에서 망 연계장치를 통해서 취득할 수 있으나, DERMS에서 필요한 감시제어를 위한 실시간성을 만족할 수 없어서 사용하기가 곤란하다. Similar to AMI, for the purpose of monitoring distribution lines, DERMS needs to acquire measurement and measurement data such as voltage/current/wattage from distribution lines near distributed power sources. Due to KEPCO's network separation security policy between the AMI (OA network, that is, the business network) and the DERMS (the FA network, that is, the control network), the DERMS cannot directly collect measurement and metering data from the AMI watt-hour meter. Therefore, DERMS installs and operates a separate measuring and weighing device near the distributed power source. Of course, AMI data can be acquired through the network linkage device in the upper operating system, but it is difficult to use it because it cannot satisfy the real-time performance required for monitoring and control in DERMS.
그 결과, 기하급수적으로 증가하는 분산전원을 전력계통에서 수용하기 위해서 감시제어 목적으로 필요한 분산전원 인근 배전선로의 전압/전류/전력량 등의 계측·계량 데이터 수집을 위해서 추가적인 구축비용이 발생하고 있다. 상술한 추가 구축 비용 부담에도 불구하고 추가로 설치되는 계측·계량 장치는 전력량계 만큼의 계측·계량의 정확성을 기대할 수 없는 상황이다. As a result, in order to accommodate the exponentially increasing distributed power in the power system, additional construction costs are incurred to collect measurement and measurement data such as the voltage/current/wattage of distribution lines near the distributed power supply needed for monitoring and control purposes. In spite of the above-mentioned additional construction cost burden, additionally installed measurement and metering devices cannot expect the same measurement and metering accuracy as the watt-hour meter.
전력량계는 법정계량 장치로, 계측·계량의 정확성을 국가에서 보장하고 있다. 따라서 본 특허에서는 전력회사(한전)의 망 분리 보안정책을 만족하면서, AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 방법을 제안하고자 한다. The watt-hour meter is a legal metering device, and the country guarantees the accuracy of measurement and metering. Therefore, this patent intends to propose a method for jointly utilizing the legal watt-hour meter used in AMI in DERMS while satisfying the network separation security policy of the electric power company (KEPCO).
본 발명은 망 분리 보안정책을 만족하면서, AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 분산 전원 발전 구내 시스템 및 분산 전원을 위한 통합 전력량계를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a distributed power generation premises system that can jointly utilize the legal watt-hour meter used in AMI in DERMS while satisfying the network separation security policy, and an integrated watt-hour meter for distributed power.
본 발명의 일 측면에 따른 분산 전원을 위한 통합 전력량계는, 전력량 산정을 위한 센싱값을 수집하는 센싱값 입력부; 전력량을 산정하고 계기상수 펄스로 반영하는 미터링부; AMI의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 AMI 처리부; 및 상기 센싱값 중 분산 전원 발전 제어에 필요한 값을 DERMS용 패킷으로 변환하여 DERMS 서버로 전송하는 착탈형 DERGW부를 포함할 수 있다.An integrated watt-hour meter for distributed power according to an aspect of the present invention includes: a sensing value input unit for collecting a sensed value for calculating wattage; a metering unit that calculates the amount of power and reflects it as an instrument constant pulse; AMI processing unit that supports services that meet the communication and security requirements of the AMI; and a detachable DERGW unit that converts a value necessary for distributed power generation control among the sensed values into a DERMS packet and transmits it to the DERMS server.
여기서, 상기 착탈형 DERGW부는, 상기 통합 전력량계의 함체 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 확장 카드 모듈 형태일 수 있다.Here, the detachable DERGW unit may be in the form of an expansion card module that can be coupled to an expansion slot provided inside the housing of the integrated watt-hour meter.
여기서, 상기 착탈형 DERGW부는, 고압 분산전원용 착탈형 DERGW부와 저압 분산전원용 착탈형 DERGW부 중에서 선택된 하나가 장착될 수 있다.Here, the detachable DERGW unit may be equipped with one selected from a detachable DERGW unit for a high-voltage distributed power supply and a removable DERGW unit for a low-voltage distributed power supply.
여기서, 상기 센싱값 입력부는, CT 및 PT를 구비하며 고압 전력을 스케일 다운하여 검침하는 MOF의 2차측과 연결될 수 있다.Here, the sensing value input unit may be connected to the secondary side of the MOF having a CT and a PT and reading the meter by scaling down high voltage power.
여기서, 상기 미터링부에서 상기 센싱값을 상기 착탈형 DERGW부로 전달할 수 있다.Here, the metering unit may transmit the sensed value to the detachable DERGW unit.
여기서, 상기 AMI 처리부에서 상기 센싱값을 상기 DLMS 패킷 형태로 보안 메모리에 기록하며, 상기 착탈형 DERGW부는, 상기 보안 메모리에 기록된 상기 DLMS 패킷을 독출하고, 상기 DLMS 패킷으로부터 상기 센싱값을 추출할 수 있다.Here, the AMI processing unit records the sensed value in the form of the DLMS packet in the secure memory, and the removable DERGW unit reads the DLMS packet recorded in the secure memory and extracts the sensed value from the DLMS packet. have.
여기서, 상기 착탈형 DERGW부는, 상기 통합 전력량계, 분산전원의 인버터 및 상기 DERMS 서버와 각각 데이터 통신 채널을 형성하는 통신 인터페이스; 상기 통합 전력량계로부터 상기 센싱값을 수집하는 계량 데이터 수집부; 상기 센싱값을 DNP 패킷으로 상기 DERMS 서버로 전송하는 계량 데이터 전송부; DLMS 패킷 또는 modbus 패킷으로 수집된 정보로부터 값을 추출하는 프로토콜 해석부; 상기 추출된 값을 상기 DNP 패킷으로 변환하는 프로토콜 변환부; 상기 DERMS 서버로부터 역률제어 지침을 수신하는 역률제어 명령 수신부; 및 상기 역률제어 지침 및 상기 센싱값에 따라 결정된 역률제어 명령을 상기 인버터로 전송하는 역률제어 명령 전송부를 포함할 수 있다.Here, the detachable DERGW unit, the integrated watt-hour meter, the inverter of the distributed power supply and the DERMS server and the communication interface for forming a data communication channel, respectively; a metering data collection unit for collecting the sensed value from the integrated power meter; a metering data transmitter for transmitting the sensed value as a DNP packet to the DERMS server; a protocol analysis unit for extracting values from information collected as DLMS packets or modbus packets; a protocol converter converting the extracted value into the DNP packet; a power factor control command receiving unit for receiving a power factor control instruction from the DERMS server; and a power factor control command transmitter configured to transmit a power factor control command determined according to the power factor control guideline and the sensed value to the inverter.
