WO2015126104A1 - Iso/iec 15118과 iec 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Iso/iec 15118과 iec 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법 Download PDF

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WO2015126104A1
WO2015126104A1 PCT/KR2015/001481 KR2015001481W WO2015126104A1 WO 2015126104 A1 WO2015126104 A1 WO 2015126104A1 KR 2015001481 W KR2015001481 W KR 2015001481W WO 2015126104 A1 WO2015126104 A1 WO 2015126104A1
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iec
data
iso
xsl
xml data
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PCT/KR2015/001481
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Inventor
장혁수
신민호
김인택
김석진
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명지대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L69/00—Network arrangements, protocols or services independent of the application payload and not provided for in the other groups of this subclass
    • H04L69/08—Protocols for interworking; Protocol conversion

Definitions

  • the present invention relates to a schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850, and a method thereof, and more particularly, to data exchange between an electric vehicle using the ISO / IEC 15118 communication protocol and a power grid using the IEC 61850 communication protocol.
  • the present invention relates to schema-based mapping systems and methods of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 that support data mapping.
  • an IEC 61850 module for communicating with the IEC 61850 communication protocol and communicating with a plurality of IEDs to collect IED data;
  • a DNP 3.0 module for communicating with a DNP 3.0 communication protocol;
  • a data mapping module for mapping information acquired through the IEC 61850 protocol and information acquired using the DNP 3.0 protocol;
  • an information processing module comprising a processor, a memory, and a database for processing log information for data mapping and device control.
  • the prior art data mapping module features a multi-functional gateway system for providing power information after the protocol conversion of information by a data conversion module for converting / inverting a protocol between the DNP 3.0 protocol and the IEC 61850 protocol.
  • this 1: 1 mapping method requires not only a lot of time and effort as the number of data points to be mapped increases, but also lacks the scalability because the implementation of the mapping must be changed according to the change of data due to the expansion and conversion of the standard. do.
  • the object of the present invention has been devised in view of the above-mentioned points, and is an ISO / IEC 15118 and IEC supporting data mapping for data exchange between an electric vehicle using the ISO / IEC 15118 communication protocol and a power grid using the IEC 61850 communication protocol. It provides a schema-based mapping system and method of the 61850.
  • Scheme-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 uses an XSL file in which ISO / IEC 15118 XML data of an electric vehicle system and IEC 61850 XML data of an electric grid system are defined.
  • An XSL processor capable of converting data into XML data of each system;
  • a first server which receives ISO / IEC 15118 XML data from an electric vehicle system and transmits the data to the XSL processor or exchanges data by transmitting data of the electric power grid system converted to ISO / IEC 15118 through the XSL processor to the electric vehicle system;
  • a second server that receives IEC 61850 XML data from a power grid system and transmits the data to the XSL processor, or exchanges data by transmitting data of the electric vehicle system converted to IEC 61850 through an XSL processor to the power grid system. It features.
  • the schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 uses an XSL file in which the mapping details of ISO / IEC 15118 XML data of an electric vehicle system and IEC 61850 XML data of a power grid are defined.
  • An XSL processor capable of interconverting to XML data; Delivering ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system to the XSL processor, and passing the ISO / IEC 15118 XML data converted from IEC 61850 XML data of the power grid system to the electric vehicle system through the XSL processor.
  • the XSL processor includes a schema unit for storing the XML schema of the ISO / IEC 15118 communication protocol of the electric vehicle system and IEC 61850 communication protocol of the power grid system; First XSL data to convert the ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system to IEC 61850 XML data of the grid system, and conversely to convert IEC 61850 XML data of the electric grid to the ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system.
  • An XSL unit storing second XSL data; First conversion unit for converting the ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system received from the first server to the IEC 61850 XML data of the power grid using the first XSL data of the XSL unit defined from the XSL schema stored in the schema unit ; And a second converting unit converting the IEC 61850 XSL data of the electric power grid system received from the second server into ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system using the second XSL data stored in the XSL unit. do.
  • the XSL data is defined using ISO / IEC 15118 schema data and IEC 61850 schema data stored in the schema unit.
  • a database that stores ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system converted by the XSL processor and IEC 61850 XML data of the electric power grid, and converts schema-based XML data between the electric vehicle system and the electric power grid. It may further include a display for outputting a process.
  • the schema-based mapping method of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 may include: (a) receiving an electric vehicle system ISO / IEC 15118 XML data from an ISO / IEC 15118 server by an XSL processor; (b) the XSL processor converting ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system into IEC 61850 XML data of the electric power grid using XSL data in which communication protocol data mapping details of an electric vehicle system and a power grid system are defined; And (c) delivering, by the XSL processor, the IEC 61850 XML data of the power grid system converted in the step (b) to the IEC 61850 server.
