KR20220116879A - 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법 - Google Patents

전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법 Download PDF

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Abstract

전력시스템의 개별 운영시스템 및 상위 어플리케이션과 각각 연계된 플랫폼을 이용하여 전력시스템 간 데이터 통합 및 연계 서비스 방법이 개시된다. 본 발명은 플랫폼이 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 개별 운영시스템으로부터 수집된 데이터를 이용하여 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하는 단계, 및 상위 어플리케이션의 서비스 요청에 응대하기 위한 연결 준비 과정으로서 플랫폼과 상위 어플리케이션 사이의 어댑터가 서비스 요청 권한을 가진 상위 어플리케이션과 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 대응시켜 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법{Data Intergration And Linkage Service Method For Linkage Between Power Systems}
본 발명은 다양한 통신 프로토콜과 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 전력시스템에서 수집된 데이터를 통합 관리하고 연계 서비스를 제공하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법에 관한 것이다.
분산자원, IoT 기술 등 신기술이 전력 계통에 유입됨에 따라 전력계통이 확장되고, 서로 상이한 처리 체계 기반의 독립적인 운영시스템들이 적용된 시스템 환경으로 변화됨에 따라 데이터 통합과 연계 서비스를 관리하는 연계 시스템이 전력계통에 도입되고 있다.
일 예로서 도 1에서 전력 계통은 전력시스템과 플랫폼 및 상위 어플리케이션이 계층화된 구조를 가진다. 기존의 전력 시스템에서, 각 시스템 구성요소는 각각의 목적에 따라 데이터의 관리와 운용을 위한 자체의 통신 프로토콜과 데이터 모델을 적용한다. 예를 들어 변전소 자동화 시스템(SAS)은 IEC 61850 기반의 통신 프로토콜을 사용한다. IEC 61850은 변전소 자동화 시스템(SAS)에서 지능형 전자 장치(IED)에 대한 통신 프로토콜을 정의하는 국제 표준이다. 에너지 관리 시스템(EMS)은 IEC 61970 기반의 통신 프로토콜을 사용한다. IEC 61970 시리즈는 에너지 관리 시스템을 위한 응용 프로그램 인터페이스를 처리하기 위한 통신 프로토콜을 정의한다. 앞에서 언급한 모든 프로토콜들은 각기 다른 데이터 모델을 가지고 있다.
기존의 전력 계통의 연계 서비스는 상호간의 특정 규약을 통해 개별적으로 어플리케이션을 개발하여 운영하는 형태로 설계되고 개발되었는데, 상위 어플리케이션이 플랫폼에 수집된 데이터에 대해 서비스 요청하고, 이에 플랫폼이 요청 받은 데이터를 상위 어플리케이션으로 전달하여 서비스 요청에 응대하게 된다. 이렇게 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 데이터를 처리하고 취급 시 데이터의 의미 파악이 어렵고, 데이터의 중복 및 유실 가능성이 상존하기 때문에 데이터 안정성에 취약한 문제가 있다.
또한 수집된 데이터의 서비스를 요청하는 상위 어플리케이션과 플랫폼 간 연계 시 상대적으로 늦게 발전하는 전력 계통의 기술(전력시스템 측)과 상대적으로 빠르게 발전하는 IT 기술(상위 어플리케이션 측)의 결합에 있어 기술의 갱신에 관련된 문제가 발생한다. 따라서 장기간 시스템 안정성을 보장하기 위해 전력 계통의 기술과 IT 기술을 분리할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
최근 전력 산업 분야에서 가장 이슈가 되고 있는 '상호 운용성' 문제를 해결하기 위한 다양한 방안이 제시되고 있지만 서로 다른 전력시스템을 통합함에 있어 적절한 방안이 제시되고 있지 않다. IEC 62357 표준의 경우 IEC TC 57의 미래 아키텍처를 소개하며 통합 시스템에 대한 구조를 제시하고 있지만, 구체적인 통합 방안이 제시되지 않고 있는 실정이다.