본 발명의 다른 측면에 따른 망 분리를 적용한 분산 전원 구내 시스템은, 전력량 산정을 위한 센싱값을 수집하고, 수집된 센싱값을 검침 서버와 DERMS 서버로, 각각 패키징하여 전송하는 통합 전력량계 장치; 상기 통합 전력량계 장치에서 패키징된 센싱값을 상기 검침 서버로 전송하는 채널을 형성하는 검침 모뎀 장치; 신재생에너지로 발전하거나, 저장된 전기에너지를 방출하는 분산 전원; 상기 분산 전원에서 출력되는 전력을 변환하여 계통으로 공급하는 인버터; 및 상기 통합 전력량계 장치로부터 전달받은 센싱값을 상기 DERMS 서버로 전송하는 채널을 형성하고, 상기 센싱값 및 상기 DERMS 서버로부터의 지침에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하며, 상기 통합 전력량계 장치 또는 상기 검침 모뎀 장치와 기계적으로 착탈될 수 있는 DERGW 장치를 포함할 수 있다.A distributed power premises system to which network separation is applied according to another aspect of the present invention includes: an integrated watt-hour meter device that collects sensed values for estimating electric power, and packages and transmits the collected sensed values to a meter reading server and a DERMS server, respectively; a meter reading modem device for forming a channel for transmitting the sensed value packaged in the integrated power meter device to the meter reading server; Distributed power to generate electricity from renewable energy or to emit stored electrical energy; an inverter converting the power output from the distributed power source and supplying it to the grid; and forming a channel for transmitting the sensed value received from the integrated watt-hour meter to the DERMS server, controlling the operation of the inverter according to the sensed value and a guideline from the DERMS server, and the integrated watt-hour meter or the meter reading modem It may include a DERGW device that is mechanically detachable from the device.
여기서, 상기 검침 모뎀 장치는, 원격검침을 위한 통신모뎀 기능과 더불어 다양한 BTM(Behind the Meter) 서비스를 지원하는 SMGW 장치일 수 있다.Here, the meter reading modem device may be an SMGW device supporting various Behind the Meter (BTM) services as well as a communication modem function for remote meter reading.
여기서, 상기 DERGW 장치는, 상기 SMGW 장치의 함체 내부에 구비된 착탈식 모뎀용 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태일 수 있다.Here, the DERGW device may be in the form of a removable expansion card module that can be coupled to an expansion slot for a removable modem provided inside the enclosure of the SMGW device.
여기서, 상기 DERGW 장치는, 상기 통합 전력량계의 함체 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 확장 카드 모듈 형태일 수 있다.Here, the DERGW device may be in the form of an expansion card module that can be coupled to an expansion slot provided inside the housing of the integrated watt-hour meter.
여기서, 상기 인버터와 계통의 연결을 차단하는 VCB(Vacuum Circuit Breaker); 및 상기 인버터에서 출력되는 전력의 전압을 변환하는 변압기를 더 포함할 수 있다.Here, a vacuum circuit breaker (VCB) for blocking the connection between the inverter and the grid; And it may further include a transformer for converting the voltage of the power output from the inverter.
여기서,상기 통합 전력량계 장치로 스케일 다운된 센싱값을 전달하는 MOF를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a MOF for transmitting the scaled-down sensed value to the integrated watt-hour meter.
여기서, 상기 DERGW 장치는, 상기 통합 전력량계 장치, 상기 인버터 및 상기 DERMS 서버와 각각 데이터 통신 채널을 형성하는 통신 인터페이스; 상기 통합 전력량계 장치로부터 상기 센싱값을 수집하는 계량 데이터 수집부; 상기 센싱값을 DNP 패킷으로 상기 DERMS 서버로 전송하는 계량 데이터 전송부; DLMS 패킷 또는 modbus 패킷으로 수집된 정보로부터 값을 추출하는 프로토콜 해석부; 상기 추출된 값을 상기 DNP 패킷으로 변환하는 프로토콜 변환부; 상기 DERMS 서버로부터 역률제어 지침을 수신하는 역률제어 명령 수신부; 및 상기 역률제어 지침 및 상기 센싱값에 따라 결정된 역률제어 명령을 상기 인버터로 전송하는 역률제어 명령 전송부를 포함할 수 있다.Here, the DERGW device, the integrated watt-hour meter device, the inverter, and the communication interface for forming a data communication channel with the DERMS server, respectively; a metering data collecting unit for collecting the sensed value from the integrated power metering device; a metering data transmitter for transmitting the sensed value as a DNP packet to the DERMS server; a protocol analysis unit for extracting values from information collected as DLMS packets or modbus packets; a protocol converter converting the extracted value into the DNP packet; a power factor control command receiving unit for receiving a power factor control instruction from the DERMS server; and a power factor control command transmitter configured to transmit a power factor control command determined according to the power factor control guideline and the sensed value to the inverter.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 망 분리를 적용한 분산 전원 발전 구내 시스템 및 분산 전원을 위한 통합 전력량계를 실시하면, 망 분리 보안 정책을 만족하면서, AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 이점이 있다.When the distributed power generation premises system and the integrated watt-hour meter for distributed power to which network separation is applied according to the spirit of the present invention of the above configuration are implemented, the statutory watt-hour meter used in the AMI is jointly utilized in the DERMS while satisfying the network separation security policy. There are advantages that can be
본 발명의 사상에 따른 망 분리를 적용한 분산 전원 발전 구내 시스템 및 분산 전원을 위한 통합 전력량계는, 전력량계의 HW 구성변화를 최소화하여 적은 비용으로 프로토콜을 포함한 서비스가 물리적으로 완전히 분리된 전력량계를 제공하며, 궁극적으로 AMI 에서 구축한 전력량계를 DERMS에서 재활용하여 배전선로의 계측감시 비용을 최소화할 수 있는 이점이 있다.The integrated watt-hour meter for the distributed power generation premises system and distributed power to which the network separation according to the spirit of the present invention is applied minimizes the change in the HW configuration of the watt-hour meter to provide a watt-hour meter in which the services including the protocol are physically completely separated at a low cost, Ultimately, there is an advantage in that the watt-hour meter built in the AMI can be recycled in the DERMS to minimize the cost of measurement and monitoring of the distribution line.
도 1은 구축되어 운용 중인 특고압(500kW 이상 발전 사업자) 분산전원의 감시 제어를 수행하기 위한 구성도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 특고압용 분산전원 원격 감시(모니터링)을 위한 분산 전원 구내 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 구축되어 운용 중인 저압(500kW 미만 발전고객) 분산전원의 감시 제어를 수행하기 위한 구성도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 저압용 분산전원 원격 감시(모니터링)을 위한 분산 전원 구내 시스템을 도시한 구성도.
도 5는 망 분리를 적용하여 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 DERGW 내장형 통합 전력량계를 도시한 블록도.
도 6은 망 분리를 적용하여 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 DERGW 내장형 통합 전력량계로서 물리적 보안을 적용한 실시예를 도시한 블록도.
도 7은 도 6의 통합 전력량계에 구비될 수 있는 착탈형 DERGW부의 일 실시예를 도시한 기능 블록도.1 is a configuration diagram for performing monitoring and control of an extra-high voltage (500 kW or more power generation company) distributed power that is built and operated.
2 is a configuration diagram showing a distributed power premises system for remote monitoring (monitoring) of distributed power for extra high voltage that can jointly utilize a legal watt-hour meter used in AMI according to the spirit of the present invention in DERMS.
3 is a configuration diagram for performing monitoring and control of a low-pressure (power generation customer less than 500 kW) distributed power that has been built and operated.
4 is a block diagram illustrating a distributed power premises system for remote monitoring (monitoring) of a distributed power source for low voltage that can jointly utilize a legal watt-hour meter used in AMI according to the spirit of the present invention in DERMS.
5 is a block diagram illustrating a DERGW built-in integrated power meter that can jointly utilize the legal power meter used in the AMI in DERMS by applying network separation.