  • the schema-based mapping method of IEC 61850 and ISO / IEC 15118 may include (a ') receiving, by the XSL processor, IEC 61850 XML data of a grid system from an IEC 61850 server; (b ') converting, by the XSL processor, the IEC 61850 XML data of the electric grid and the ISO / IEC 15118 XML data of the electric grid using the XSL data in which communication protocol data mapping details of the electric grid and the grid are defined; And (c ') delivering, by the XSL processor, the ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system converted in the step (b') to the ISO / IEC 15118 server.
  • schema-based mapping only changes a part of the XSL file, and the program code does not need to be modified, thereby reducing maintenance costs. You can save.
  • data exchange between all electric vehicles and power grids using the ISO / IEC 15118 and IEC 61850 communication protocols is possible, and mapping is possible through the transfer of XSL files instead of programs.
  • FIG. 1 is a block diagram of a schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for a communication protocol for charging an electric vehicle
  • 3 is a conceptual diagram of schema-based mapping using XSL
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an exemplary diagram showing an EXI file format.
  • 6 is an exemplary view showing an XML file format.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a display screen of a schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are flowcharts illustrating a schema-based mapping method of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 according to an embodiment of the present invention.
  • the schema-based mapping system of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 includes a first server 110, an XSL processor 120, a database 130, a second server 140, Display 150.
  • the first server 110 is an ISO / IEC 15118 server and communicates with the ISO / IEC 15118 client of the electric vehicle using XML format data based on the ISO / IEC 15118 communication protocol, thereby receiving information of the electric vehicle according to the electric vehicle charging scenario. It transmits the unique information of the charging device, information received from the power system, and the like to the electric vehicle.
  • the XSL processor 120 performs a function of converting XML format data based on a heterogeneous communication protocol, and the XSL processor 120 includes a schema unit 121, an XSL unit 122, an EXI converter unit 123, and a first unit.
  • the converter 124 and the second converter 125 is included.
  • the schema unit 121 is a configuration for storing ISO / IEC 15118 schema data and IEC 61850 schema data in which data configuration details of ISO / IEC 15118 communication protocol and IEC 61850 communication protocol are defined.
  • the electric vehicle exchanges information for charging and discharging the electric vehicle in connection with the electric power grid through the charging device.
  • the chargers map data for smooth information exchange between EVs and power grids that use communication protocols that talk to each other. It must provide a function.
  • the electric vehicle transmits the status information of the electric vehicle, the charging method selected by the electric vehicle, the charging end request time, the desired electric vehicle charging amount, the maximum and minimum available voltage and current of the electric vehicle to the charging device in ISO / IEC 15118 format, and the charging device.
  • the charging device Part of the information received from the EV should be transmitted to the grid in IEC 61850 format for charging schedule planning and recording.
  • IEC 61850 format for charging schedule planning and recording.
  • the ISO / IEC 15118 communication protocol is a communication protocol for data exchange between electric vehicles and charging devices. It is an international standard developed by leading electric vehicle manufacturers and power suppliers to ensure efficiency, safety and compatibility. ISO / IEC 15118 was only capable of low-level communication, transmitting basic information and maximum available current information for minimum safety. However, high-level communication is required to support various charging functions and additional services, and by supporting this high-level digital communication, various functions related to electric vehicle charging (charging start / end, charge payment, authentication and security, charge control) And scheduling, supplementary services, etc.).
  • IEC 61850 is also an international standard funded for substation automation that provides data models and communication protocols for the exchange of information between electrical devices (IEDs) connected to the grid. IEC 61850 maximizes interoperability among all power equipment connected to the grid, and enables real-time monitoring of predictive failures. By separating the application and communication models, it is possible to define all the functions required for substation automation and to flexibly cope with new communication technologies.
  • the XSL unit 122 includes a first XSL document for converting XML data based on the ISO / IEC 15118 communication protocol into XML data based on the IEC 61850 communication protocol, and converts XML data based on the IEC 61850 communication protocol to the ISO / IEC 15118 communication protocol.
  • the second XSL document is stored for conversion into XML data based on the first data, and the first and second XSL documents are characterized in that data mapping details of respective communication protocols of the schema are defined in a table.
  • the first XSL document is a 15118-to-61850 XSL file
  • the second XSL document is a 61850-to-15118 XSL file.
  • This XSL document defines the data mapping details of each communication protocol as a table using ISO / IEC 15118 schema data and IEC 61850 schema data stored in the schema.
  • XML (eXtensible Markup Language) file is a next-generation Internet language proposed for efficient information sharing on the Internet.
  • the ISO / IEC 15118 and IEC 61850 communication protocols exchange data described in XML format conforming to the schema of each standard to support different power-cycle data exchange and compatibility.
  • XSL eXtensible Stylesheet Language
  • This XSL makes it possible to convert XML documents in ISO / IEC 15118 schema format from an electric vehicle into XML documents in IEC 61850 schema format.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of schema-based mapping using XSL.
  • the actual conversion between two XML documents written in different schema formats is performed in an XSL processor implemented in Java code.
  • an XML source file to be converted and an XSL file describing the conversion method are required.
