KR20220019913A - Intelligent electronic device with preventive diagnostics for digital substation and intelligent power system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 변전소에 배포된 전력 기기에 내장되어 또는 외장형으로 설치되는 지능형 전자 장치(IED)에 관한 것으로, 특히 디지털 변전소를 구성하는 전력 기기에 설치되며 변전소 자동화(SA) 기능과 함께 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치 및 이를 포함하여 이루어지는 지능형 전력 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent electronic device (IED) that is built-in or installed externally in a power device distributed in a substation, and is particularly installed in a power device constituting a digital substation and provides a preventive diagnosis function along with a substation automation (SA) function. It relates to an intelligent electronic device equipped with the same and an intelligent power system comprising the same.
최근 IOT 기술 등 분산 환경에 대한 통신 기술은 나날이 발전하고 있어, 안전 등의 우려로 신기술 채용에 적극적이지 않는 전력 분야에서도 디지털 관리/제어를 위한 디지털변전소 기술이 제시/운영되고 있다. Recently, communication technology for distributed environments such as IOT technology is developing day by day, and digital substation technology for digital management/control is being presented/operated in the electric power field where new technologies are not actively adopted due to safety concerns.
종래 아날로그 변전소에서는 복잡한 케이블 결선을 수작업에 의존하여 각종 전력설비간의 엔지니어링 작업을 수행하였으며, 이로 인해 변전소의 엔지니어링 작업이 장기간 소요되었고, 수작업에 의한 오결선 등 인적 오류의 가능성이 상존하여 수 차례의 확인작업 수행해야 하는 번거로움이 있었다.In the conventional analog substation, engineering work between various power facilities was performed by relying on manual work for complicated cable wiring, which took a long time for the engineering work of the substation. There was a cumbersome task to perform.
이러한 문제점을 해소하기 위해 케이블 결선을 광케이블로 구현하고, 각종 제어에 필요한 보조계전기의 물리적 접점을 논리회로로 구현한 IEC 61850 기반의 디지털 변전소가 도입되었다. 이처럼 디지털 변전소가 도입됨에 따라 기존의 아날로그 변전소가 갖고 있던 신뢰성에 대한 문제를 해결할 수 있었으며, 케이블 결선으로 인한 복구기간을 단축시킬 수 있게 되었다.In order to solve this problem, a digital substation based on IEC 61850 was introduced in which the cable connection was implemented with an optical cable and the physical contact of the auxiliary relay necessary for various control was implemented as a logic circuit. As such, with the introduction of digital substations, it was possible to solve the reliability problems of the existing analog substations and shorten the recovery period due to cable wiring.
그러나, 디지털 변전소가 도입/운영되어도, 실무적으로 안전 등의 우려로, 기존 변전소 제어/관리 구성을 버리지 못하고, 병행 이용되고 있는 실정이다.However, even if a digital substation is introduced/operated, in practice, due to concerns about safety, the existing substation control/management configuration cannot be discarded and is used in parallel.
구체적으로 살펴보면, 변전소 자동화(SA) 기능을 지원하기 위한 제어/관리 신호의 디지털 변환을 위한 디지털변전소용 IED와, IOT 기술 등에 기반하여 확장된 응용 서비스를 위한 종합예방진단 시스템 지원을 위한 IED가 각각 별도로 구축되고 있다.Specifically, there are IEDs for digital substations for digital conversion of control/management signals to support substation automation (SA) functions, and IEDs for comprehensive preventive diagnosis system support for extended application services based on IOT technology, etc. are being built separately.
도 1은 종래 기술에 의한 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 디지털 변전소의 설치 형태를 도시한 구성도이다. 1 is a block diagram showing an installation form of a digital substation supporting an SA operation system and a comprehensive preventive diagnosis system according to the prior art.
공간적으로 제약이 있는 변전소 부지 및 각 전력 기기(40, 50)의 내부 여유 공간에, 디지털변전소 시스템을 위한, SA 운영장치(HMI)(4), 정보연계장치(3), IED(20), 이더넷스위치(11) 등이 위치하며, 여기에, 추가적으로 종합예방진단 시스템을 위한 진단 Unit(5), Local Unit(LU)(16, 17), 예방진단 센서(61, 62, 71 ~ 74), 이더넷스위치(12) 등이 위치한다.In the spatially constrained substation site and the internal free space of each power device (40, 50), for the digital substation system, SA operation device (HMI) (4), information linkage device (3), IED (20),
상술한 종합예방진단 시스템의 독립적인 설치 구성은, 유사 기능 장치 별도 설치로부터 디지털 변환 비용 지출 중복요인 발생할 뿐만 아니라, 설비 운영 효율성을 저하시킨다. The independent installation configuration of the above-described comprehensive preventive diagnosis system not only causes overlapping factors in digital conversion cost expenditure from separate installation of similar functional devices, but also reduces facility operation efficiency.
예컨대, 유사 기능 장치로서, 디지털변전소 IED(20)와 종합예방진단 시스템 Local Unit(LU)(16, 17)을 들 수 있다.For example, a digital substation IED (20) and a comprehensive preventive diagnosis system Local Unit (LU) (16, 17) may be mentioned as similar functional devices.
운영 관점에서, 투자비 과다에 따른 예방진단 시스템 선별 설치로 예방진단 맹점이 발생(23kV GIS측 미적용)하며, 설비운전 및 예방진단 정보 감시 이원화로 정전고장 사전예방 및 신속복구에 지장을 초래할 수 있다.From an operation point of view, a preventive diagnosis blind spot occurs (23kV GIS side is not applied) due to the selective installation of the preventive diagnosis system according to the excessive investment cost, and the dualization of facility operation and preventive diagnosis information monitoring may interfere with the prevention of power outage failure and rapid recovery.
본 발명은 디지털 변환 비용을 절감하고 운영 효율성이 우수한 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치 및 지능형 전력 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an intelligent electronic device and an intelligent power system having a preventive diagnosis function for a digital substation with reduced digital conversion cost and excellent operational efficiency.
본 발명의 일 측면에 따른 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치는, 변전소 자동화를 위한 센서들로부터의 검출 신호들을 입력받는 SA 센서 입력부; 전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부; 상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈; 이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈; 및 외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함하되, 상기 데이터 처리 유닛은 상기 이더넷 통신 모듈을 통해 외부의 변전소 자동화 서버 및 예방진단 서버와 데이터 통신을 수행할 수 있다. An intelligent electronic device having a preventive diagnostic function for a digital substation according to an aspect of the present invention includes: an SA sensor input unit for receiving detection signals from sensors for substation automation; a preventive diagnosis sensor input unit receiving detection signals from sensors for preventive diagnosis of power equipment; a 61850 communication module that converts the detection signals received from the SA sensor input unit and the preventive diagnosis sensor input unit into data according to the 61850 protocol; an Ethernet communication module for performing data communication with an external device using an Ethernet network and data according to the 61850 protocol; and a data processing unit that specifies a destination for the data according to the 61850 protocol transmitted to the outside, and performs processing on the data according to the 61850 protocol transmitted from the outside, wherein the data processing unit is the Ethernet communication module Through this, data communication can be performed with an external substation automation server and preventive diagnosis server.
