🖥 전력계통 및 자동화시스템

전력계통

전력계통(Power System) 이란?
전기를 생상하여 고객에게 공급하는 일에 사용되는 모든 전력설비, 즉 전력을 생산하는 발전설비, 전력을 수송하는 송변전설비, 고객에게 전기를 배분하는 배전설비 등이 유기적으로 결합된 전력시스템을 말한다.

전력 자동화시스템(Power Automation System)
대규모 - 복잡화되고 있는 전력계통의 효율적 운영을 위하여 전기의 생산 - 수송 - 판매의 각 분야를 독립적이면서 유기적으로 관리하기 위한 정보통신시스템

전력공급계통

한국전력거래소(KPX)의 중앙급전소
한국전력(KEPCO) 본사의 송전계통운영센터
송변전사업소 단위의 지역급전(분)소
배전사업소단위의 배전운영계통센터
⏩ 계층화 운영

전력자동화시스템 계층화

발전계통의 EMS(Energy Management System)
송변전계통의 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition System)
배전계통의 DAS(Distributed Automation System)

🖥 전력자동화시스템 및 통신프로토콜

전력자동화시스템은 발-별전소나 배전선로에 시설된 현장단말장치(RTU)와 아날로그 또는 디지털 통신망을 통해 연결되어 있다.
미리 정의된 데이터를 송수신함으로써 전력설비를 운전한다.

자동화시스템과 현장단말장치 간에는 컴퓨터와 통신장치를 유용하게 이용하여 원하는 정보를 전송하고 제어하기위해 최적의 통신 프로토콜을 사용한다.

우리나라 전력자동화시스템은 DNP3 프로토콜을 사용한다.
DNP3는 전기, 가스, 수도 등 유틸리티 산업을 위해 설계된 산업표준 프로토콜이다.

DNP3
RTU/IED(Intelligent Electronic Device)와 마스터스테이션 사이의 상호 운영성을 확립하기 위하여 개발된 개방형 프로토콜로써 구조가 간단하고

물리계층/데이터링크계층/응용계층의 3계층 모델 Serial 통신기반 프로토콜로서 원격감시, 제어, 측정에 적합하여 전 세계적으로 30% 이상의 자동화 통신망에 채택되어 사용되고 있다.

SCADA & RTU

SCADA
변전소에 있는 각종 전력설비에 대한 정보를 감시 계측하여 광역지역단위의 급전(분)소 급전원에게 제공하며, 운전원의 조작에 의하여 설비를 제어하는 송변전계통 자동제어시스템으로써 KEPCO에서는 보통 SCADA 시스템이라고 부른다.

SCADA 시스템은 크게 중앙설비와 단말설비로 구성된다.

중앙설비
본사의 모든 송전망 감시를 위한 중앙 SCADA 시스템, 지역본부 단위의 지역급전소 SCADA 시스템, 전력처(소)단위의 지역급전분소 SCADA시스템

단말설비
변전소단위로 시설하는 원격제어설비(RTU)가 있다.

RTU
원격제어설비(RTU)는 유무인 변전소에 시설되어 전력설비를 직접 감시/제어 및 계측하는 설비로써 상위 SCADA 시스템으로부터 송출되는 명령을 수신한 뒤, 그 명령을 분석하여 전력설비를 제어하고, 전력설비로부터 취득한 상태감시 및 계측정보를 상위 SCADA시스템으로 송출한다.
RTU의 주요기능은 원격감시, 원격측정, 원격제어, 설비관리, 통신수행, 시스템진단 및 시간동기화 등 이 있다.

RTU 구성

• 처리장치로서 각종 데이터를 처리하고 상위제어시스템 및 현장처리장치와 통신을 관장하는 주처리 장치(MPD: Main Processing Device),

• 현장 전력설비를 감시하고 제어하는 현장처리장치(FPD: Field Processing Device)

  • 설비 동작 상태를 감시하기 위한 감시모듈(DIM : Digital Input Module)
  • 설비 조작을 위한 제어모듈(DOM : Digital Output Module)
  • 장치당 최대 10장까지 장착가능(DIM + DOM = 10장)

• 전력설비의 전압, 전류 등 각종 Meter값을 취득하는 지능형계측장치(IAPD : Intelligent Analog Processing Device)

• GPS로부터 표준시간을 받아 RTU 모든 장치의 시간을 동기화시키는 GPS수긴기(GPS Time Sync.)

• 현장설비와 전기적인 연결이 이루어지는 터미널장치(T/B : Terminal Block Device)

• 각 장치에 DC전원을 공급하는 전원장치

시간동기화
RTU 시간동기화는 주처리장치(MPD) 내에 있는 MPU(Main Processing Unit)가 핵심적인 역할을 담당한다.

GPS 수신기로부터 표준시간을 수신하여 MPD내 시간동기화 Task를 구동시켜 시간을 동기화시킨 후에 내부 통신회선(RS-485 또는 Ethernet)을 통해 FPD 및 IAPD의 CPU에 시간데이터를 전송하여 동기화한다.

GPS수신기 시간오차나 RTU 결함 또는 통신프로토콜 이상 등의 문제로 시간이 동기화되지 못해 RTU가 취득한 이벤트의 시간차이가 발생한다면 전력계통 운영 및 고장 원인분석 작업에 지장을 줄 수 있다.

GPS 수신기
RTU외에도 변전소에 시설된 고장기록장치(Fault Recorder), 보호계전장치(Protective Relay), 페이저 측정장치(Phasor Measurement Unit) 등에 시간데이터를 제공하기도 한다.