  • an XML file of ISO / IEC 15118 schema format and 15118-to-61850 XSL file sent from an electric vehicle are required. You need an XML file in schema format and a 61850-to-15118 XSL file.
  • the EXI converter unit 123 is for compressing XML data to encode it in the form of Efficient XML Interchange (EXI) or conversely to decompress the EXI data to decode it in XML.
  • EXI Efficient XML Interchange
  • the ISO / IEC 15118 client and the first server of the electric vehicle It also supports the transmission and reception of ISO / IEC 15118 messages in EXI (Efficient XML Interchange) format as well as XML based on ISO / IEC 15118.
  • EXI is an XML compression standard that has advantages of file size reduction, security improvement, communication performance improvement, and power consumption reduction.
  • the EXI converter unit includes an encoding module (not shown) and a decoding module (not shown).
  • the first server and the ISO / IEC 15118 client may transmit and receive an ISO / IEC 15118 message in an EXI file format.
  • FIG. 5 and 6 illustrate EXI and XML formats of one ISO / IEC 15118 message exchanged between an electric vehicle and a charging device.
  • the XML format message of FIG. 6 is encoded according to the EXI standard. If the EXI format message of FIG. 5 is decoded again, the result of FIG. 6 may be obtained.
  • the first server may receive data in the EXI format.
  • the first server needs to decompress the data in an interpretable XML format.
  • the decompression to XML of EXI was performed using OpenEXI developed in Java as an open source library.
  • the XML data decompressed through the EXI converter unit is also ISO / IEC 15118 based data, and in order to exchange information with the power system using the IEC 61850 communication protocol, converting the XML data into IEC 61850 schema-based XML data is necessary. need.
  • the first conversion unit 124 converts XML data of the electric vehicle system received from the first server into XML data of the power grid system using the 15118-to-61850 XSL data of the XSL unit.
  • the second converting unit 125 converts XML data of the electric power grid system received from the second server into XML data of the electric vehicle system using 61850-to-15118 XSL data of the XSL unit.
  • the database 130 is configured to store the IEC 61850 data and the ISO / IEC 15118 data converted through the XSL processor 120 in the database.
  • the database according to the present embodiment is designed according to the data models described in the ISO / IEC 15118 and IEC 61850 standards, and may include not only IEC 61850 data but also electrical data that an electric vehicle charger (EVSE) must hold internally. have.
  • EVSE electric vehicle charger
  • the second server 140 is an IEC 61850 server and may exchange information with the IEC 61850 client of the power system using XML format data based on the IEC 61850 communication protocol. At this time, information necessary for exchange is collected through database access and transmitted through the IEC 61850 service specified in IEC 61850-7-2.
  • the display 150 is an application for monitoring step-by-step processing of each configuration.
  • the display 150 can check the EXI converter, the conversion process of the XSL process, and the data stored in the database for ISO / IEC 15118 messages sequentially transmitted according to the electric vehicle charging scenario. have. It can also monitor the step-by-step data conversion process for data transmission from the reverse power grid to the electric vehicle.
  • FIG. 7 shows the conversion process of ISO / IEC 15118 data to IEC 61850 data.
  • the left box shows the result of decompressing the EXI format data received from the ISO / IEC 15118 server through the EXI converter to XML format. It is shown.
  • the converted ISO / IEC 15118 data is converted into an XML format based on the IEC 61850 communication protocol through the first conversion unit 124 of the XSL processor 120 as shown in the right box, and the data is stored in a database.
  • the schema-based mapping method of ISO / IEC 15118 and IEC 61850 may include: (a) receiving an electric vehicle system ISO / IEC 15118 XML data from an ISO / IEC 15118 server by an XSL processor; (b) the XSL processor converting ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system into IEC 61850 XML data of the electric power grid using XSL data in which communication protocol data mapping details of an electric vehicle system and a power grid system are defined; And (c) delivering, by the XSL processor, the IEC 61850 XML data of the power grid system converted in the step (b) to the IEC 61850 server.
  • the schema-based mapping method of IEC 61850 and ISO / IEC 15118 may include: (a ') receiving, by the XSL processor, an IEC 61850 XML data from a grid system from an IEC 61850 server; (b ') converting, by the XSL processor, the IEC 61850 XML data of the electric grid and the ISO / IEC 15118 XML data of the electric grid using the XSL data in which communication protocol data mapping details of the electric grid and the grid are defined; And (c ') delivering, by the XSL processor, the ISO / IEC 15118 XML data of the electric vehicle system converted in the step (b') to the ISO / IEC 15118 server.
  • first server 120 XSL processor
  • schema portion 122 XSL portion
  • EXI converter unit 124 first conversion unit

Abstract

본 발명은 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜을 사용하는 전기차와 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 전력망간의 데이터 교환을 위한 데이터 매핑을 지원하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 상술한 바에 의하면, 표준의 확장 및 변환에 따라 프로그램 코드의 수정이 필요한 게이트웨이 형식의 1:1 매핑 방법에 비해, 스키마 기반 매핑은 XSL 파일의 일부만 변경할 뿐 프로그램 코드는 수정할 필요가 없어 유지보수 비용을 절약할 수 있다. 또한 특정 시스템에 종속적이지 않기 때문에 ISO/IEC 15118과 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 모든 전기차와 전력망 간의 데이터 교환이 가능할 뿐만 아니라, 프로그램이 아닌 XSL 파일의 전달만으로도 매핑이 가능하므로 효율적이다.