[문헌1]은 각각이 다른 데이터 모델 및 다른 API를 가지는 시스템들에 대해 통합 인터페이스를 제공하고, [문헌2]는 전력기기에 대해 서로 다른 통신방식으로 데이터를 송수신하는 기술을 개시한다.
그러나 기존 전력계통의 연계 시스템은 개별적으로 어플리케이션을 운영하는 형태이기 때문에 상위 어플리케이션과의 연계 및 상호 운용성이 제약받는 문제점이 있다.
[문헌1] 한국공개특허 제10-2016-0004101호(2016.01.12. 공개) [문헌2] 한국등록특허 제10-1688438호(2016.12.15. 등록)
없음
상기와 같은 문제점을 해결하고자 고안한 본 발명의 목적은 다양한 통신 프로토콜과 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 전력시스템의 수집된 데이터를 통합 관리하고 통합 리소스 관리 체계를 구축하며, 어댑터 기술을 적용하여 상위 어플리케이션과 연계 플랫폼을 연계시켜 상호 운용성을 보장하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법을 제공함에 있다.
본 연구는 한국전력공사의 2018년 착수 알파그리드 플랫폼 설계 및 요소기술 연구과제 연구비에 의해 지원되었음(과제번호 : R18XA01)
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법은, 전력시스템의 개별 운영시스템 및 상위 어플리케이션과 각각 연계된 플랫폼을 이용하여 전력시스템 간 데이터 통합 및 연계 서비스 방법에 있어서, (a) 상기 플랫폼이 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 개별 운영시스템으로부터 수집된 데이터를 이용하여 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하는 단계; 및 (b) 상기 상위 어플리케이션의 서비스 요청에 응대하기 위한 연결 준비 과정으로서 상기 플랫폼과 상기 상위 어플리케이션 사이의 어댑터가 서비스 요청 권한을 가진 상위 어플리케이션과 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 대응시켜 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계는 (a-1) 상기 플랫폼의 Data Schema Construction이 각기 다른 데이터 모델의 수집된 데이터에 대해 스키마 구조를 분석하여 내부 저장소에 저장한 후 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하고, (a-2) 수집된 데이터에 대응하는 내부 리소스 관리 체계(mRID)는 Data Block Management에 저장하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b) 단계는 (b-1) 어댑터 인터페이스와 어댑터를 이용하여 서비스 요청자의 이름 및 어플리케이션 이름을 등록하고, 내부 프로세스 간 통신(IPC)에 연계된 어플리케이션의 요청 데이터 메모리를 생성함으로서 상위 어플리케이션과 플랫폼 간 연결 전처리 과정을 수행하는 단계; (b-2) 상기 플랫폼은 구축된 내부 데이터베이스 테이블 간 참조관계를 통해 정보를 취득하고 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 탐색하여 상기 어댑터에 송부하는 단계; (b-3) 상기 어댑터는 할당된 IPC 메모리에 상기 플랫폼으로부터 받은 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (b-2) 단계에서 취득하는 정보는 상기 플랫폼의 Configuration Info Explorer이 내부 데이터베이스 테이블에서 취득하는 System Code, System Classification, System ID 이고, 상기 플랫폼의 Service Cache Management가 취득된 정보를 이용하여 내부 데이터베이스 테이블에서 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 탐색하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 플랫폼이 개별 운영 시스템의 데이터 스키마를 분석하고 내부 저장소에 저장하고 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 설정 등록한 이후 어댑터가 상위 어플리케이션으로부터 요청받은 서비스를 분석하여 플랫폼으로 전달하고 플랫폼의 응답을 어플리케이션 측으로 전달해주는 통신 기능을 수행하게 된다.