여기서, 상기 데이터 처리 유닛은, 상기 변전소 자동화 서버에 할당된 RCB 채널 및 상기 예방진단 서버에 할당된 RCB 채널을 확인하고, 해당 RCB 채널로 상기 61850 규약에 따른 데이터를 전송할 수 있다.Here, the data processing unit may check the RCB channel allocated to the substation automation server and the RCB channel allocated to the preventive diagnosis server, and transmit the data according to the 61850 protocol through the corresponding RCB channel.
여기서, 상기 데이터 처리 유닛은, 상기 변전소 자동화 서버로 전송하는 데이터는, 상기 이더넷 통신 모듈에 의한 VPN 채널을 통해 전송할 수 있다.Here, the data processing unit may transmit data to be transmitted to the substation automation server through a VPN channel by the Ethernet communication module.
여기서, 상기 SA 센서 입력부, 상기 예방진단 센서 입력부, 상기 61850 통신 모듈, 상기 이더넷 통신 모듈 및 상기 데이터 처리 유닛은, 소정의 슬롯에 대하여 착탈할 수 있는 래크형 HW 모듈에 제작될 수 있다.Here, the SA sensor input unit, the preventive diagnosis sensor input unit, the 61850 communication module, the Ethernet communication module, and the data processing unit may be manufactured in a rack-type HW module detachable for a predetermined slot.
여기서, 상기 데이터 처리 유닛은, 정해진 주기로 상기 변전소 자동화 서버로 데이터를 우선 송수신하고, 상기 정해진 주기의 데이터 우선 송수신후 남은 시간 동안 필요시 상기 예방진단 서버로 데이터를 송수신할 수 있다.Here, the data processing unit may transmit/receive data to the substation automation server in a predetermined period, and transmit/receive data to the preventive diagnosis server if necessary for the remaining time after the data priority transmission/reception in the predetermined period.
여기서, 상기 지능형 전자 장치가 설치되는 전력 기기 자체의 동작을 제어하는 설비 제어부; 및 상기 설비 제어부의 지시에 따른 설비의 동작 수행을 모니터링하는 설비동작 모니터링부를 더 포함할 수 있다.Here, a facility control unit for controlling the operation of the power device itself in which the intelligent electronic device is installed; And it may further include a facility operation monitoring unit for monitoring the operation performance of the facility according to the instruction of the facility control unit.
본 발명의 다른 측면에 따른 지능형 전력 시스템은, 변전소 자동화를 위한 센서들로부터의 검출 신호들을 입력받는 SA 센서 입력부와, 전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부와, 상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈과, 이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈과, 외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함하는 지능형 전자 장치;An intelligent power system according to another aspect of the present invention includes an SA sensor input unit receiving detection signals from sensors for substation automation, and a preventive diagnosis sensor input unit receiving detection signals from sensors for preventive diagnosis of power equipment; A 61850 communication module that converts the detection signals received from the SA sensor input unit and the preventive diagnosis sensor input unit into data according to the 61850 protocol, and an Ethernet for performing data communication with an external device and data according to the 61850 protocol using an Ethernet network an intelligent electronic device comprising: a communication module; and a data processing unit for designating a destination for the data according to the 61850 protocol transmitted to the outside, and for processing the data according to the 61850 protocol transmitted from the outside;
상기 지능형 전자 장치로부터 변전소 제어를 위한 정보를 전송받고, 상기 지능형 전자 장치로 변전소 제어 지시를 전송하는 변전소 자동화 서버(SCADA) 서버; 및 상기 지능형 전자 장치로부터 전력 설비의 동작 모니터링 수행에 필요한 정보를 전송받는 예방진단 서버를 포함할 수 있다.a substation automation server (SCADA) server that receives information for substation control from the intelligent electronic device and transmits substation control instructions to the intelligent electronic device; and a preventive diagnosis server that receives information necessary for performing operation monitoring of power equipment from the intelligent electronic device.
여기서, 상기 지능형 전자 장치와 상기 변전소 자동화 서버는, 특정 RCB 채널를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.Here, the intelligent electronic device and the substation automation server may perform data communication through a specific RCB channel.
여기서, 상기 지능형 전자 장치와 상기 변전소 자동화 서버는, 상호간에 형성된 VPN을 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.Here, the intelligent electronic device and the substation automation server may perform data communication through a mutually formed VPN.
여기서, 상기 지능형 전자 장치와 상기 예방진단 서버는, 특정 RCB 채널를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.Here, the intelligent electronic device and the preventive diagnosis server may perform data communication through a specific RCB channel.
여기서, 상기 특정 RCB 채널은, 상기 지능형 전자 장치에서 상기 예방진단 서버로의 일방향 데이터 통신만 허용될 수 있다.Here, the specific RCB channel may allow only one-way data communication from the intelligent electronic device to the preventive diagnosis server.
여기서, 상기 SA 센서 입력부, 상기 예방진단 센서 입력부, 상기 61850 통신 모듈, 상기 이더넷 통신 모듈 및 상기 데이터 처리 유닛은, 소정의 슬롯에 대하여 착탈할 수 있는 래크형 HW 모듈에 제작될 수 있다.Here, the SA sensor input unit, the preventive diagnosis sensor input unit, the 61850 communication module, the Ethernet communication module, and the data processing unit may be manufactured in a rack-type HW module detachable for a predetermined slot.
여기서, 상기 지능형 전자 장치는, 상기 변전소 자동화 서버를 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 SA 확장 슬롯; 및 상기 예방진단 서버를 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 부가 확장 슬롯을 더 포함하되, 상기 부가 확장 슬롯에는 수신을 위한 버스를 연결하지 않는 구조가 적용될 수 있다.Here, the intelligent electronic device may include: an SA expansion slot in which a rack-type HW module for the substation automation server is mounted; and an additional expansion slot in which a rack-type HW module for the preventive diagnosis server is mounted, wherein a structure in which a bus for reception is not connected may be applied to the additional expansion slot.
여기서, 상기 데이터 처리 유닛은, 정해진 주기로 상기 변전소 자동화 서버로 데이터를 우선 송수신하고, 상기 정해진 주기의 데이터 우선 송수신후 남은 시간 동안 필요시 상기 예방진단 서버로 데이터를 송수신할 수 있다.Here, the data processing unit may transmit/receive data to the substation automation server in a predetermined period, and transmit/receive data to the preventive diagnosis server if necessary for the remaining time after the data priority transmission/reception in the predetermined period.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치 및/또는 지능형 전력 시스템을 실시하면, 디지털 전환 비용을 절감하고 운영 효율성을 높일 수 있는 이점이 있다.Implementing an intelligent electronic device and/or an intelligent power system having a preventive diagnosis function for a digital substation according to the spirit of the present invention having the above configuration has the advantage of reducing digital conversion costs and increasing operational efficiency.