Description

ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법
본 발명은 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜을 사용하는 전기차와 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 전력망간의 데이터 교환을 위한 데이터 매핑을 지원하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래, 한국공개특허 제2011-0066695호 외에 다수 출원 및 공개되었다.
종래기술에 의하면, IEC 61850 통신프로토콜로 통신하며, 다수의 IED와 통신하여 IED 데이터를 수집하는 IEC 61850 모듈; DNP 3.0 통신프로토콜로 통신하는 DNP 3.0 모듈; IEC 61850 프로토콜을 통해 취득한 정보와 DNP 3.0 프로토콜을 이용하여 취득한 정보를 서로 매핑해 주는 데이터 매핑 모듈; 및 데이터 매핑을 위한 로그정보의 처리 및 장치제어를 위한 프로세서, 메모리 및 데이터베이스로 구성되는 정보처리 모듈;을 포함한다. 종래기술의 데이터 매핑 모듈은 DNP 3.0 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜 사이에 프로토콜을 변환/역변환하는 데이터 변환 모듈에 의하여 정보의 프로토콜을 변환한 후에 매핑이 이루어지는 전력정보 제공용 다기능 게이트웨이 시스템을 특징으로 한다.
이와 동일하게 현재 전기차 충전인프라 환경에서 일반적으로 운용되고 있는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850간 데이터 매핑 역시 게이트웨이 형식으로, 데이터베이스에 각각의 양식으로 저장된 데이터를 시스템 개발자가 프로그램 상에서 추출하여 지정하는 단순한 1:1 매핑에 의존하고 있다.
그러나 이러한 1:1 매핑방법은 매핑할 데이터 포인트의 수가 많아짐에 따라 많은 시간과 노력이 요구될 뿐만 아니라, 표준의 확장 및 변환으로 인한 데이터의 변화에 따라 매핑 구현 내용을 변경해야 함으로 확장성이 결여된다.
또한 데이터 매핑의 전 과정을 개발자에게 의존하기 때문에 개발자의 실수가 시스템 전체에 치명적인 문제를 초래할 수 있으며, 특정 시스템에 의존적이기 때문에 다른 시스템과의 연동성 확보가 어렵다는 단점이 있다.
본 발명의 목적은 전술한 점들을 감안하여 안출된 것으로, ISO/IEC 15118 통신 프로토콜을 사용하는 전기차와 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 전력망간의 데이터 교환을 위한 데이터 매핑을 지원하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템은 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터가 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 파일을 이용하여 상기 각 계통의 XML 데이터로 상호 변환할 수 있도록 하는 XSL 프로세서; 전기차 계통으로부터 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 수신하여 상기 XSL 프로세서로 전달하거나, 상기 XSL 프로세서를 통해 ISO/IEC 15118로 변환된 상기 전력망 계통의 데이터를 전기차 계통으로 송신함으로써 데이터를 교환하는 제1 서버; 및 전력망 계통으로부터 IEC 61850 XML 데이터를 수신하여 상기 XSL프로세서로 전달하거나, XSL 프로세서를 통해 IEC 61850로 변환된 상기 전기차 계통의 데이터를 전력망 계통으로 송신함으로써 데이터를 교환하는 제2 서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템은 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터의 매핑 내역이 정의된 XSL 파일을 이용하여 상기 각 계통의 XML 데이터로 상호 변환할 수 있도록 하는 XSL프로세서; 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 XSL 프로세서로 전달하고, 상기 XSL 프로세서를 통해 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로부터 변환되는 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 전기차 계통으로 전달함으로써 전기차와 데이터를 교환하는 제1 서버; 및 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 상기 XSL 프로세서로 전달하고, 상기 XSL 프로세서를 통해 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로부터 변환되는 IEC 61850 XML 데이터를 상기 전력망 계통으로 전달함으로써 전력망과 데이터를 교환하는 제2 서버;를 포함하되, 상기 XSL 프로세서는 상기 XML 데이터를 EXI(Efficient XML Interchange)형태로 압축하는 인코딩 모듈 및 압축을 해제할 수 있도록 하는 디코딩 모듈로 구성되는 EXI컨버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, XSL 프로세서; 제1 서버; 제2 서버;를 포함하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템은 전기차와 전력망을 연결함으로써 서로 다른 프로토콜을 이용하는 전기차와 전력망 간의 원활한 데이터교환을 제공하는 전기차 충전장치 내부에 위치한다.