본 발명은 상위 어플리케이션과 독립적인 어댑터을 통해 연계하기 때문에 서로 다른 기술의 융합에도 기술 발전 속도에 영향을 받지 않고 연계가 가능하다. 플랫폼 내부 구조의 변화, 통신 기술의 변경, 다양한 서비스의 추가 및 제거, 어댑터 내부 구조의 변경 등에 어플리케이션 측의 접근 방식은 동일하게 수행되어 서로 간의 유지보수에 영향받지 않아 장기간 시스템 안정성 측면에서 큰 장점을 갖는다.
본 발명은 다양한 통신 프로토콜 및 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 전력계통 시스템에서 수집된 데이터를 통합 관리하고 상위 어플리케이션과 플랫폼 간 상호 운용성을 보장할 수 있다.
도 1은 전력시스템과 플랫폼 및 상위 어플리케이션으로 이루어진 전력 계통의 계층 구조를 나타내는 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력시스템의 통합 운영을 위한 플랫폼을 설명하기 위한 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼의 내부 계층구조를 설명하기 위한 구성도,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼과 전력시스템의 개별 운영시스템의 연계 과정을 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼이 상위 어플리케이션과 연계하기 위한 전처리 과정을 설명하기 위한 도면,
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼이 상위 어플리케이션과 연계하기 위한 준비 과정을 설명하기 위한 도면.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명함으로써 본 발명을 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력시스템의 통합 운영을 위한 플랫폼을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2를 참고하여, 플랫폼(10)은 기존 전력시스템으로서 EMS 및 DMS 등과 통신하고, 어댑터(20)를 통해 상위 어플리케이션(App1, App2,...,AppN)(App)과 통신할 수 있다. 여기서 일부 상위 어플리케이션(App1, App2,...,AppN)은 CPS(Cyber Physical Systems) 기반이 적용될 수 있다.
계층화된 전력 계통에서 기존 전력시스템인 EMS 및 DMS는 다양한 통신 프로토콜과 각기 다른 데이터 모델을 사용할 수 있기 때문에 플랫폼(10)에서 데이터 통합 기능과 상위 어플리케이션과 연계 기능을 제공할 필요가 있다. 이 개방형 플랫폼(10)은 Plaform Staus Management, Resource Management, Data Process Management, Security Management으로 이루어진 Grid Link Platform 구조를 적용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 플랫폼(10)은 Communication/Configuration/Simulation Layer, Resource and Storage Layer, Data Process Layer, Interface Layer의 4가지 계층을 구비하고, 내부 리소스 관리를 위한 RMS을 포함할 수 있다. 어댑터(20)는 상위 어플리케이션(App1, App2,...,AppN)(App)과 연계 기능을 수행한다.
Communication/Configuration/Simulation Layer는 기존 전력계통에서 사용되는 다양한 통신 프로토콜을 통한 데이터 교환을 처리하고, 플랫폼 운영에 필요한 사전 정보 설정의 기능을 수행하며, 플랫폼이 운영되기 전의 raw 데이터를 사용한 시뮬레이션 기능을 수행한다.
Resource and Storage Layer는 플랫폼 운영 시 필요한 정보의 저장 기능, 하위 계층에서 교환된 데이터의 내부 관리 체계(mRID)를 적용하여 저장 및 관리, 내부 프로세스 간 통신(IPC) 메모리 관리, 이력 데이터 관리 기능을 수행한다.
Data Process Layer는 데이터 모니터링 및 모니터링 데이터 분석 기능, 내부 리소스 관리 체계(mRID) 생성 및 매핑 관련 프로세스, 상위 어플리케이션의 데이터 서비스 요청에 대한 내부 처리를 수행한다.
Interface Layer는 알람 이벤트, 이력 데이터 생성 및 저장, 상위 어플리케이션의 서비스 요청에 대한 응대, 요청된 서비스에 대한 내부 리소스 관리 체계(mRID) 분석 및 하위 Layer로의 프로세스 요청을 수행한다.