본 발명의 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치 및/또는 지능형 전력 시스템은, 진단정보 모니터링 일원화로 고장 사전 예방 및 신속복구가 용이한 이점이 있다.The intelligent electronic device and/or the intelligent power system having a preventive diagnosis function for a digital substation of the present invention has an advantage in that it is easy to prevent a failure in advance and to recover quickly by unifying diagnostic information monitoring.
본 발명의 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치 및/또는 지능형 전력 시스템은, 변전소 전(全) 설비에 대한 종합 예방진단 시스템 적용을 통해 정전/고장을 효과적으로 예방할 수 있는 이점이 있다.The intelligent electronic device and/or intelligent power system having a preventive diagnosis function for a digital substation of the present invention has the advantage of effectively preventing blackouts/failures through the application of a comprehensive preventive diagnosis system to all facilities of the substation. .
도 1은 종래 기술에 의한 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 디지털 변전소의 설치 형태를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 일원화하여 지원하는 디지털 변전소의 설치 형태를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 예방 진단 기능을 구비한 디지털 변전소를 위한 지능형 전자 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 4는 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 장치를 각각 구비하는 종래기술의 지능형 전자 장치들에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 구성도.
도 5a는 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 융합형 지능형 전자 장치로서, GIS에 내장될 수 있는 지능형 전자 장치에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 구성도.
도 5b는 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 융합형 지능형 전자 장치로서, 변압기에 내장될 수 있는 지능형 전자 장치에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 구성도.
도 6은 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템이 융합된 형태로 구현된 지능형 전력 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도.1 is a block diagram showing an installation form of a digital substation supporting an SA operating system and a comprehensive preventive diagnosis system according to the prior art.
2 is a block diagram illustrating an installation form of a digital substation that unifies and supports the SA operation system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention.
3 is a block diagram showing an embodiment of an intelligent electronic device for a digital substation having a preventive diagnosis function according to the spirit of the present invention.
4 is a block diagram showing the configuration of a rack-type HW module applied to the intelligent electronic devices of the prior art each having a device supporting the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system.
5A is a configuration diagram showing the configuration of a rack-type HW module applied to an intelligent electronic device that can be embedded in a GIS as a convergence intelligent electronic device supporting the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention.
5B is a configuration diagram showing the configuration of a rack-type HW module applied to an intelligent electronic device that can be embedded in a transformer as a fusion type intelligent electronic device supporting the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention.
6 is a conceptual diagram illustrating an embodiment of an intelligent power system implemented in the form of a fusion of an SA operation system and a comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention.
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.
본 발명은 디지털변전소를 위한 IED(Intelligent Electronic Device)에 기반한 형태로 융합형 IED를 구현하여, 보호/제어 및 예방진단 정보 취득 기능을 함께 수행하는 방안을 제시한다. The present invention proposes a method of implementing a convergence type IED in a form based on an Intelligent Electronic Device (IED) for a digital substation to perform protection/control and preventive diagnosis information acquisition functions together.
예컨대, 현재 이용 중인 변전소 종합예방진단 요소기술로서, 변압기 진단 4종, 차단기 진단 2종의 기술 구성요소들을 융합한 융합형 지능형 전자 장치(IED)를 제시한다. 보다 구체적인 방안으로서, 기존 디지털변전소 IED에 유선 또는 무선으로 예방진단 정보 취득할 수 있는 LU 모듈을 확장용 래크에 추가하는 형태로 융합 하드웨어를 구현할 수 있다. 이때, 종합예방진단을 위한 진단센서와 융합형 IED간에는 유선 또는 무선 연결되어, 센싱 신호들을 전달할 수 있다. 이러한 융합형 IED는 디지털변전소 제어 IED, 변압기 제어 IED, GIS 제어 IED로 적용될 수 있다.For example, as a substation comprehensive preventive diagnosis element technology currently in use, we present a fusion type intelligent electronic device (IED) that combines 4 types of transformer diagnosis and 2 types of breaker diagnosis. As a more specific method, convergence hardware can be implemented in the form of adding an LU module that can acquire preventive diagnosis information by wire or wirelessly to an existing digital substation IED to an extension rack. At this time, a wired or wireless connection may be made between the diagnostic sensor for comprehensive preventive diagnosis and the fusion type IED to transmit sensing signals. Such a fusion type IED can be applied as a digital substation control IED, a transformer control IED, and a GIS control IED.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 SA(Substation Automation) 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 일원화하여 지원하는 디지털 변전소의 설치 형태를 도시한 구성도이다. 도시한 지능형 전력 시스템은, 디지털변전소 시스템을 위한 구성들과 종합예방진단 시스템을 위한 구성들이 융합된 단일 IED에 의해 지원된다.2 is a block diagram illustrating an installation form of a digital substation that unifies and supports a Substation Automation (SA) operating system and a comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention. The illustrated intelligent power system is supported by a single IED in which the components for the digital substation system and the components for the comprehensive preventive diagnosis system are fused.
도시한 지능형 전력 시스템은, 본 발명의 사상에 따른 지능형 전자 장치(IED)(200, 202); 상기 지능형 전자 장치(200, 202)로부터 변전소 제어를 위한 정보를 전송받고, 상기 지능형 전자 장치(200, 202)로 변전소 제어 지시를 전송하는 변전소 자동화 서버(SCADA) 서버(1)와 SA 운영장치(HMI)(4) ; 및 상기 지능형 전자 장치(200, 202)로부터 전력 설비의 동작 모니터링을 수행에 필요한 정보를 전송받는 진단 Unit(5); 및 상기 진단 Unit으로부터 선별된 전력 설비의 동작 모니터링 수행에 필요한 정보를 전송받는 예방진단 서버(2)를 포함할 수 있다.The illustrated intelligent power system includes an intelligent electronic device (IED) 200 , 202 according to the spirit of the present invention; A substation automation server (SCADA)
상기 변전소 자동화 서버(SCADA) 서버(1)와 정보 연계 장치(3)에 의한 제어 구조 및 상기 SA 운영장치(HMI)(4)에 의한 변전소 제어 구조는 변전소 컨트롤 시스템으로 통칭할 수 있다. The control structure of the substation automation server (SCADA)
도시한 지능형 전자 장치(IED)(200, 202)는, 변전소 내의 전력 설비로서 예컨대, GIS(400)나 변압기(500)에 내장되거나, 외장형 부가 장치로 구현될 수 있으며, 변전소 자동화를 위한 센서들로부터의 검출 신호들을 입력받는 SA 센서 입력부와, 전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부와, 상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈과, 이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈과, 외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함할 수 있다.The illustrated intelligent electronic devices (IEDs) 200 and 202 are power equipment in the substation, for example, embedded in the
도 3은 본 발명의 사상에 따른 예방 진단 기능을 구비한 디지털 변전소를 위한 지능형 전자 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an embodiment of an intelligent electronic device for a digital substation having a preventive diagnosis function according to the spirit of the present invention.