또한 XSL 프로세서는 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜과 전력망 계통의 IEC 61850 통신 프로토콜의 XML 스키마를 저장하는 스키마부; 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로 변환하도록 하는 제1 XSL 데이터와, 역으로 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로 변환하도록 하는 제2 XSL 데이터를 저장하는 XSL부; 제1 서버로부터 전달받은 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 스키마부에 저장된 XSL 스키마로부터 정의된 상기 XSL부의 제1 XSL 데이터를 이용하여 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로 변환하는 제1 변환부; 및 상기 제2 서버로부터 전달받은 전력망 계통의 IEC 61850 XSL 데이터를 상기 XSL부에 저장된 제2 XSL 데이터를 이용하여 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터 변환하는 제2 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, XSL 데이터는 상기 스키마부에 저장된 ISO/IEC 15118 스키마 데이터와 IEC 61850 스키마 데이터를 이용하여 정의한다.
그리고 XSL 프로세서를 통해 변환된 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와, 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 저장하는 데이터베이스;를 포함할 수 있고, 전기차 계통과 전력망 계통간 스키마 기반 XML 데이터를 상호 변환하는 처리과정을 출력하는 디스플레이;를 더 포함할 수 있다.
한편, ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법은 (a) XSL 프로세서가 ISO/IEC 15118 서버로부터 전기차 계통 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전달받는 단계; (b) 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로 변환하는 단계; 및 (c) 상기 XSL 프로세서가 상기 (b) 단계에서 변환된 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 상기 IEC 61850 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 역방향에 따른 IEC 61850과 ISO/IEC 15118의 스키마 기반 매핑 방법은 (a') XSL프로세서가 IEC 61850 서버로부터 전력망 계통 IEC 61850 XML 데이터를 전달받는 단계; (b') 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로 변환하는 단계; 및 (c') 상기 XSL프로세서가 상기 (b') 단계에서 변환된 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 ISO/IEC 15118 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바에 의하면, 표준의 확장 및 변환에 따라 프로그램 코드의 수정이 필요한 게이트웨이 형식의 1:1 매핑 방법에 비해, 스키마 기반 매핑은 XSL 파일의 일부만 변경할 뿐 프로그램 코드는 수정할 필요가 없어 유지보수 비용을 절약할 수 있다. 또한 특정 시스템에 종속적이지 않기 때문에 ISO/IEC 15118과 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 모든 전기차와 전력망 간의 데이터 교환이 가능할 뿐만 아니라, 프로그램이 아닌 XSL 파일의 전달만으로도 매핑이 가능하므로 효율적이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템의 구성도이고,
도 2는 전기차 충전을 위한 통신 프로토콜에 대한 도면이며,
도 3은 XSL을 활용한 스키마 기반 매핑의 개념도이고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템의 구성도이며,
도 5는 EXI 파일형식을 나타낸 예시도면이고,
도 6은 XML 파일형식을 나타낸 예시도면이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템의 디스플레이 화면을 나타낸 도면이고,
도 8 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템은 제1 서버(110), XSL 프로세서(120), 데이터베이스(130), 제2 서버(140), 디스플레이(150)를 포함한다.
제1 서버(110)는 ISO/IEC 15118서버로서, ISO/IEC 15118통신 프로토콜 기반의 XML형식 데이터를 사용하여 전기차의 ISO/IEC 15118 클라이언트와 통신함으로써, 전기차 충전시나리오에 따라 전기차의 정보를 수신하거나 충전장치의 고유정보, 전력계통으로부터 수신된 정보 등을 전기차로 송신하는 기능을 수행한다.
XSL 프로세서(120)는 이기종 통신 프로토콜 기반의 XML형식 데이터를 변환하는 기능을 수행하며, 상기 XSL 프로세서(120)는 스키마부(121), XSL부(122), EXI 컨버터부(123), 제1 변환부(124), 제2 변환부(125)를 포함한다.
스키마부(121)는 ISO/IEC 15118 통신프로토콜과 IEC 61850 통신프로토콜의 데이터 구성 내역들이 정의된 ISO/IEC 15118 스키마 데이터와 IEC 61850 스키마 데이터를 저장하는 구성이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 전기차는 충전장치를 통해 전력망과 연계하여 전기차의 충전과 방전을 위한 정보들을 교환한다. 그러나 전기차와 충전장치는 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜을, 충전장치와 전력망은 IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하므로, 충전장치는 서로 상의한 통신 프로토콜을 사용하는 전기차와 전력망 사이의 원활한 정보교환을 위해 데이터 매핑기능을 제공해야 한다.
원활한 전기차 충방전을 위해서는 전기차에서 전력망으로 또는 역방향인 전력망에서 전기차로의 정보 전달이 필요하며, 이를 위해서는 전기차와 전력망을 연결하는 충전장치에서의 상이한 두 프로토콜간 데이터 매핑이 수행되어야 한다. 예를 들어 전기차는 ISO/IEC 15118 형식으로 전기차의 상태정보, 전기차에서 선택한 충전방법, 충전종료 요청시간, 원하는 전기차 충전량, 전기차의 가용 최대/최소 저압 및 전류 등을 충전장치에 전송하고, 충전장치는 전기차로부터 수신한 정보 중 일부를 충전 스케줄 계획 및 기록을 위하여 IEC 61850 형식으로 전력망에 전송해야 한다. 이때, ISO/IEC 15118 형식으로 제공된 정보를 IEC 61850 형식으로 변환하기 위해서는 데이터 표현 방법은 서로 다르지만 동일한 의미를 가지는 요소들을 각각 도출해야 한다.