6 is a block diagram illustrating an embodiment in which physical security is applied as a DERGW built-in integrated power meter that can jointly utilize the legal power meter used in the AMI in the DERMS by applying network separation.
7 is a functional block diagram illustrating an embodiment of a removable DERGW unit that may be included in the integrated power meter of FIG. 6 .
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first, second, etc. may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it can be understood that other components may exist in between. .
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terminology used herein is used only to describe specific embodiments, and is not intended to limit the present invention. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In this specification, the terms include or include are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and includes one or more other features or numbers, It may be understood that the existence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded in advance.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.
도 1은 구축되어 운용 중인 특고압(500kW 이상 발전 사업자) 분산전원의 감시 제어를 수행하기 위한 구성도를 보여준다. 1 shows a configuration diagram for monitoring and controlling an extra-high voltage (500 kW or more power generation operator) distributed power that is built and operated.
도 1에서 분산형 전원(1500)은 태양광, 풍력, 연료전지 등과 같은 발전원을 의미한다. 직류(DC)로 생산된 전력을 교류(AC)로 변환하기 위한 인버터(1600)가 분산형 전원(1500)과 연결되어 있으며, 특고압(22.9kV) 배전선로에 전력을 병입(공급)하기 위해서 저압을 특고압으로 승압하는 역할을 하는 변압기(1700)가 인버터(1600)와 직렬로 연결되어 있다. VCB(Vacuum Circuit Breaker)(1800)는 특고압 배전선로의 보호장치로 사용하며, 계전기의 지령을 받아서 선로를 차단하는 역할을 수행한다. 특고압 분산전원 발전고객 구내에서 생산하거나 소비한 전력량을 계량하기 위해 고압용 전력량계(1100, 1120)가 설치되어 있다. 고압용 전력량계(1100, 1120)는 MOF(1010)(Metering Out Fit, 전력량계용 변성기로 CT/PT로 구성됨)의 2차 측에 연결되어 있다. In FIG. 1 , the
현재 고압 전력량계는 양방향(송전 및 수전 계량) 계량 기능이 없어서, 송전용 전력량계(1120) 및 수전용 전량계(1100)를 각각 병렬로 설치하여 운영하고 있으며, 전력사용량에 대한 과금 목적의 수전용 전력량계는 고압 원격검침용 모뎀(1400)을 통해서 고압 원격검침 서버와 연동되고 있다. 특고압 분산전원 고객의 송전용 전력량계(1120)는 KPX(한국전력거래소)(4500)에서 관리하고 있다. 이와 같이 현재 보급된 제품의 경우 수전용 전량계(1100)와 송전용 전력량계(1120)가 분리되어 있으나, 향후 저압 전력량계(하나의 전력량계는 수전과 송전을 모두 계량)의 기능과 같이, 하나의 고압 전력량계가 양방향 계량(수전 및 송전)을 지원할 가능성도 상당하다. Currently, the high-voltage watt-hour meter does not have a bidirectional (transmission and reception metering) metering function, so the watt-
DERMS(3000)에서는 AMI와 독립적으로 중계장치를 설치하여 특고압 분산전원 발전고객 구내의 전압, 전류 등을 VCB(1800)의 2차 측으로부터 계측하고, 분산전원의 유효 발전량 증가로 발생하는 특고압 배전선로에 대한 전압상승이 허용범위를 벗어나면 인버터 역률 제어(무효전력 공급)를 통해 전압상승을 억제하고 있다. 또한, 중계장치(1200)는 개폐기 감시제어를 수행하는 단말장치(FRTU)(2000)와 통신하여 VCB(1800)로부터 측정한 전압, 전류 등의 계측값을 전송과 역률 제어 등의 명령을 수신 후, 인버터(1600) 역률 제어 등의 기능을 수행한다. 즉, VCB(1800)에 별도의 전압 및 전류 계측장치가 구비된다.In DERMS (3000), a relay device is installed independently of the AMI to measure the voltage and current in the customer’s premises of the extra-high voltage distributed power generation from the secondary side of the VCB (1800). If the voltage rise on the distribution line is out of the allowable range, the voltage rise is suppressed through inverter power factor control (reactive power supply). In addition, the repeater 1200 communicates with a terminal device (FRTU) 2000 that performs switchgear monitoring control and transmits the measured values such as voltage and current measured from the
도 2는 본 발명의 사상에 따른 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 특고압용 분산전원 원격 감시(모니터링)을 위한 분산 전원 구내 시스템을 도시한다.FIG. 2 shows a distributed power premises system for remote monitoring (monitoring) of distributed power for extra high voltage that can jointly utilize a legal watt-hour meter used in AMI according to the spirit of the present invention in DERMS.
도시한 분산 전원 구내 시스템은, 전력량 산정을 위한 센싱값을 수집하고, 수집된 센싱값을 검침 서버(4000)와 DERMS 서버(3000)를 위해, 각각 패키징하는 통합 전력량계 장치(100); 상기 통합 전력량계 장치(100)에서 패키징된 센싱값을 상기 검침 서버(4000)로 전송하는(채널을 형성하는) 검침 모뎀 장치(400); 신재생에너지로 발전하거나, 저장된 전기에너지를 방출하는 분산 전원(500); 상기 분산 전원에서 출력되는 전력을 변환하여 계통으로 공급하는 인버터(600); 및 상기 통합 전력량계 장치로부터 전달받은 센싱값을 상기 DERMS 서버로 전송하는 채널을 형성하고, 상기 센싱값 및 상기 DERMS 서버로부터의 지침에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하며, 상기 통합 전력량계 장치와 기계적으로 착탈될 수 있는 DERGW 장치(200)를 포함할 수 있다.The illustrated distributed power premises system includes: an integrated watt-
도시한 분산 전원 구내 시스템은 특고압 분산전원을 위한 것인 바, 상기 분산 전원(500)에서 생성되는 전력을 승압하기 위해, 상기 인버터(600)와 계통의 연결을 차단하는 VCB(Vacuum Circuit Breaker)(800); 상기 인버터(600)에서 출력되는 전력의 전압을 변환하는 변압기(700); 및 고압의 전력 계통을 안전하게 계측/계량하기 위해 상기 통합 전력량계 장치(100)로 스케일 다운된 센싱값을 전달하는 MOF(Metering Out Fit, 전력량계용 변성기로 CT/PT로 구성됨)(10)를 더 포함한다.The illustrated distributed power premises system is for extra-high voltage distributed power, and in order to boost the power generated from the distributed