도시한 예방 진단 기능을 구비한 디지털 변전소를 위한 지능형 전자 장치(200)는, 변전소 자동화를 위한 센서들로부터의 검출 신호들을 입력받는 SA 센서 입력부(210); 전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부(220); 상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈(240); 이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈(250); 및 외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛(260)을 포함할 수 있다.The intelligent
여기서, 상기 데이터 처리 유닛(260)은 상기 이더넷 통신 모듈을 통해 외부의 변전소 컨트롤 시스템(즉, SA 운영장치(HMI) 및/또는 정보연계장치) 및 예방 진단 서버와 상기 61850 규약에 따른 데이터를 주고받는 통신을 수행할 수 있다.Here, the
도시한 지능형 전자 장치(200)는, 상술한 구성요소들에 전원을 공급하기 위한 전원부(280); 지능형 전자 장치(200)가 설치되는 전력 기기 자체의 동작을 제어하는 설비 제어부(270); 및 상기 설비 제어부의 지시에 따른 설비의 동작 수행을 모니터링하는 설비동작 모니터링부(230)를 더 포함할 수 있다.The illustrated intelligent
상기 SA 센서 입력부(210)는 CT/PT와 설비상태 감시 등 전통적인 전력 관리 분야에서 사용되는 센서들로부터 센싱 신호들을 입력받을 수 있다.The SA sensor input unit 210 may receive sensing signals from sensors used in traditional power management fields such as CT/PT and facility status monitoring.
상기 예방진단 센서 입력부(220)는 종합예방진단 시스템에서 사용될 수 있는 다양한 검측 파라미터들을 획득할 수 있으며, 이를 위해, 다양한 센서들로부터 센싱 신호들을 입력받을 수 있다. 예컨대, GIS, 변압기 등에 설치되는 부분방전 센서, 부싱진단 센서들의 센싱 신호들 뿐만 아니라, 전통적인 CT/PT의 센싱 신호들도 입력받을 수 있다.The preventive diagnosis
상기 설비동작 모니터링부(230)도 종합예방진단 시스템에서 사용될 수 있는 다양한 검측 파라미터들을 획득하기 위한 것임은 상기 예방진단 센서 입력부(220)와 유사하나, 상기 예방진단 센서 입력부(220)는 단순히 단독 센서의 센싱 신호를 취득하는 것이고, 상기 설비동작 모니터링부(230)는 상기 설비 제어부(270)의 지시에 따라 해당 작업이 수행된 정도를 확인하는 기능을 수행하는 바, 서로 별도의 구성요소로서 구분하였다.The facility
도시한 지능형 전자 장치(200)가 장착되는 전력 기기는, 자체의 동작을 제어하는 별도의 전용 제어 장치를 필수적으로 구비하며, 도시한 지능형 전자 장치(200)는 상기 전력 기기에 대한 옵션으로서의 설치 장비이다. 따라서, 상기 설비 제어부(270)는 단순히 상기 전력 기기의 전용 제어 장치에 대하여 제어를 요청할 수 있다.The illustrated power device to which the intelligent
상기 SA 센서 입력부(210), 상기 예방진단 센서 입력부(220) 및 상기 설비동작 모니터링부(230)에서 입력받은 각종 파라미터들의 센싱 신호들은, 각 입력부(210, 220, 230) 및/또는 상기 데이터 처리 유닛(260)에 의해 디지털값으로 변환되고, 상기 디지털값은 상기 61850 통신 모듈(240)에 의해 61850 규약에 따라 패키징되고, 상기 패키징된 정보는 다시 상기 이더넷 통신 모듈(250)에 의해 이더넷 통신 규약(즉, TCP/IP)에 따라 패키징된다. Sensing signals of various parameters received from the SA sensor input unit 210 , the preventive diagnosis
상술한 바와 같은 61850/이더넷 패키징된 정보는, 외부 장치로서 도 2의 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3) 및 진단 Unit(5)으로 목적지가 구분되어 전송될 수 있다.The 61850/Ethernet packaged information as described above may be transmitted with a destination divided into the SA operating unit (HMI) 4, the
도면에서는 기능을 구별하기 위해 상기 61850 통신 모듈(240)과 상기 이더넷 통신 모듈(250)이 독립된 구성으로 표현하였지만, 전력 분야에서 IEC 61850의 형태로 TCP를 통합하여 이용하는 것이 널리 이용되어, 통신 모듈 하드웨어도 61850 통신 모듈과 이더넷 통신 모듈이 통합된 단일 하드웨어 형태로 적용됨이 일반적이다. In the drawing, the 61850
변전소 자동화 시스템 경로에 대하여 보안성 및 독립성을 강화한 개선된 다른 구현의 경우, 상기 데이터 처리 유닛은, 상기 SA 운영장치(HMI) 및/또는 정보연계장치로 전송하는 데이터는, 그 전송 경로 중 전부 또는 일부를 상기 이더넷 통신 모듈에 부가된 VPN 채널을 통해 전송할 수 있다. 즉, 상기 이더넷 통신 모듈을 이용하여 TCP/IP에 기반한 VPN 채널을 형성할 수 있다.In another improved implementation with enhanced security and independence for the substation automation system path, the data processing unit may transmit data to the SA operation unit (HMI) and/or information linkage device in all of the transmission paths or A portion may be transmitted through a VPN channel added to the Ethernet communication module. That is, a VPN channel based on TCP/IP can be formed using the Ethernet communication module.
장비 자체의 제작 비용 및 디지털 전환 비용, 운영 및 후속 지원 비용을 절감할 수 있는 방안으로서, 본 발명의 사상에 따른 지능형 전자 장치(200)의 각 구성 요소들은 소정의 슬롯에 대하여 착탈할 수 있는 래크형 HW 모듈에 제작될 수 있다. As a method to reduce the manufacturing cost of the equipment itself, the digital conversion cost, and the operation and follow-up support cost, each component of the intelligent
상기 슬롯은 지능형 전자 장치(200)의 유지 보수나 성능 개선을 위한 일종의 확장 슬롯으로서, 하나의 지능형 전자 장치(200) 또는 하나의 전력 설비에 대하여 여유 분을 가지도록 충분한 개수로 구비되는 것이 유리하다.The slot is a kind of expansion slot for maintenance or performance improvement of the intelligent
상기 래크형 HW 모듈은 제작 비용 관점에서 단일 PCB 기판 및 이에 부착된 전자/전기 소자들로 구현되는 것이 유리하지만, 이에 한정하지는 않는다.The rack-type HW module is advantageously implemented with a single PCB board and electronic/electric elements attached thereto from the viewpoint of manufacturing cost, but is not limited thereto.
도 4는 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 장치를 각각 구비하는 종래기술의 지능형 전자 장치들에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 것이다.4 shows the configuration of a rack-type HW module applied to intelligent electronic devices of the prior art each having a device supporting the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system.
도시한 바와 같이, 종래기술의 지능형 전자 장치들의 경우도, 각 개별 지능형 전자 장치의 관점에서는, 내부 구성 요소들을 모듈화하여, 확장성을 높이고 유지보수의 효율화하려고 하였다.As shown, in the case of intelligent electronic devices of the prior art, from the point of view of each individual intelligent electronic device, the internal components were modularized to increase scalability and to improve maintenance efficiency.