ISO/IEC 15118 통신프로토콜은 전기차와 충전장치간의 데이터 교환을 위한 통신 프로토콜로써, 효율성과 안전성 그리고 호환성을 보장하기 위해 세계적인 전기차 제조사 및 전력 공급사들의 주도로 개발된 국제표준이다. ISO/IEC 15118은 기본적인 정보와 최소한의 안전을 위한 최대 가용 전류정보를 전송하는 Low-level 통신만 가능하였다. 그러나 다양한 충전기능 및 부가 서비스 지원을 위해서는 High-level 통신이 필요하게 되었고, 이러한 High-level 디지털 통신을 지원하게 됨으로써 전기차 충전과 관련된 다양한 기능(충전 시작/종료, 요금 지불, 인증 및 보안, 충전 제어 및 스케줄링, 부가 서비스 등)들을 제공하기 위한 데이터 교환을 가능하게 해준다.
또한 IEC 61850은 변전소 자동화를 위해 재정된 국제표준으로 전력망에 연계된 전력 장비(IED: Intelligent Electronic Devices)들 간의 정보 교환을 위한 데이터 모델 및 통신규약을 제공한다. IEC 61850은 전력망에 연계된 모든 전력장비간의 상호 운용성을 극대화하고, 실시간 감시를 통한 설비 고장에 대한 사전 예측을 가능하게 한다. 어플리케이션 모델과 커뮤니케이션 모델을 분리함으로써 변전소 자동화에 필요한 모든 기능 정의 가능하고, 새로운 통신기술에 유연하게 대처할 수 있다.
XSL부(122)는 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜 기반의 XML 데이터를 IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 XML 데이터로 변환하기 위한 제1 XSL 문서와, IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 XML 데이터를 ISO/IEC 15118 통신 프로토콜 기반의 XML 데이터로 변환하기 위한 제2 XSL 문서를 저장하고, 제1 및 제2 XSL 문서는 스키마부의 각 통신프로토콜의 데이터 매핑 내역들이 테이블로 정의되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 제1 XSL 문서는 15118-to-61850 XSL 파일이고, 제2 XSL 문서는 61850-to-15118 XSL 파일이다. 이러한 XSL 문서는 상기 스키마부에 저장되어 있는 ISO/IEC 15118 스키마 데이터와 IEC 61850 스키마 데이터를 이용하여 각 통신프로토콜의 데이터 매핑 내역들을 테이블로 정의한다.
부연설명하면, XML(eXtensible Markup Language)파일은 인터넷상에서의 효율적인 정보공유를 위하여 제안된 차세대 인터넷 언어이다. ISO/IEC 15118과 IEC 61850 통신 프로토콜에서는 상이한 전력기기간 데이터 교환 및 호환성을 지원하기 위하여 각 표준의 스키마에 맞는 XML 형식으로 기술된 데이터를 교환한다.
XSL(eXtensible Stylesheet Language)은 하나의 스키마 형식에 따라 기술된 XML문서를 다른 스키마 형식의 XML문서로 변환하기 위한 표준이다.
이러한 XSL을 활용하면 전기차로부터 전달되는 ISO/IEC 15118 스키마 형식의 XML문서를 IEC 61850 스키마 형식의 XML 문서로 변환하는 것이 가능하다.
도 3은 XSL을 활용한 스키마 기반 매핑의 개념도이다. 서로 다른 스키마 형식으로 기술된 두 XML 문서간 실제적인 변환은 자바코드로 구현된 XSL 프로세서에서 수행되며, 변환을 위해서는 변환하고자 하는 XML 소스 파일과 변환방법이 기술되어 있는 XSL파일이 필요하다.
즉, 전기차에서 전력망으로 정보를 전송하기 위해서는 전기차로부터 보내진 ISO/IEC 15118 스키마 형식의 XML 파일과 15118-to-61850 XSL 파일이 필요하며, 반대로 전력망에서 전기차로 정보를 전송하기 위해서는 전력망으로부터 보내진 IEC 61850 스키마 형식의 XML 파일과 61850-to-15118 XSL 파일이 필요하다.
EXI 컨버터부(123)는 XML 데이터를 압축하여 EXI(Efficient XML Interchange) 형태로 인코딩하거나 역으로 EXI 형태의 데이터를 압축 해제하여 XML로 디코딩하기 위한 것으로, 전기차의 ISO/IEC 15118 클라이언트와 제1 서버간의 ISO/IEC 15118 기반으로 작성된 XML 뿐만 아니라 EXI(Efficient XML Interchange)형식의 ISO/IEC 15118 메시지의 송수신 또한 가능하도록 지원한다. 여기서, EXI는 XML의 압축표준으로 파일크기 절감, 보안성 향상, 통신성능 향상 및 전력소모량 감소의 장점이 있다.