또한 플랫폼(10)은 내부 리소스 관리를 위해 각 계층 내부에 관련 기능을 추가함으로써 RMS(Resource Management System)을 설계하고 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 데이터를 통합 관리할 수 있는 통합 리소스 관리 체계를 구축한다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼과 전력시스템의 개별 운영시스템의 연계 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서 플랫폼(10)의 Data Schema Construction(11)이 각기 다른 데이터 모델의 수집된 데이터에 대해 스키마 구조를 분석한다(①②). 그런 다음 Data Schema Construction(11)이 내부 저장소(12)에 분석된 스키마(schema)를 저장한다(③). 도 5에서 이후 Data Schema Construction(11)이 분석된 스키마(schema)를 Data Block Management(13)에 전달하여 저장한다(④⑤).
도 6에서 이후 mRID Generator(14)에서 생성된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 내부 저장소(12)에 저장한다(⑥). 그런 다음 Data Schema Construction(11)이 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 Data Block Management(13)에 전달하여 등록한다(⑦).
이렇게 플랫폼(20)의 내부 데이터베이스에 공간을 할당하고, 생성된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하여 데이터를 통합 관리하는 경우, 종래 기술에서와 같이 데이터의 의미 파악의 어려움, 데이터의 유실 가능성 및 중복성에 대한 문제를 해결할 수 있다.
어댑터(20)는 상위 어플리케이션(App1, App2,...,AppN)(App)과 플랫폼(10)의 연계 기능의 연결점을 생성한다. 연계되는 상위 어플리케이션은 어댑터(20)를 통해 플랫폼(10)에 접근하고 다양한 서비스를 제공받으며 플랫폼(10)으로의 서비스 요청을 어댑터(20)를 통해 수행하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼이 상위 어플리케이션과 연계하기 위한 전처리 과정을 설명하기 위한 도면이다.
제1 상위 어플리케이션(App#1)은 어댑터 인터페이스(Adaptor I/F)를 통해 서비스 요청자의 이름(UniName) 및 어플리케이션 이름(APP#1)을 어댑터(20)로 전달하여 등록하는데, 어댑터(20)는 내부 프로세스 간 통신(IPC)에 연계된 어플리케이션의 요청 데이터 메모리를 생성함으로서 상위 어플리케이션과 플랫폼 간 연결 전처리 과정을 수행한다(①②).
그런 다음 어댑터(20)는 전처리 과정의 처리 완료 신호(Adaptor Connection Acknowledgement)를 어댑터 인터페이스(Adaptor I/F)를 통해 제1 상위 어플리케이션(App#1)으로 송신한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 플랫폼이 상위 어플리케이션과 연계하기 위한 준비 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8에서 제1 상위 어플리케이션(App#1)은 어댑터 인터페이스(Adaptor I/F)를 통해 [DS, DMS]를 플랫폼(10)으로 전달한다(①).
플랫폼(10)의 Request Analyzer(15)는 [DS, DMS]를 Configuration Info Explorer(16)에 전달한다(②).
Configuration Info Explorer(16)는 내부 데이터베이스 테이블 간 참조관계를 통해 정보를 취득한다. 예를 들어 Configuration Info Explorer(16)는 System Code 테이블에서 [DS]에 해당하는 systemCode '1'을 취득한다(③④). 이후 Configuration Info Explorer(16)는 System Classification 테이블에서 systemClassification '00'을 취득한다(⑤⑥). 그런 다음 Configuration Info Explorer(16)는 Power System Info 테이블에서 [SystemCode : 1, SystemClassification : 00]에 해당하는 systemID로서 [10001,10002]를 취득한다(⑦⑧).
이어, 도 9에서 Configuration Info Explorer(16)는 취득한 systemID [10001,10002]를 Service Cache Management(17)에 전달한다. 그러면 Service Cache Management(17)는 내부 데이터베이스의 View를 생성한다(⑩). 즉 내부 데이터베이스의 View(Service Data Block)에 Power System Info 테이블에 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 등록하고, 내부 데이터베이스의 ValueList_10001d와 View를 물리적으로 연결하여 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 저장한다(⑪).