그러나, 전체 전력 시스템 관점에서는, 너무나 많은 구성 요소들이 중복되어 구비되어 있으며, 이는 래크형 HW 모듈들로 구분할 때도 마찬가지임을 알 수 있다.However, from the point of view of the entire power system, too many components are redundantly provided, and it can be seen that this is also the case when divided into rack-type HW modules.
도 5a는 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 융합형 지능형 전자 장치로서, GIS에 내장될 수 있는 지능형 전자 장치에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 것이다.5A is a convergence intelligent electronic device supporting the SA operation system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention, and shows the configuration of a rack-type HW module applied to an intelligent electronic device that can be embedded in a GIS.
도 3의 입력부(210)는 도 5a에서는 CT/PT 입력 모듈(210-1)로 구현되었는데, 상기 CT/PT 입력 모듈(210-1)은 추가적으로 유사한 아날로그 신호를 입력받는 아날로그 입력(AI) 기능도 함께 수행할 수 있다.The input unit 210 of FIG. 3 is implemented as a CT/PT input module 210-1 in FIG. 5A, and the CT/PT input module 210-1 has an analog input (AI) function that additionally receives a similar analog signal. can also be done together.
도 3의 전원부(280)도 파워 모듈(280-1)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The
도 3의 설비동작 모니터링부(230)도 차단기 동작 모니터링 모듈(230-1)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The facility
도 3의 예방진단 센서 입력부(220)는 GIS 점검에 있어 가장 중요한 부분방전 센서 입력 모듈(220-1)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The preventive diagnosis
도 3의 데이터 처리 유닛(260)도 CPU를 구비한 PCB 모듈(260-1)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The
도 3의 61850 통신 모듈(240)과 이더넷 통신 모듈(250)은, 도 5a에서는 61850 통신 모듈과 이더넷 통신 모듈이 통합된 단일 통신 모듈(240-1, 250-1)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The 61850
도 5b는 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 지원하는 융합형 지능형 전자 장치로서, 변압기에 내장될 수 있는 지능형 전자 장치에 적용된 래크형 HW 모듈 구성을 나타낸 것이다.5B is a fusion type intelligent electronic device that supports the SA operation system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention, and shows the configuration of a rack-type HW module applied to an intelligent electronic device that can be embedded in a transformer.
도 3의 입력부(210)는 도 5b에서는 CT/PT 입력 모듈(210-2)로 구현되었는데, 상기 CT/PT 입력 모듈(210-2)은 추가적으로 유사한 아날로그 신호를 입력받는 아날로그 입력(AI) 기능도 함께 수행할 수 있다.The input unit 210 of FIG. 3 is implemented as a CT/PT input module 210-2 in FIG. 5B, and the CT/PT input module 210-2 additionally has an analog input (AI) function for receiving a similar analog signal. can also be done together.
도 3의 전원부(280)도 파워 모듈(280-2)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The
도 3의 설비동작 모니터링부(230)도 변압기 동작 모니터링 모듈(230-2)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The facility
도 3의 예방진단 센서 입력부(220)는 변압기 점검을 위한 센싱 신호들을 입력받는 부분방전 센서 입력 모듈 및 부싱진단 센서 입력 모듈(220-2)의 형태로 2개의 래크형 HW 모듈로 구현되었다. 여기서, 별도로 2개의 래크형 HW 모듈을 할당한 것은, 유지보수(정비)에 대한 편의성을 높이기 위함이다.The preventive diagnosis
도 3의 데이터 처리 유닛(260)도 CPU를 구비한 PCB 모듈(260-2)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The
도 3의 61850 통신 모듈(240)과 이더넷 통신 모듈(250)은, 도 5a에서는 61850 통신 모듈과 이더넷 통신 모듈이 통합된 단일 통신 모듈(240-2, 250-2)의 형태로 래크형 HW 모듈로 구현되었다.The 61850
다음, 본 발명의 사상에 따른 융합형 지능형 전자 장치에서, SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템을 위한 통신 경로를 구분하는 방안에 대하여 살펴보겠다.Next, in the convergence type intelligent electronic device according to the spirit of the present invention, a method of dividing the communication path for the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system will be described.
도 6은 본 발명의 사상에 따라 SA 운영 시스템과 종합예방진단 시스템이 융합된 형태로 구현된 지능형 전력 시스템의 일 실시예를 도시한다.6 shows an embodiment of an intelligent power system implemented in the form of a fusion of the SA operating system and the comprehensive preventive diagnosis system according to the spirit of the present invention.
도시한 지능형 전력 시스템은, 변전소 자동화를 위한 센서들로부터의 검출 신호들을 입력받는 SA 센서 입력부와, 전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부와, 상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈과, 이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈과, 외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함하는 지능형 전자 장치(200); 상기 지능형 전자 장치(200)로부터 변전소 제어를 위한 정보를 전송받고, 상기 지능형 전자 장치(200)로 변전소 제어 지시를 전송하는 변전소 자동화(SCADA) 서버(1)와 SA 운영장치(HMI)(4); 및 상기 지능형 전자 장치(200)로부터 전력 설비의 동작 모니터링을 수행에 필요한 정보를 전송받는 진단 Unit(5); 및 상기 진단 Unit으로부터 선별된 전력 설비의 동작 모니터링 수행에 필요한 정보를 전송받는 예방진단 서버(2)를 포함할 수 있다.The illustrated intelligent power system includes an SA sensor input unit receiving detection signals from sensors for substation automation, a preventive diagnosis sensor input unit receiving detection signals from sensors for preventive diagnosis of power equipment, the SA sensor input unit and
도시한 지능형 전력 시스템은, 상기 융합형 지능형 전자 장치(200)와, 변전소 자동화(SCADA) 서버(1)와 SA 운영장치(HMI)(4) 또는 종합 예방진단 서버(2) 사이에, 정보연계장치(3), 이더넷스위치(11), 진단 Unit(5)을 매개할 수 있다.The illustrated intelligent power system is information linkage between the convergence intelligent
도시한 지능형 전력 시스템의 지능형 전자 장치(200)는, SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3) 또는 진단 Unit(5)과 데이터 통신을 수행하는데, 별도의 독립된 통신망을 이용하지 않고, SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)와 진단 Unit(5)에 대하여 동일한 통신망으로 통신을 수행하는 바, 각 통신에 있어서 어느 장치를 위한 것인지 구별할 필요가 있다.The intelligent
본 발명에서는 61850 통신 프로토콜의 RCB 채널 할당을 통해, 지능형 전자 장치(200)와 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)의 통신 채널(경로), 및 지능형 전자 장치(200)와 진단 Unit(5)(궁극적으로 예방진단 서버(2))의 통신 채널(경로)을 구분한다.In the present invention, through the RCB channel assignment of the 61850 communication protocol, the communication channel (path) of the intelligent
즉, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)는, 특정 RCB 채널를 통해 데이터 통신을 수행하고, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 진단 Unit(5)은, 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)의 통신 채널의 경우와 다른 특정 RCB 채널를 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.That is, the intelligent
변전소 자동화 경로의 독립성(폐쇄성)을 강화한 다른 구현의 경우, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 변전소 자동화 서버(1)는, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 정보연계장치(3)간에 형성된 상기 특정 RCB 채널에 더하여, 정보연계장치(3)와 상기 변전소 자동화 서버(1) 간에 경로 전부 또는 일부에 형성된 VPN을 통해 데이터 통신을 수행할 수 있다.In another implementation that strengthens the independence (closeness) of the substation automation path, the intelligent
변전소 자동화 경로의 독립성(폐쇄성)을 강화한 구현의 경우, 상기 지능형 전자 장치(200)에서 상기 진단 Unit(5)으로는 일방향 데이터 통신만 수행할 수 있다.In the case of an implementation in which the independence (closeness) of the substation automation path is strengthened, only one-way data communication may be performed from the intelligent
도 6에 도시한 지능형 전자 장치(200)의 상기 데이터 처리 유닛은, 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)에 할당된 RCB 채널 및 상기 진단 Unit(5)에 할당된 RCB 채널을 확인하고, 해당 RCB 채널로 상기 61850 규약에 따른 데이터를 전송한다. The data processing unit of the intelligent
본 발명의 사상의 구현을 위해, 디지털변전소를 위한 IED에 기반한 형태로 융합형 IED를 구현하여, 보호/제어 및 예방진단 정보 취득 기능을 함께 수행하는 시스템을 구축하는데 있어서, 기술적/경제적 난제들은 상술한 내용에 따라 해결할 수 있다.In order to implement the idea of the present invention, in constructing a system that implements a convergence type IED in a form based on IED for a digital substation, and performs protection/control and preventive diagnosis information acquisition functions together, technical/economic difficulties are described above. It can be solved depending on the content.