도 2는 물리적 보안이 적용된 전력량계를 이용한 특고압 분산전원의 원격 감시 구성 및 제어 방식을 보여준다. 도 1과의 차이점은 DERMS에서 필요한 특고압 분산전원 발전고객 구내의 전압 전류 등의 계측을 VCB의 2차 측이 아닌 법적으로 정확도가 보장되는 법정 규격화된 고압 전력량계(미터)인 통합 전력량계 장치(100)로부터 취득한다. 2 shows a remote monitoring configuration and control method of an extra-high voltage distributed power supply using a watt-hour meter to which physical security is applied. The difference from FIG. 1 is that the integrated watt-hour meter device (100) is a legally standardized high-voltage watt-hour meter (meter) that legally guarantees accuracy, not the secondary side of the VCB, for measuring the voltage and current in the customer premises of the extra-high voltage distributed power generation required for DERMS (100). ) is obtained from
상기 DERGW(Distributed Energy Resource Gateway) 장치(200)는 물리적 보안을 지원하는 통합 전력량계 장치(100)와 modbus 프로토콜 및/또는 DLMS 프로토콜 등 사전에 합의된 프로토콜로 통신하여, 상기 통합 전력량계 장치(100)로부터 취득한 계측·계량 정보를 단말장치(FRTU)(2000)가 사용하는 modbus 프로토콜 및/또는 DNP 프로토콜로 변환하여 전송하는 역할을 수행한다.The DERGW (Distributed Energy Resource Gateway)
또한, 단말장치(FRTU)(2000)로부터 인버터 역률 제어 명령(구체적으로는 비교적 긴 시간 구간에서의 역률 제어의 방향을 나타내는 역률 제어 지침)을 DNP 프로토콜로 전송받고, 인버터 대부분이 사용하고 있는 modbus 프로토콜로 변환하여 최종적으로 인버터의 역률을 제어하는 기능을 수행한다. 구현에 따라, 상기 단말장치(FRTU)(2000)는 DNP 프로토콜 대신 modbus 프로토콜로 DERGW 장치(200)를 거쳐 인버터(600)의 역률을 제어할 수도 있다.In addition, the inverter power factor control command (specifically, a power factor control guideline indicating the direction of power factor control in a relatively long time period) is transmitted from the terminal device (FRTU) 2000 through the DNP protocol, and the modbus protocol used by most inverters and finally performs the function of controlling the power factor of the inverter. Depending on the implementation, the terminal device (FRTU) 2000 may control the power factor of the
통신모뎀 기능 외 비교적 단순한 부가 기능만 지원하는 검침 모뎀 장치(400)는 상기 통합 전력량계 장치(100)의 내부 하드웨어 블록으로 구현될 수 있다. 이 경우, 통합 전력량계 장치(100)의 함체 내부의 착탈식 모뎀을 수행하는 확장 슬롯에, 상기 검침 모뎀 장치(400) 및 상기 DERGW 장치(200)가 상기 확장 슬롯에 끼워지는 착탈형 확장 카드 모듈 형태로 각각 장착될 수도 있다.The meter
상기 통합 전력량계 장치(100)와 상기 DERGW 장치(200)는 물리적으로 하나의 본체에 통합되어 구현될 수 있다. 이를 위해 상기 DERGW 장치(200)는 상기 통합 전력량계 장치(100)의 함체(본체) 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태로 구현될 수 있다.The integrated watt-
한편, 도시한 상기 검침 모뎀 장치(400)는, 원격검침을 위한 통신모뎀 기능과 더불어 다양한 BTM(Behind the Meter) 서비스를 지원하는 SMGW 장치로 구현되었다.Meanwhile, the illustrated meter
SMGW(Smart Metering Gateway)는 원격검침을 위한 통신모뎀 기능과 더불어 DR(Demand Response) 등 다양한 BTM(Behind the Meter) 서비스를 지원할 수 있는 기능을 갖추고 있다. 다기능을 가지는 SMGW에는 다양한 통신방식을 지원하기 위해서 착탈식 모뎀을 수용할 수 있다. SMGW (Smart Metering Gateway) has a communication modem function for remote meter reading and a function to support various BTM (Behind the Meter) services such as DR (Demand Response). SMGW with multi-function can accommodate a removable modem to support various communication methods.
이 경우, 착탈식 모뎀을 위한 확장 슬롯을 구비하고 있는 상기 SMGW 함체(본체) 내부에 상기 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태로 상기 DERGW 장치(200)가 구현되는 것이, 설치 관점에서 바람직할 수 있다. 즉, 도 2에서는 SMGW와 DERGW 장치(200)를 분리해서 도시했지만, SMGW가 다기능을 지원하여 통합 전력량계 장치(100)와 별도의 독립된 하드웨어 장비로 구현되는 경우, DERGW 장치(200)가 SGMW 내부에 착탈식으로 장착될 수 있다. In this case, it is preferable from an installation point of view that the
이러한 경우에는 DERGW 장치(200)는 SMGW에서 제공하는 DC 전원을 공급받아 전원 문제도 손쉽게 해결할 수 있다. 한편 SMGW와 DERGW 장치(200) 간에는 망 분리를 만족시키기 위해서 서로 통신할 필요는 없다. 서로 통신하지 않는 물리적 보안이 강화된 고압 전력량계의 세부 구성과 기능은 추후 별도로 설명하겠다.In this case, the
도 3은 구축되어 운용 중인 저압(500kW 미만 발전고객) 분산전원의 감시 제어를 수행하기 위한 구성도를 보여준다. 분산형 전원(1502)에서 직류(DC)로 생산된 전력을 교류(AC)로 변환하기 위한 인버터(1602)가 분산형 전원(1502)과 연결되어 있으며, 양방향 계측/계량을 지원하는 저압 전력량계(1102)를 통해서 발전량 또는 구내 전력 사용량을 계량한다. 저압 검침서버(4002)는 DCU(Data Concentration Unit, 미도시) 및 저압 모뎀(1402)을 이용하여 각각의(송전 및 수전 계량값) 전력사용량을 원격으로 검침한다. DERMS(3002)는 전주에 설치된 (저압용) 단말장치(2002)를 이용하여 배전 변압기 2차 측에서의 전압, 전류 등을 계측·계량하여 감시하고, 전압상승에 따른 인버터의 역률 제어가 필요할 경우 (저압용) 단말장치(2002)를 통해서 인버터(1602)에 대한 역률 제어를 수행한다.3 shows a configuration diagram for monitoring and controlling low-pressure (power generation customers less than 500 kW) distributed power that is built and operated. An
도 4는 본 발명의 사상에 따른 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 저압용 분산전원 원격 감시(모니터링)을 위한 분산 전원 구내 시스템을 도시한다.4 shows a distributed power premises system for remote monitoring (monitoring) of a distributed power source for low voltage that can jointly utilize a legal watt-hour meter used in AMI according to the spirit of the present invention in DERMS.