즉, 이러한 EXI 컨버터부는 인코딩 모듈(미도시)과 디코딩 모듈(미도시)을 포함한다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 서버와 ISO/IEC 15118 클라이언트는 EXI 파일형식의 ISO/IEC 15118 메시지를 송수신할 수도 있다.
도 5 및 도 6는 전기차와 충전장치간에 교환되는 ISO/IEC 15118 메시지 하나에 대한 EXI와 XML형식을 보여주는 것으로, 도 6의 XML형식의 메시지를 EXI 표준에 따라 압축(Encoding)한 결과가 도 5이며, 도 5의 EXI 형식의 메시지를 다시 압축해제(Decoding)하면 도 6의 결과를 얻을 수 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 제1 서버에서는 EXI 형식으로 데이터를 수신할 수도 있는데, EXI 형식으로는 데이터의 내용을 파악할 수 없으므로 이를 사용하기 위해서는 해석이 가능한 XML 형식으로 압축해제를 수행해야 한다. 본 실시예에서의 EXI의 XML로 압축해제에는 오픈소스 라이브러리로써 Java로 개발된 OpenEXI를 활용하였다.
이때, EXI 컨버터부를 통해 압축 해제된 XML형식의 데이터는 역시 ISO/IEC 15118 기반의 데이터로써, IEC 61850 통신 프로토콜을 사용하는 전력계통과의 정보를 교환하기 위해서는 IEC 61850 스키마 기반 XML 데이터로 변환하는 작업이 필요하다.
제1 변환부(124)는 제1 서버로부터 전달받는 전기차 계통의 XML 데이터를 XSL부의 15118-to-61850 XSL 데이터를 이용하여 전력망 계통의 XML 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
제2 변환부(125)는 제2 서버로부터 전달받는 전력망 계통의 XML 데이터를 XSL부의 61850-to-15118 XSL 데이터를 이용하여 전기차 계통의 XML 데이터로 변환하는 기능을 수행한다.
데이터베이스(130)는 XSL 프로세서(120)를 통해 변환된 IEC 61850 데이터와 ISO/IEC 15118 데이터를 데이터베이스에 저장하는 구성이다. 이러한 본 실시예에 따른 데이터베이스는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850 표준에 기술된 데이터모델에 따라 설계하였으며, 여기에는 IEC 61850 데이터뿐만 아니라 전기차 충전장치(EVSE)가 내부적으로 보유해야 하는 전기적 데이터 또한 포함될 수 있다.
제2 서버(140)는 IEC 61850 서버로서, IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 XML 형식 데이터를 사용하여 전력계통의 IEC 61850 클라이언트와 정보를 교환할 수 있다. 이때, 교환에 필요한 정보는 데이터베이스 접근을 통해 수집하며, IEC 61850-7-2에 명시되어 있는 IEC 61850 서비스를 통해 전송할 수 있다.
디스플레이(150)는 각 구성의 단계별 처리과정을 모니터링하기 위한 어플리케이션으로써, 전기차 충전 시나리오에 따라 순차적으로 전송되는 ISO/IEC 15118 메시지에 대한 EXI 컨버터, XSL 프로세스의 변환과정 및 데이터베이스에 저장된 데이터를 확인할 수 있다. 또한 역방향인 전력망에서 전기차로의 데이터 전송을 위한 단계별 데이터 변환 처리과정을 모니터링할 수도 있다.
도 7은 ISO/IEC 15118 데이터의 IEC 61850 데이터로의 변환과정을 나타낸 것으로, 왼쪽 상자는 ISO/IEC 15118 서버로부터 수신된 EXI 형식의 데이터를 EXI 컨버터를 통해 압축 해제하여 XML 형식으로 변환한 결과를 나타낸 것이다.