그런데, 디지털변전소를 위한 IED에 기반한 형태로 융합형 IED를 구현하여, 보호/제어 및 예방진단 정보 취득 기능을 함께 수행하는 시스템을 구축하는데 있어서, 다른 관점에서 실무적인 난점이 존재한다.However, there are practical difficulties from a different point of view in implementing a convergence type IED in a form based on IED for a digital substation and constructing a system that performs protection/control and preventive diagnosis information acquisition functions together.
상기 실무적인 난점은 전통적인 방식에서부터 꾸준히 수행되는 전력 관리 시스템의 운영자/설계자들은, 전력 관리의 고위험성, 안보관련성 등의 이유로, 변전소 자동화 시스템을 구성하는 변전소 자동화 관리를 위한 통신망을 폐쇄적인 독립 통신망을 요구한다는 것이다. The practical difficulty is that operators/designers of power management systems, which are continuously performed from the traditional method, have closed and independent communication networks for substation automation management constituting the substation automation system due to the high risk of power management and security related reasons. that it demands
이러한 사정에 따라, 도 1과 같이 변전소 자동화 시스템을 위한 IED와 예방진단 시스템을 위한 IED가 따로따로 장착되는 비효율적인 시스템이 구축된 것이다.Under these circumstances, an inefficient system in which an IED for a substation automation system and an IED for a preventive diagnosis system are separately mounted as shown in FIG. 1 is constructed.
본 발명에서는 비록, 물리적으로 독립된 폐쇄망은 아니더라도, 변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 확보할 수 있는 하기 방안들을 구현하였다.In the present invention, although it is not a physically independent closed network, the following methods are implemented that can secure a significant level of independence and closure in the communication channel for the substation automation system.
1. 래크형 HW 모듈로 변전소 자동화 시스템을 위한 구성요소와 예방진단 시스템을 위한 구성요소를 구분1. The rack type HW module divides the components for substation automation system and preventive diagnosis system
도 5a 또는 도 5b와 같은 래크형 HW 모듈들로 구현하되, 변전소 자동화 시스템만을 위한 하드웨어 구성요소와 예방진단 시스템을 위한 하드웨어 구성요소는 각각 독립된 래크형 HW 모듈로 제작할 수 있다. 그러나, 중복되는 기능의 변전소 자동화 시스템 및 예방진단 시스템을 위한 하드웨어 구성요소는 융합형으로 구현하는 것이 경제적이다.It is implemented with rack-type HW modules as shown in FIG. 5A or FIG. 5B, but the hardware components for the substation automation system and the hardware components for the preventive diagnosis system can be manufactured as independent rack-type HW modules, respectively. However, it is economical to implement the hardware components for the substation automation system and preventive diagnosis system with overlapping functions in a convergence type.
도 5a 또는 도 5b와 같은 래크형 HW 모듈 형태로 제시된 융합형 IED H/W 구성 방안은, 기존 IED 형태에 예방진단 모듈을 추가하는 형태로 구성될 수 있으며, 기존의 유선 케이블을 활용하거나 또는 무선(Wifi)으로 정보를 취득토록 각 래크형 HW 모듈을 구성할 수 있다.The convergence type IED H/W configuration method presented in the form of a rack-type HW module as shown in FIG. 5a or FIG. 5b may be configured in the form of adding a preventive diagnosis module to the existing IED type, using an existing wired cable or wirelessly Each rack type HW module can be configured to acquire information through (Wifi).
이러한, 변전소 자동화 시스템만을 위한 독립된 래크형 HW 모듈로 변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 부분적으로 확보할 수 있다.With such an independent rack-type HW module only for substation automation system, it is possible to partially secure a significant level of independence and closure in the communication channel for substation automation system.