도시한 분산 전원 구내 시스템은, 전력량 산정을 위한 센싱값을 수집하고, 수집된 센싱값을 검침 서버(4002)와 DERMS 서버(3002)를 위해, 각각 패키징하는 통합 전력량계 장치(102); 상기 통합 전력량계 장치(102)에서 패키징된 센싱값을 상기 검침 서버(4002)로 전송하는(채널을 형성하는) 검침 모뎀 장치(402); 신재생에너지로 발전하거나, 저장된 전기에너지를 방출하는 분산 전원(502); 상기 분산 전원에서 출력되는 전력을 변환하여 계통으로 공급하는 인버터(602); 및 상기 통합 전력량계 장치로부터 전달받은 센싱값을 상기 DERMS 서버로 전송하는 채널을 형성하고, 상기 센싱값 및 상기 DERMS 서버로부터의 지침에 따라 상기 인버터(602)의 동작을 제어하며, 상기 통합 전력량계 장치(102)와 기계적으로 착탈될 수 있는 DERGW 장치(202)를 포함할 수 있다.The illustrated distributed power premises system includes an integrated watt-
도 4는 물리적 보안이 적용된 전력량계를 이용한 저압 분산전원의 원격감시 및 제어 방식을 보여준다. 도 3과의 차이점은 DERMS에서 필요한 저압 분산전원 발전고객 구내의 전압 전류 등의 계측·계량을 변압기 2차 측이 아닌 법적으로 정확도가 보장되는 저압 통합 전력량계 장치(102)로부터 취득한다. 4 shows a remote monitoring and control method of a low-voltage distributed power supply using a watt-hour meter to which physical security is applied. The difference from FIG. 3 is that the measurement and measurement of voltage and current in the premises of the low-voltage distributed power generation customer required in DERMS is obtained from the low-voltage integrated watt-
DERGW(Distributed Energy Resource Gateway) 장치(202)는 물리적으로 보안이 강화된 저압 통합 전력량계 장치(102)와 modbus 프로토콜 또는 DLMS 프로토콜을 이용하여 통신하면서, 취득한 계측·계량 정보를 단말장치(FRTU)(2002)가 사용하는 DNP 프로토콜 또는 modbus 프로토콜로 변환하여 전송하는 역할을 수행한다. The DERGW (Distributed Energy Resource Gateway)
또한, 단말장치(FRTU)(2002)로부터 인버터 역률 제어 명령(구체적으로는 비교적 긴 시간 구간에서의 역률 제어의 방향을 나타내는 역률 제어 지침)을 DNP 프로토콜로 전송받고, modbus 프로토콜로 변환하여 최종적으로 인버터(602)의 역률을 제어하는 역할을 수행한다. 상기 단말장치(FRTU)(2002)는 DNP 프로토콜 대신 modbus 프로토콜로 DERGW 장치(202)를 거쳐 인버터(602)의 역률을 제어할 수도 있다.In addition, the inverter power factor control command (specifically, a power factor control guideline indicating the direction of power factor control in a relatively long time period) is transmitted from the terminal unit (FRTU) 2002 to the DNP protocol, converted into the modbus protocol, and finally the inverter It serves to control the power factor of (602). The terminal device (FRTU) 2002 may control the power factor of the
도시한 상기 검침 모뎀 장치(402)는, 원격검침을 위한 통신모뎀 기능과 더불어 다양한 BTM(Behind the Meter) 서비스를 지원하는 SMGW 장치로 구현되었다.The illustrated meter
통신모뎀 기능 외 비교적 단순한 부가 기능만 지원하는 검침 모뎀 장치(402)는 상기 통합 전력량계 장치(102)의 내부 하드웨어 블록으로 구현될 수 있다.The meter
상기 통합 전력량계 장치(102)와 상기 DERGW 장치(202)는 물리적으로 하나의 본체에 통합되어 구현될 수 있다. 이를 위해 상기 DERGW 장치(202)는 상기 통합 전력량계 장치(102)의 함체(본체) 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태로 구현될 수 있다.The integrated watt-
또는, 착탈식 모뎀을 위한 확장 슬롯을 구비하고 있는 상기 SMGW 함체(본체) 내부에 상기 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태로 상기 DERGW 장치(202)가 구현될 수 있다.Alternatively, the
도 5는 망 분리를 적용하여 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 DERGW 내장형 통합 전력량계를 도시한 블록도이다.5 is a block diagram illustrating a DERGW built-in integrated power meter that can jointly utilize the legal power meter used in the AMI in the DERMS by applying network separation.
도시한 분산 전원을 위한 통합 전력량계는, 전력량 산정을 위한 센싱(계량)값을 수집하는 센싱값 입력부(120); 전력량을 산정하고 계기상수 펄스로 반영하는 미터링부(140); AMI의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 AMI 처리부(160); 및 상기 센싱값 중 분산 전원 발전 제어에 필요한 값을 DERMS용 패킷으로 변환하여 DERMS 서버로 전송하는 착탈형 DERGW부(200)를 포함할 수 있다.The illustrated integrated watt-hour meter for distributed power includes: a sensing
도 5는 망 분리가 적용된 통합 전력량계의 구조를 보여준다. 도 5에서 제안한 전력량계의 구조는 도 2 및 도 4에 도시한 분산 전원 구내 시스템을 구성하는데 적용될 수 있다. 즉, 도 5에 도시한 통합 전력량계는 고압용 분산 전원을 위한 구내 시스템이나 저압용 분산 전원을 위한 구내 시스템으로 적용될 수 있으며, 이 경우 통합 전력량계에 DERGW 장치가 내장된다.5 shows the structure of an integrated watt-hour meter to which network separation is applied. The structure of the watt-hour meter proposed in FIG. 5 can be applied to configure the distributed power premises system shown in FIGS. 2 and 4 . That is, the integrated watt-hour meter shown in FIG. 5 can be applied as a premises system for a high-voltage distributed power supply or a premises system for a low-voltage distributed power supply. In this case, the DERGW device is built into the integrated watt-hour meter.
또한, 구현에 따라, 고압용과 저압용을 위한 통합 전력량계의 기본 제품은 동일하고, 다만 여기에 내장 장착되는 착탈형 DERGW부만을 고압용과 저압용을 구분/선택하여 장착하는 방식으로, 모듈화 및 공용화를 도모할 수 있다. 이와 함께, 고압용의 경우, 센싱값 입력부(120)에 CT 및 PT를 구비하며 고압 전력을 스케일 다운하여 검침하는 MOF가 연결됨에, 저압용 구내 시스템 구성 대비 차이가 존재한다.In addition, depending on the implementation, the basic products of the integrated watt-hour meter for high and low pressure are the same, but only the removable DERGW part that is built-in is divided/selected for high pressure and low pressure, and modularization and common use are promoted. can do. In addition, in the case of high pressure, a CT and PT are provided in the sensing