그런 다음 Service Cache Management(17)는 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 탐색하고 어플리케이션의 이름[Name], 내부 리소스 관리 체계[mRID]을 어댑터(20)에 전송한다(⑫).
이에 따라 어댑터(20)는 할당된 IPC 메모리에 플랫폼(20)으로부터 받은 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 매핑하여(⑬), 연결 준비 과정을 완료한다.
상술한 실시예에서 플랫폼이 개별 운영 시스템의 데이터 스키마를 분석하고 내부 저장소에 저장하고 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 설정 등록한 이후 어댑터(20)는 상위 어플리케이션으로부터 요청받은 서비스를 분석하여 플랫폼(10)으로 전달하고 플랫폼(10)의 응답을 어플리케이션 측으로 전달해주는 통신 기능을 수행하게 된다. 이와 같이 상위 어플리케이션과 독립적인 어댑터을 통해 연계하기 때문에 서로 다른 기술의 융합에도 기술 발전 속도에 영향을 받지 않고 연계가 가능하다. 플랫폼 내부 구조의 변화, 통신 기술의 변경, 다양한 서비스의 추가 및 제거, 어댑터 내부 구조의 변경 등에 어플리케이션 측의 접근 방식은 동일하게 수행되어 서로 간의 유지보수에 영향을 받지 않아 장기간 시스템 안정성 측면에서 큰 장점을 갖는다. 또한 현재 전력 산업 분야의 큰 관심사인 '상호 운용성' 문제 또한 위의 어댑터 기술을 통해 서로 다른 벤더가 개발하더라도 상호간의 규약이 필요하지 않게 되어 문제를 해결할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 플랫폼
20 : 어댑터
30 : 전력시스템

Claims (4)

  1. 전력시스템의 개별 운영시스템 및 상위 어플리케이션과 각각 연계된 플랫폼을 이용하여 전력시스템 간 데이터 통합 및 연계 서비스 방법에 있어서,
    (a) 상기 플랫폼이 각기 다른 데이터 모델을 사용하는 개별 운영시스템으로부터 수집된 데이터를 이용하여 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하는 단계; 및
    (b) 상기 상위 어플리케이션의 서비스 요청에 응대하기 위한 연결 준비 과정으로서 상기 플랫폼과 상기 상위 어플리케이션 사이의 어댑터가 서비스 요청 권한을 가진 상위 어플리케이션과 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 대응시켜 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는 (a-1) 상기 플랫폼의 Data Schema Construction이 각기 다른 데이터 모델의 수집된 데이터에 대해 스키마 구조를 분석하여 내부 저장소에 저장한 후 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 부여하고, (a-2) 수집된 데이터에 대응하는 내부 리소스 관리 체계(mRID)는 Data Block Management에 저장하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는 (b-1) 어댑터 인터페이스와 어댑터를 이용하여 서비스 요청자의 이름 및 어플리케이션 이름을 등록하고, 내부 프로세스 간 통신(IPC)에 연계된 어플리케이션의 요청 데이터 메모리를 생성함으로서 상위 어플리케이션과 플랫폼 간 연결 전처리 과정을 수행하는 단계; (b-2) 상기 플랫폼은 내부 데이터베이스 테이블 간 참조관계를 통해 정보를 취득하고 등록된 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 탐색하여 상기 어댑터에 송부하는 단계; (b-3) 상기 어댑터는 할당된 IPC 메모리에 상기 플랫폼으로부터 받은 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (b-2) 단계에서 취득하는 정보는 상기 플랫폼의 Configuration Info Explorer이 내부 데이터베이스 테이블에서 취득하는 System Code, System Classification, System ID 이고, 상기 플랫폼의 Service Cache Management가 취득된 정보를 이용하여 내부 데이터베이스 테이블에서 내부 리소스 관리 체계(mRID)를 탐색하는 것을 특징으로 하는 전력시스템 간 연계를 위한 데이터 통합 및 연계 서비스 방법.
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