2. RCB 채널 할당2. RCB Channel Assignment
도 6에 도시한 바와 같이, 61850 통신 프로토콜의 RCB 채널 할당에 있어, 지능형 전자 장치(200)와 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)의 통신을 위한 RCB 채널과, 지능형 전자 장치(200)와 진단 Unit(5)(궁극적으로는 예방진단 서버(2))의 통신을 위한 RCB 채널을 다르게 한다. 이에 따라, 예방진단 시스템 쪽에서의 변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널의 오인 사용을 차단할 수 있다. 구현에 따라, SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)의 RCB 채널들은 서로 다른 번호가 부여될 수 있지만, 이 경우에도 동일하게 강화된 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 갖도록 하는 것이 바람직하다.6, in the RCB channel assignment of the 61850 communication protocol, the RCB channel for communication between the intelligent
3. VPN 적용 3. Apply VPN
보안성을 높이기 위한 다른 구현의 경우, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)가 이용하는 상기 특정 RCB 채널의 경로 전부 또는 일부에, 상기 지능형 전자 장치(200)와 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)간에 사전 규약된 상호간에 형성된 VPN을 추가적으로 적용할 수 있다. 보안 및 폐쇄성 보장을 위해 널리 사용되는 기술인 VPN을 적용함으로서, 변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 SW적으로 강하게 확보할 수 있다.In another implementation for increasing security, in all or part of the path of the specific RCB channel used by the intelligent
4. 시분할 구분4. Time division
변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 가장 강화한 구현에서 지능형 전자 장치(200)의 데이터 처리 유닛은, 정해진 주기로 상기 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)로 데이터를 우선 송수신하고, 상기 정해진 주기의 데이터 우선 송수신후 남은 시간 동안 필요시 상기 진단 Unit(5)으로 데이터를 송수신할 수 있다. 즉, 시분할 방식으로 통신 자원을 변전소 자동화 시스템에 전용으로 우선 할당함으로써, 변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 크게 확보할 수 있다. The data processing unit of the intelligent
상술한 강화된 구현의 경우, 해당 지능형 전자 장치(200)와 SA 운영장치(HMI)(4) 및 정보연계장치(3)의 서로 대응되어 통신을 수행하는 송수신 장치들 사이에서 할당된 시분할이 어긋나면 통신 채널의 진정성에 문제가 있는 것으로 간주하고, 이에 대한 점검/조치를 수행하는 방식으로, 독립 채널 환경을 보장할 수 있다.In the case of the above-described enhanced implementation, the time division allocated between the transmission and reception devices corresponding to each other of the corresponding intelligent
5. 예방진단 시스템을 위한 경로를 업로드 온리(upload-only) 채널로 구성5. Configure the path for the preventive diagnosis system as an upload-only channel
변전소 자동화 시스템을 위한 통신 채널에 상당 수준의 독립성 및 폐쇄성을 강화한 구현의 지능형 전자 장치(200)는, 상기 지능형 전자 장치(200)에서 상기 진단 Unit(5)으로는 데이터 송신만 가능한 일방향 데이터 통신만 수행하는 업로드 온리 채널 제한을 가할 수 있다. 이에 따라, 예방진단 시스템의 서버쪽에서 인가되는 정보에 따라 변전소 자동화 시스템이 관여하는 설비나 장치의 동작이 지시되는 상황을 원천적으로 방지할 수 있다.The intelligent
상기 업로드 온리 채널 제한은, 도 3의 데이터 처리 유닛(260), 61850 통신 모듈(240) 및 이더넷 통신 모듈(250) 중 적어도 하나 이상에서 펌웨어나 SW에서 구현할 수 있다. The upload-only channel restriction may be implemented in firmware or SW in at least one of the
본 발명에서 제안하는 IED 장비 자체가 변전소 자동화 시스템을 위한 장비에서, 예방진단 시스템을 위한 기능을 추가한 것이므로, 업로드 온리 채널 제한을 소프트웨어 뿐만 아니라 하드웨어부터 가할 수 있다.Since the IED equipment itself proposed in the present invention is the equipment for the substation automation system and the function for the preventive diagnosis system is added, upload-only channel limitation can be applied from hardware as well as software.
예컨대, 래크형 HW 모듈이 장착되는 확장 슬롯에 대하여, 변전소 자동화 시스템을 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 SA 확장 슬롯과, 예방진단 시스템을 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 부가 확장 슬롯을 서로 다른 규격 등으로 구분하고, 상기 부가 확장 슬롯에는 수신을 위한 버스를 연결하지 않는 구조를 적용할 수 있다.For example, with respect to the expansion slot in which the rack-type HW module is mounted, the SA expansion slot in which the rack-type HW module for the substation automation system is mounted and the additional expansion slot in which the rack-type HW module for the preventive diagnosis system is mounted are different standards. and the like, and a structure in which a bus for reception is not connected can be applied to the additional expansion slot.
한편, 상술한 예방진단 경로의 업로드 온리(upload-only) 채널 제한의 경우, 예방진단 시스템에서의 온라인 유지보수(예: 펌웨어 업데이트, 설정 변경)가 불가능한 문제가 있다. 그러나, 예방진단 시스템에서의 유지보수(예: 펌웨어 업데이트, 설정 변경)는 상기 예방진단 시스템을 위한 래크형 HW 모듈을 교체하는 등 오프라인 방식으로 수행하거나, 변전소 자동화 시스템쪽에서 예방진단 시스템을 위한 구성 요소들의 펌웨어 업데이트 등을 수행할 수 있는 권한을 부여하고, 변전소 자동화 시스템쪽에서 예방진단 시스템의 온라인 유지보수(예: 펌웨어 업데이트, 설정 변경)를 수행하도록 구현할 수 있다.On the other hand, in the case of the upload-only channel limitation of the preventive diagnosis path described above, there is a problem that online maintenance (eg, firmware update, setting change) in the preventive diagnosis system is impossible. However, maintenance (eg, firmware update, setting change) in the preventive diagnosis system is performed in an offline method such as replacing the rack-type HW module for the preventive diagnosis system, or components for the preventive diagnosis system in the substation automation system It can be implemented to grant the authority to perform firmware update, etc., and to perform online maintenance (eg firmware update, setting change) of the preventive diagnosis system on the substation automation system side.
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. .
3 : 정보연계장치
4 : SA 운영장치(HMI)
5 : 진단 Unit
200 : 지능형 전자 장치(IED)
210 : SA 센서 입력부
220 : 예방진단 센서 입력부
230 : 설비동작 모니터링부
240 : 61850 통신 모듈
250 : 이더넷 통신 모듈
260 : 데이터 처리 유닛
270 : 설비 제어부
280 : 전원부3: information linkage device
4: SA operating device (HMI)
5: Diagnostic Unit
200: intelligent electronic device (IED)
210: SA sensor input unit
220: preventive diagnosis sensor input unit
230: equipment operation monitoring unit
240: 61850 communication module
250: Ethernet communication module
260: data processing unit
270: facility control unit
280: power supply
Claims (12)
전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부;
상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈;
이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈; 및
외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함하되,
상기 데이터 처리 유닛은 상기 이더넷 통신 모듈을 통해 변전소 컨트롤 시스템 및 예방진단 서버와 데이터 통신을 수행하는 디지털 변전소를 위한 예방 진단 기능을 구비한 지능형 전자 장치.
an SA sensor input unit receiving detection signals from sensors for substation automation;
a preventive diagnosis sensor input unit receiving detection signals from sensors for preventive diagnosis of power equipment;
a 61850 communication module that converts the detection signals received from the SA sensor input unit and the preventive diagnosis sensor input unit into data according to the 61850 protocol;
an Ethernet communication module for performing data communication with an external device using an Ethernet network and data according to the 61850 protocol; and
A data processing unit that designates a destination for data according to the 61850 protocol transmitted to the outside, and performs processing on the data according to the 61850 protocol transmitted from the outside,
The data processing unit is an intelligent electronic device having a preventive diagnosis function for a digital substation that performs data communication with a substation control system and a preventive diagnosis server through the Ethernet communication module.
상기 데이터 처리 유닛은,
상기 변전소 컨트롤 시스템에 할당된 RCB 채널 및 상기 예방진단 서버에 할당된 RCB 채널을 확인하고, 해당 RCB 채널로 상기 61850 규약에 따른 데이터를 전송하는 지능형 전자 장치.
According to claim 1,
The data processing unit,
An intelligent electronic device that checks the RCB channel assigned to the substation control system and the RCB channel assigned to the preventive diagnosis server, and transmits data according to the 61850 protocol through the RCB channel.