도시한 착탈형 DERGW부(200)는 기존 전력량계에서 서비스별 물리적 보안을 위해서 추가된 부분으로 볼 수 있다. 전력량계에 대한 기본적인 본 발명의 사상은 CT/PT(Current Transformer/Potential Transformer)부, 전원 및 RTC, 미터링 SoC부 등은 공용으로 사용하고, AP(Application Processor)와 통신인터페이스는 서비스별로 구분 및 독립적으로 동작하게 하는 것이다. 이러한 제안은 보안에서 요구하는 물리적 망 분리를 위해서 서비스별로 전력량계를 각각 사용하지 않고(2대 전력량계 설치 필요) 하나의 전력량계를 이용하여 DERMS와 AMI 서비스를 지원할 수 있는 장점을 제공할 수 있다. The illustrated
도 5에서 센싱값 입력부(120)는 CT 및 PT의 센싱 신호를 미터링부(140)의 ADC(Analog Digital Converter)가 수용 가능한 전류/전압의 크기로 조정하는 역할을 수행한다. 미터링부(140)는 ADC, DSP(Digital Signal Processing) 및 MCU(Micro Controller Unit)로 구성될 수 있으며, ADC는 아날로그 전류/전압값을 디지털로 변환하고, DSP는 디지털로 변환된 전류/전압값을 가지고 전력량계에서 필요한 기본적인 연산을 수행한다. MCU는 DSP에서 수행한 기본적인 연산에 추가로 필요한 계측·계량 연산 알고리즘을 코딩하여 적용한다. In FIG. 5 , the sensing
이러한 방식은 미터링부(140)와 구분되어, AMI 처리부(160)로서 AP(Application Processor)는 응용서비스(통신/보안 등의 기능) 기능만 수행하게 할 수 있는 장점을 제공한다. 즉 미터링부(140) MCU의 기능을 AMI 처리부(160)로서 AP가 대신할 수 있지만, 전력량계 펌웨어 업데이트 측면에서 계측·계량(Metrology) 역할과 응용서비스(Application)를 별도로 구분하는 것이 바람직하다. This method is differentiated from the
AMI 처리부(160)로서 AMI용 AP는 AMI의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 역할을 한다. AMI용 AP는 대표적인 AMI 프로토콜인 DLMS 프로토콜의 패킷 생성 및 해석 기능 등을 반드시 구현하는 것이 바람직하다. HW 기반의 암호모듈은 패킷 암호화, 상호인증, 키 합의, 전자서명 생성 및 검증 등에 필요한 기능을 수행한다. As the
AMI 통신인터페이스(168)로는 WiSUN(Wireless Smart Utility Network), CAN(Controller Area Network), RS232/485, PLC(Power Line communication), LTE 등을 포함할 수 있다. The
AMI 암호모듈(169)는 도 2 또는 도 4의 검침 서버(4000, 4002)와 서로 대응되는 암호키를 보유하고, 이를 이용해 검침 서버(4000, 4002)로의 전송 데이터를 암호화하거나, 전송받은 데이터를 복호화할 수 있다.The
도시한 착탈형 DERGW부(200)를 위한 AP(260)는 DERMS의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 역할을 한다. DERMS에서 많이 사용하는 프로토콜인 Modbus 프로토콜과 부가적으로 AMI 프로토콜인 DLMS 프로토콜의 패킷 생성 및 해석 기능 등을 구현하는 것이 바람직하다. The
DER 통신인터페이스(220)로는 WiSUN(Wireless Smart Utility Network), CAN(Controller Area Network), RS232/485, PLC(Power Line communication), LTE 등을 포함할 수 있으며, 상기 DER 통신인터페이스(220)는 AMI 통신인터페이스(168)와 물리적으로 구분되어 독립적으로 동작해야 한다. 암호모듈(250)은 독립적으로 사용하는 것이 일반적이며 바람직하지만, 소규모 분산 전원을 위한 저사양 하드웨어로 구현된 통합 전력량계 등의 경우 암호모듈을 서로 공용할 수도 있다. The
전자의 경우, 상기 DERGW부(200)를 위한 암호모듈(250)은, 도 2 또는 도 4의 DERMS 서버(3000, 3002)와 서로 대응되는 암호키를 보유하고, 이를 이용해 DERMS 서버(3000, 3002)로의 전송 데이터를 암호화하거나, 전송받은 데이터를 복호화할 수 있다.In the former case, the
계측·계량 데이터 측면에서 AMI와 DERMS에서 각각 사용하는 데이터의 integrity(일치성, 무결성 의미)가 중요하다. 즉 특정한 계량 항목(예를 들어 유효전력량)에 대해서 AMI용 AP(160)와 DERMS용 AP(260)가 동일한 유효 전력량값을 사용하는 것이 필요하다. 따라서, 미터링부(140)의 MCU에서 전력회사(한전)에서 요구하고 있는 계량 항목을 계산하는 알고리즘을 우선 적용하여 연산하고, 상기 우선 적용되어 연산된 값을 AMI용 AP(160) 및 DER용 AP(260)가 읽어와 사용하는 구조로 동작하도록, 도 5에서는 구현하였다.In terms of measurement and weighing data, the integrity of the data used by AMI and DERMS is important. That is, it is necessary for the
AMI용 AP(160) 및 DER용 AP(260)는 미터링부(140)의 MCU로부터 수집한(읽은) 계량값을 가지고, 사용하는 프로토콜에 맞는 패킷 생성 및 해석 기능을 수행하는 것이 바람직하며, 반면, 각각의 AP에서 계량값을 부가적으로 추가 연산하는 방식은 데이터 integrity 측면에서 바람직하지 않다. It is preferable that the
도 6은 망 분리를 적용하여 AMI에서 사용하는 법정 전력량계를 DERMS에서 공동으로 활용할 수 있는 DERGW 내장형 통합 전력량계로서 물리적 보안을 적용한 실시예를 도시한 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an embodiment in which physical security is applied as a DERGW built-in integrated power meter that can jointly utilize the legal power meter used in the AMI by applying network separation.
도시한 분산 전원을 위한 통합 전력량계는, 전력량 산정을 위한 센싱(계량)값을 수집하는 센싱값 입력부(120); 전력량을 산정하고 계기상수 펄스로 반영하는 미터링부(141); AMI의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 AMI 처리부(161); 및 상기 센싱값 중 분산 전원 발전 제어에 필요한 값을 DERMS용 패킷으로 변환하여 DERMS 서버로 전송하는 착탈형 DERGW부(201)를 포함하되, 상기 AMI 처리부(161)에서 상기 센싱값을 상기 DLMS 패킷 형태로 보안 메모리(211)에 기록하며, 상기 착탈형 DERGW부(201)는 상기 보안 메모리(211)에 기록된 상기 DLMS 패킷을 독출하고, 상기 DLMS 패킷으로부터 상기 센싱값을 추출할 수 있다. The illustrated integrated watt-hour meter for distributed power includes: a sensing
도 6은 도 5에서 명시한 전력량계 구조의 일부를 변경한 구조이다. 상기 미터링부(141)로서 특정 미터링 SoC칩의 경우 2개 이상의 AP가 사용할 수 있는 통신인터페이스를 제공하지 못할 때 활용할 수 있다. 위의 경우에서는 도 6에서 명시한 것과 같이 하나의 통신인터페이스를 제공할 때는 AMI용 AP와 DER용 AP 서로 간에 보안(secure) 메모리(211)를 공유하도록 구성한다. 6 is a structure in which a part of the structure of the watt-hour meter specified in FIG. 5 is modified. As the
도시한 보안 메모리(211)는 상기 착탈형 DERGW부(201)를 구성하는 하드웨어(예: 확장 카드 모듈)에 장착되었지만, 다른 구현에서는 상기 착탈형 DERGW부(201)와 구분되는 별도의 메모리 하드웨어일 수 있다.The illustrated
AMI용 AP(161)는 상기 미터링부(141)로서 미터링 SoC 칩으로부터 획득한 계량데이터를 보안(secure) 메모리(211)에 write만 수행하는 권한을 가지고, DER용 AP(261)는 보안(secure) 메모리(211)에서 read만 수행하는 권한을 가지도록 구현하면, 실질적으로 상기 양 AP들(161, 261) 간에는 물리적으로 분리된 것처럼 동작하며, 물리적 보안 및 망 분리 조건을 보다 강화할 수 있다.
도 7은 도 6의 통합 전력량계에 구비될 수 있는 착탈형 DERGW부의 일 실시예를 도시한다.7 illustrates an embodiment of a removable DERGW unit that may be provided in the integrated watt-hour meter of FIG. 6 .