이렇게 변환된 ISO/IEC 15118 데이터는 XSL 프로세서(120)의 제1 변환부(124)를 통해 오른쪽 상자와 같이 IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 XML 형식으로 변환되며, 그 데이터는 데이터베이스에 저장된다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법은 (a) XSL 프로세서가 ISO/IEC 15118 서버로부터 전기차 계통 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전달받는 단계; (b) 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로 변환하는 단계; 및 (c) 상기 XSL 프로세서가 상기 (b) 단계에서 변환된 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 상기 IEC 61850 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 도 9에 도시된 바와 같이, IEC 61850과 ISO/IEC 15118의 스키마 기반 매핑 방법은 (a') XSL프로세서가 IEC 61850 서버로부터 전력망 계통 IEC 61850 XML 데이터를 전달받는 단계; (b') 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로 변환하는 단계; 및 (c') 상기 XSL프로세서가 상기 (b') 단계에서 변환된 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 ISO/IEC 15118 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
[부호의 설명]
110 : 제1 서버 120 : XSL프로세서
121 : 스키마부 122 : XSL부
123 : EXI컨버터부 124 : 제1 변환부
125 : 제2 변환부 130 : 데이터베이스
140 : 제2 서버 150 : 디스플레이

Claims (9)

  1. 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터가 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 파일을 이용하여 상기 각 계통의 XML 데이터로 상호 변환할 수 있도록 하는 XSL 프로세서;
    상기 전기차 계통으로부터 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 수신하여 상기 XSL 프로세서로 전달하거나, 상기 XSL 프로세서를 통해 ISO/IEC 15118로 변환된 상기 전력망 계통의 데이터를 전기차 계통으로 송신함으로써 데이터를 교환하는 제1 서버; 및
    상기 전력망 계통으로부터 IEC 61850 XML 데이터를 수신하여 상기 XSL프로세서로 전달하거나, 상기 XSL 프로세서를 통해 IEC 61850로 변환된 상기 전기차 계통의 데이터를 전력망 계통으로 송신함으로써 데이터를 교환하는 제2 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  2. 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터의 매핑 내역이 정의된 XSL 파일을 이용하여 상기 각 계통의 XML 데이터로 상호 변환할 수 있도록 하는 XSL프로세서;
    상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 XSL 프로세서로 전달하고, 상기 XSL 프로세서를 통해 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로부터 변환되는 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 상기 전기차 계통으로 전달함으로써 전기차와 데이터를 교환하는 제1 서버; 및
    상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 상기 XSL 프로세서로 전달하고, 상기 XSL 프로세서를 통해 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로부터 변환되는 IEC 61850 XML 데이터를 상기 전력망 계통으로 전달함으로써 전력망과 데이터를 교환하는 제2 서버;를 포함하되,
    상기 XSL 프로세서는 상기 XML 데이터를 EXI(Efficient XML Interchange)형태로 압축하는 인코딩 모듈 및 압축을 해제할 수 있도록 하는 디코딩 모듈로 구성되는 EXI컨버터부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 서버는,
    상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 통신프로토콜 기반 XML 데이터를 이용하여 전기차 정보를 수신하거나 전력 계통으로부터 수신된 정보를 전기차의 ISO/IEC 15118 클라이언트로 전송하는 ISO/IEC 15118 서버인 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 서버는,
    상기 전력망 계통의 IEC 61850 통신프로토콜 기반 XML 데이터를 이용하여 전력망 계통의 정보를 수신하거나 전기차로부터 수신된 정보를 전력망 계통의 IEC 61850 클라이언트로 전송하는 IEC61850 서버인 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 XSL 프로세서는,
    상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 통신프로토콜과 IEC 61850 통신프로토콜의 데이터 구성 내역 정보들이 정의된 ISO/IEC 15118 스키마 데이터와 IEC 61850 스키마 데이터를 저장하는 스키마부;
    상기 각 계통의 XML 데이터로 상호 변환할 수 있도록 상기 스키마부의 각 통신프로토콜 스키마 데이터로부터 데이터 매핑 내역들이 정의되는 15118-to-61850 XSL 데이터 및 61850-to-15118 XSL 데이터를 저장하는 XSL부;
    상기 제1 서버로부터 전달받는 전기차 계통의 XML 데이터를 상기 XSL부의 15118-to-61850 XSL 데이터를 이용하여 전력망 계통의 XML 데이터로 변환하는 제1 변환부; 및
    상기 제2 서버로부터 전달받는 전력망 계통의 XML 데이터를 상기 XSL부의 61850-to-15118 XSL 데이터를 이용하여 전기차 계통의 XML 데이터로 변환하는 제2 변환부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 XSL 프로세서를 통해 변환된 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터와, 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 저장하는 데이터베이스;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전기차 계통과 전력망 계통간 스키마 기반 XML 데이터를 상호 변환하는 처리과정을 출력하는 디스플레이;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 시스템.
  8. ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법에 있어서,
    (a) XSL 프로세서가 ISO/IEC 15118 서버로부터 전기차 계통 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전달받는 단계;
    (b) 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터로 변환하는 단계; 및
    (c) 상기 XSL 프로세서가 상기 (b) 단계에서 변환된 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 IEC 61850 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법.
  9. ISO/IEC 15118과 IEC 61850의 스키마 기반 매핑 방법에 있어서,
    (a') XSL프로세서가 IEC 61850 서버로부터 전력망 계통 IEC 61850 XML 데이터를 전달받는 단계;
    (b') 상기 XSL 프로세서가 전기차 계통과 전력망 계통의 통신 프로토콜 데이터 매핑 내역이 정의된 XSL 데이터를 이용하여 상기 전력망 계통의 IEC 61850 XML 데이터를 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터로 변환하는 단계; 및
    (c') 상기 XSL프로세서가 상기 (b') 단계에서 변환된 전기차 계통의 ISO/IEC 15118 XML 데이터를 ISO/IEC 15118 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 ISO/IEC15118과 IEC61850의 스키마 기반 매핑 방법.
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