상기 SA 센서 입력부, 상기 예방진단 센서 입력부, 상기 61850 통신 모듈, 상기 이더넷 통신 모듈 및 상기 데이터 처리 유닛은,
소정의 슬롯에 대하여 착탈할 수 있는 래크형 HW 모듈에 제작된 지능형 전자 장치.
According to claim 1,
The SA sensor input unit, the preventive diagnosis sensor input unit, the 61850 communication module, the Ethernet communication module, and the data processing unit,
An intelligent electronic device manufactured in a rack-type HW module that can be detached for a predetermined slot.
상기 데이터 처리 유닛은,
정해진 주기로 상기 변전소 컨트롤 시스템으로 데이터를 우선 송수신하고,
상기 정해진 주기의 데이터 우선 송수신후 남은 시간 동안 필요시 상기 예방진단 서버로 데이터를 송수신하는 지능형 전자 장치.
According to claim 1,
The data processing unit is
Data is first transmitted and received to the substation control system at a predetermined period,
An intelligent electronic device that transmits/receives data to the preventive diagnosis server if necessary during the remaining time after the first data transmission/reception of the predetermined period.
상기 지능형 전자 장치가 설치되는 전력 기기 자체의 동작을 제어하는 설비 제어부; 및
상기 설비 제어부의 지시에 따른 설비의 동작 수행을 모니터링하는 설비동작 모니터링부
를 더 포함하는 지능형 전자 장치.
According to claim 1,
a facility control unit controlling the operation of the power device itself in which the intelligent electronic device is installed; and
Facility operation monitoring unit for monitoring the operation performance of the facility according to the instruction of the facility control unit
An intelligent electronic device further comprising a.
전력 설비에 대한 예방 진단용 센서들로부터 검출 신호들을 입력받는 예방진단 센서 입력부와,
상기 SA 센서 입력부 및 예방진단 센서 입력부에서 입력받은 검출 신호들을 61850 규약에 따른 데이터로 변환하는 61850 통신 모듈과,
이더넷 망을 이용하여 외부 장치와 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 데이터 통신을 수행하는 이더넷 통신 모듈과,
외부로 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 목적지를 지정하며, 외부에서 전송되는 상기 61850 규약에 따른 데이터에 대한 처리를 수행하는 데이터 처리 유닛을 포함하는 지능형 전자 장치;
상기 지능형 전자 장치로부터 변전소 제어를 위한 정보를 전송받고, 상기 지능형 전자 장치로 변전소 제어 지시를 전송하는 변전소 컨트롤 시스템; 및
상기 지능형 전자 장치로부터 전력 설비의 동작 모니터링을 수행에 필요한 정보를 전송받는 예방진단 서버
를 포함하는 지능형 전력 시스템.
An SA sensor input unit receiving detection signals from sensors for substation automation;
a preventive diagnosis sensor input unit receiving detection signals from sensors for preventive diagnosis of power equipment;
a 61850 communication module that converts the detection signals received from the SA sensor input unit and the preventive diagnosis sensor input unit into data according to the 61850 protocol;
An Ethernet communication module for performing data communication with an external device using an Ethernet network and data according to the 61850 protocol;
an intelligent electronic device including a data processing unit for designating a destination for the externally transmitted data according to the 61850 protocol and for processing the externally transmitted data according to the 61850 protocol;
a substation control system that receives information for substation control from the intelligent electronic device and transmits a substation control instruction to the intelligent electronic device; and
A preventive diagnosis server that receives information necessary to perform operation monitoring of power facilities from the intelligent electronic device
An intelligent power system that includes
상기 지능형 전자 장치와 상기 변전소 컨트롤 시스템은, 특정 RCB 채널을 통해 데이터 통신을 수행하는 지능형 전력 시스템.
7. The method of claim 6,
The intelligent electronic device and the substation control system are intelligent power systems that perform data communication through a specific RCB channel.
상기 지능형 전자 장치와 상기 예방진단 서버는, 특정 RCB 채널를 통해 데이터 통신을 수행하는 지능형 전력 시스템.
7. The method of claim 6,
An intelligent power system in which the intelligent electronic device and the preventive diagnosis server perform data communication through a specific RCB channel.
상기 특정 RCB 채널은, 상기 지능형 전자 장치에서 상기 진단 Unit으로의 일방향 데이터 통신만 허용된 지능형 전력 시스템.
9. The method of claim 8,
The specific RCB channel is an intelligent power system allowing only one-way data communication from the intelligent electronic device to the diagnostic unit.
상기 SA 센서 입력부, 상기 예방진단 센서 입력부, 상기 61850 통신 모듈, 상기 이더넷 통신 모듈 및 상기 데이터 처리 유닛은,
소정의 슬롯에 대하여 착탈할 수 있는 래크형 HW 모듈에 제작된 지능형 전력 시스템.
7. The method of claim 6,
The SA sensor input unit, the preventive diagnosis sensor input unit, the 61850 communication module, the Ethernet communication module, and the data processing unit,
An intelligent power system manufactured in a rack-type HW module that can be detached for a predetermined slot.
상기 지능형 전자 장치는, 상기 변전소 컨트롤 시스템으로서 SA 운영장치(HMI)를 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 SA 확장 슬롯; 및
상기 예방진단 서버를 위한 래크형 HW 모듈이 장착되는 부가 확장 슬롯
을 더 포함하되,
상기 부가 확장 슬롯에는 수신을 위한 버스를 연결하지 않는 구조가 적용된 지능형 전력 시스템.
11. The method of claim 10,
The intelligent electronic device may include: an SA expansion slot in which a rack-type HW module for an SA operation device (HMI) as the substation control system is mounted; and
Additional expansion slot in which rack type HW module for the preventive diagnosis server is mounted
further comprising,
An intelligent power system having a structure in which a bus for reception is not connected to the additional expansion slot.
상기 데이터 처리 유닛은, 정해진 주기로 상기 변전소 컨트롤 시스템으로 데이터를 우선 송수신하고,
상기 정해진 주기의 데이터 우선 송수신후 남은 시간 동안 필요시 상기 예방진단 서버로 데이터를 송수신하는 지능형 전력 시스템.
7. The method of claim 6,
The data processing unit first transmits/receives data to the substation control system at a predetermined period,
An intelligent power system for transmitting/receiving data to the preventive diagnosis server if necessary during the remaining time after data priority transmission/reception of the predetermined period.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
KR1020200100198A KR20220019913A (en) | 2020-08-11 | 2020-08-11 | Intelligent electronic device with preventive diagnostics for digital substation and intelligent power system |
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Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR20130019228A (en) | 2011-08-16 | 2013-02-26 | 한국전력공사 | Apparatus and method for automating digital substation |
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2020
- 2020-08-11 KR KR1020200100198A patent/KR20220019913A/en not_active Application Discontinuation
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KR20130019228A (en) | 2011-08-16 | 2013-02-26 | 한국전력공사 | Apparatus and method for automating digital substation |
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