도시한 착탈형 DERGW부는, 상기 통합 전력량계 장치, 상기 인버터 및 상기 DERMS 서버와 각각 데이터 통신 채널을 형성하는 통신 인터페이스(221); 상기 통합 전력량계 장치로부터 상기 센싱값을 수집하는 계량 데이터 수집부(262); 상기 센싱값을 DNP 패킷으로 상기 DERMS 서버로 전송하는 계량 데이터 전송부(263); DLMS 패킷(포맷) 또는 modbus 패킷(포맷)으로 수집된 정보로부터 값을 추출하는 프로토콜 해석부(264); 상기 추출된 값을 상기 DNP 패킷으로 변환하는 프로토콜 변환부(265); 상기 DERMS 서버로부터 역률제어 지침을 수신하는 역률제어 명령 수신부(266); 및 상기 역률제어 지침 및 상기 센싱값에 따라 결정된 역률제어 명령을 상기 인버터로 전송하는 역률제어 명령 전송부(267)를 포함할 수 있다. The illustrated detachable DERGW unit includes: a
도 7은 착탈형 DERGW부의 하드웨어적 구성 요소들을 표현한 것이 아니라, 동작을 나타내기 위한 기능 블록들로 도시한 것이다. 따라서, 도 7의 인터페이스부(221)는 도 6의 DER 통신 인터페이스(221)에 해당하며, 도 7의 계량 데이터 수집부(262), 계량 데이터 전송부(263), 프로토콜 해석부(264), 프로토콜 변환부(265), 역률제어 명령 수신부(266), 및 역률제어 명령 전송부(267)는 도 6의 DER용 AP(261)에 형성된 소프트웨어 블록들일 수 있다.FIG. 7 does not represent the hardware components of the removable DERGW unit, but shows functional blocks for indicating the operation. Accordingly, the
도시한 착탈형 DERGW부는 FRTU, 전력량계, 인버터와 각각 통신하기 위해서 다양한 통신방식을 지원한다. 통신방식은 WiSUN(Wireless Smart Utility Network), CAN(Controller Area Network), RS232/485, PLC(Power Line communication), LTE, e-WSN(energy Wireless Sensor Network, 한전 자가 무선통신방식) 등을 포함할 수 있다. 계량데이터 수집부(262)는 전력량계에서 사용하는 통신인터페이스 및 상호합의된 프로토콜을 이용하여 계량데이터를 주기적으로(예를 들어 1초 간격) 수집한다. 전력량계에서 지원하는 대표적인 프로토콜은 DLMS와 modbus를 언급할 수 있다. 계량데이터 수집부(262)는 수집한 계량데이터를 프로토콜 해석부(264)로 전송한다. The illustrated detachable DERGW unit supports various communication methods to communicate with the FRTU, the watt-hour meter, and the inverter, respectively. Communication methods may include WiSUN (Wireless Smart Utility Network), CAN (Controller Area Network), RS232/485, PLC (Power Line communication), LTE, e-WSN (energy Wireless Sensor Network, KEPCO’s wireless communication method), etc. can The metering
프로토콜 해석부(264)는 해당 프로토콜에 맞게 파싱(디코딩)을 수행한다. 해석된 계량데이터는 프로토콜 변환부(265)로 전송된다. 프로토콜 변환부(265)는 DLMS↔DNP, modbus↔DNP, modbus↔DLMS 등의 프로토콜 변환을 수행할 수 있다. The
계량데이터 전송부(263)는 프로토콜 변환부(265)에서 DNP 프로토콜로 변환된 계량데이터를 FRTU 전송용 통신인터페이스를 통해서 FRTU로 전송할 수 있다. The measurement
역률 제어 명령 수신부(266)는 FRTU 통신인터페이스를 통해서 DNP 프로토콜로 된(modbus 프로토콜도 가능) 역률 제어 명령 패킷을 수신하면, 이를 프로토콜 해석부(264)로 전송한다. 프로토콜 해석부(264)는 DNP 프로토콜을 해석 후 인버터가 사용하는 modbus 프로토콜로 변환한다. When the power factor control
역률 제어 명령 전송부(267)는 프로토콜 해석부(264)에서 modbus 프로토콜로 변환된 역률 제어 명령을 인버터 통신인터페이스를 통해서 인버터로 전송하여 역률 제어를 수행한다. The power factor control
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the present invention may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof, so the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .
10 : MOF(Metering Out Fit) 100 : 통합 전력량계 장치
120 : 센싱값 입력부 140, 141 : 미터링부
160, 161 : AMI 처리부 169 : 암호모듈
168 : AMI 통신인터페이스 200, 202 : DERGW 장치
220, 221 : DER 통신인터페이스 211 : 보안 메모리
250, 251 : 암호모듈 260, 261 : DERMS용 AP
400, 402 : 검침 모뎀 장치 500, 502 : 분산 전원
600, 602 : 인버터 700 : 변압기
800 : VCB(Vacuum Circuit Breaker) 2000, 2002 : 단말장치(FRTU)
3000, 3002 : DERMS 서버 4000, 4002 : 검침 서버10: MOF (Metering Out Fit) 100: Integrated power meter device
120: sensing
160, 161: AMI processing unit 169: encryption module
168:
220, 221: DER communication interface 211: secure memory
250, 251:
400, 402: meter
600, 602: inverter 700: transformer
800: VCB (Vacuum Circuit Breaker) 2000, 2002: Terminal Equipment (FRTU)
3000, 3002:
Claims (14)
전력량을 산정하고 계기상수 펄스로 반영하는 미터링부;
AMI의 통신 및 보안 요구사항에 맞는 서비스를 지원하는 AMI 처리부; 및
상기 센싱값 중 분산 전원 발전 제어에 필요한 값을 DERMS용 패킷으로 변환하여 DERMS 서버로 전송하는 착탈형 DERGW부
를 포함하는 분산 전원을 위한 통합 전력량계.
a sensing value input unit for collecting a sensing value for calculating the amount of electricity;
a metering unit that calculates the amount of power and reflects it as an instrument constant pulse;
AMI processing unit that supports services that meet the communication and security requirements of the AMI; and
A detachable DERGW unit that converts a value required for distributed power generation control among the sensing values into a DERMS packet and transmits it to the DERMS server
An integrated watt-hour meter for distributed power sources that includes.
상기 착탈형 DERGW부는,
상기 통합 전력량계의 함체 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 확장 카드 모듈 형태인 통합 전력량계.
According to claim 1,
The removable DERGW unit,
An integrated watt-hour meter in the form of an expansion card module that can be coupled to an expansion slot provided inside the housing of the integrated watt-hour meter.
상기 착탈형 DERGW부는,
고압 분산전원용 착탈형 DERGW부와 저압 분산전원용 착탈형 DERGW부 중에서 선택된 하나가 장착된 통합 전력량계.
According to claim 1,
The removable DERGW unit,
An integrated watt-hour meter equipped with one selected from a removable DERGW part for high-voltage distributed power and a removable DERGW part for low-voltage distributed power.
상기 센싱값 입력부는,
CT 및 PT를 구비하며 고압 전력을 스케일 다운하여 검침하는 MOF의 2차측과 연결된 통합 전력량계.
According to claim 1,
The sensing value input unit,
An integrated watt-hour meter that has CT and PT and is connected to the secondary side of the MOF that scales down the high-voltage power and reads the meter.
상기 미터링부에서 상기 센싱값을 상기 착탈형 DERGW부로 전달하는 통합 전력량계.
According to claim 1,
An integrated watt-hour meter that transmits the sensed value from the metering unit to the detachable DERGW unit.
상기 AMI 처리부에서 상기 센싱값을 상기 DLMS 패킷 형태로 보안 메모리에 기록하며,
상기 착탈형 DERGW부는, 상기 보안 메모리에 기록된 상기 DLMS 패킷을 독출하고, 상기 DLMS 패킷으로부터 상기 센싱값을 추출하는 통합 전력량계.
According to claim 1,
The AMI processing unit records the sensed value in the secure memory in the form of the DLMS packet,
The detachable DERGW unit reads the DLMS packet recorded in the secure memory and extracts the sensed value from the DLMS packet.
상기 착탈형 DERGW부는,
상기 통합 전력량계, 분산전원의 인버터 및 상기 DERMS 서버와 각각 데이터 통신 채널을 형성하는 통신 인터페이스;
상기 통합 전력량계로부터 상기 센싱값을 수집하는 계량 데이터 수집부;
상기 센싱값을 DNP 패킷으로 상기 DERMS 서버로 전송하는 계량 데이터 전송부;
DLMS 패킷 또는 modbus 패킷으로 수집된 정보로부터 값을 추출하는 프로토콜 해석부;
상기 추출된 값을 상기 DNP 패킷으로 변환하는 프로토콜 변환부;
상기 DERMS 서버로부터 역률제어 지침을 수신하는 역률제어 명령 수신부; 및
상기 역률제어 지침 및 상기 센싱값에 따라 결정된 역률제어 명령을 상기 인버터로 전송하는 역률제어 명령 전송부
를 포함하는 통합 전력량계.
The method of claim 1,
The removable DERGW unit,
a communication interface for forming a data communication channel with the integrated watt-hour meter, the distributed power inverter, and the DERMS server, respectively;
a metering data collection unit for collecting the sensed value from the integrated power meter;
a metering data transmitter for transmitting the sensed value as a DNP packet to the DERMS server;
a protocol analysis unit for extracting values from information collected as DLMS packets or modbus packets;
a protocol converter converting the extracted value into the DNP packet;
a power factor control command receiving unit for receiving a power factor control instruction from the DERMS server; and
A power factor control command transmission unit for transmitting a power factor control command determined according to the power factor control guideline and the sensed value to the inverter
An integrated watt-hour meter with
상기 통합 전력량계 장치에서 패키징된 센싱값을 상기 검침 서버로 전송하는 채널을 형성하는 검침 모뎀 장치;
신재생에너지로 발전하거나, 저장된 전기에너지를 방출하는 분산 전원;
상기 분산 전원에서 출력되는 전력을 변환하여 계통으로 공급하는 인버터; 및
상기 통합 전력량계 장치로부터 전달받은 센싱값을 상기 DERMS 서버로 전송하는 채널을 형성하고, 상기 센싱값 및 상기 DERMS 서버로부터의 지침에 따라 상기 인버터의 동작을 제어하며, 상기 통합 전력량계 장치 또는 상기 검침 모뎀 장치와 기계적으로 착탈될 수 있는 DERGW 장치
를 포함하는 망 분리를 적용한 분산 전원 구내 시스템.
an integrated watt-hour meter device that collects the sensed values for calculating the amount of electricity, and packages and transmits the collected sensed values to the meter reading server and the DERMS server, respectively;
a meter reading modem device for forming a channel for transmitting the sensed value packaged in the integrated power meter device to the meter reading server;
Distributed power to generate electricity from renewable energy or to emit stored electrical energy;
an inverter converting the power output from the distributed power source and supplying it to the grid; and
Forms a channel for transmitting the sensed value received from the integrated watt-hour meter device to the DERMS server, controls the operation of the inverter according to the sensed value and a guideline from the DERMS server, and the integrated watt-hour meter device or the meter-reading modem device and mechanically removable DERGW device
Distributed power premises system to which network separation is applied.
상기 검침 모뎀 장치는,
원격검침을 위한 통신모뎀 기능과 더불어 다양한 BTM(Behind the Meter) 서비스를 지원하는 SMGW 장치인 분산 전원 구내 시스템.
9. The method of claim 8,
The meter reading modem device,
A distributed power premises system that is an SMGW device that supports various BTM (Behind the Meter) services as well as a communication modem function for remote meter reading.
상기 DERGW 장치는,
상기 SMGW 장치의 함체 내부에 구비된 착탈식 모뎀용 확장 슬롯에 결합될 수 있는 착탈형 확장 카드 모듈 형태인 분산 전원 구내 시스템.
10. The method of claim 9,
The DERGW device,
A distributed power premises system in the form of a removable expansion card module that can be coupled to an expansion slot for a removable modem provided inside the enclosure of the SMGW device.
상기 DERGW 장치는,
상기 통합 전력량계의 함체 내부에 구비된 확장 슬롯에 결합될 수 있는 확장 카드 모듈 형태인 분산 전원 구내 시스템.
9. The method of claim 8,
The DERGW device,
A distributed power premises system in the form of an expansion card module that can be coupled to an expansion slot provided inside the housing of the integrated power meter.
상기 인버터와 계통의 연결을 차단하는 VCB(Vacuum Circuit Breaker); 및
상기 인버터에서 출력되는 전력의 전압을 변환하는 변압기
를 더 포함하는 분산 전원 구내 시스템.
9. The method of claim 8,
VCB (Vacuum Circuit Breaker) for blocking the connection between the inverter and the system; and
A transformer that converts the voltage of the power output from the inverter
A distributed power premises system further comprising a.
상기 통합 전력량계 장치로 스케일 다운된 센싱값을 전달하는 MOF
를 더 포함하는 분산 전원 구내 시스템.
13. The method of claim 12,
MOF that transmits the scaled-down sensed value to the integrated watt-hour meter
A distributed power premises system further comprising a.
상기 DERGW 장치는,
상기 통합 전력량계 장치, 상기 인버터 및 상기 DERMS 서버와 각각 데이터 통신 채널을 형성하는 통신 인터페이스;
상기 통합 전력량계 장치로부터 상기 센싱값을 수집하는 계량 데이터 수집부;
상기 센싱값을 DNP 패킷으로 상기 DERMS 서버로 전송하는 계량 데이터 전송부;
DLMS 패킷 또는 modbus 패킷으로 수집된 정보로부터 값을 추출하는 프로토콜 해석부;
상기 추출된 값을 상기 DNP 패킷으로 변환하는 프로토콜 변환부;
상기 DERMS 서버로부터 역률제어 지침을 수신하는 역률제어 명령 수신부; 및
상기 역률제어 지침 및 상기 센싱값에 따라 결정된 역률제어 명령을 상기 인버터로 전송하는 역률제어 명령 전송부
를 포함하는 분산 전원 구내 시스템.
10. The method of claim 9,
The DERGW device,
a communication interface for forming a data communication channel with the integrated watt-hour meter device, the inverter, and the DERMS server, respectively;
a metering data collecting unit for collecting the sensed value from the integrated power metering device;
a metering data transmitter for transmitting the sensed value as a DNP packet to the DERMS server;
a protocol analysis unit for extracting values from information collected as DLMS packets or modbus packets;
a protocol converter converting the extracted value into the DNP packet;
a power factor control command receiving unit for receiving a power factor control instruction from the DERMS server; and
A power factor control command transmission unit for transmitting a power factor control command determined according to the power factor control guideline and the sensed value to the inverter
A distributed power premises system comprising a.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102602037B1 (en) * | 2023-08-08 | 2023-11-13 | 정규형 | Communication device for building low voltage AMI system |
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JP2017034751A (en) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 東京電力ホールディングス株式会社 | Monitoring control system |
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2020
- 2020-07-15 KR KR1020200087717A patent/KR102436505B1/en active IP Right Grant
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