최근 송배전 시스템 분야에서 종래의 인간의 개입을 최소화하여 이루어 질 수 있도록 통합화,자동화 및 원격 감시화가 추진되고 있으며 이는 기존의 전기 장비들을 통신 기능을 갖는 마이크로프로세서 기반의 IED(Intelligent Electronic Device)장치로 대체함으로써 가능해 졌다.단일 표준화 작업이 이루어지기 전 IED 메이커들은 MODBUS,DNP 등의 다양한 ...
최근 송배전 시스템 분야에서 종래의 인간의 개입을 최소화하여 이루어 질 수 있도록 통합화,자동화 및 원격 감시화가 추진되고 있으며 이는 기존의 전기 장비들을 통신 기능을 갖는 마이크로프로세서 기반의 IED(Intelligent Electronic Device)장치로 대체함으로써 가능해 졌다.단일 표준화 작업이 이루어지기 전 IED 메이커들은 MODBUS,DNP 등의 다양한 프로토콜을 제공하였으나,최근에 와서 변전소 자동화용 단일 세계 표준인 IEC 61850 프로토콜이 개발되었다. IEC 61850 규격은 변전소 자동화용 IED 장치를 위한 표준 프로토콜로 자리잡고 있으며 변전소의 변류기,변압기 등을 위한 추가적인 기능을 제공한다. 국내에서도 IEC 61850프로토콜을 이용한 변전소 자동화 기술이 요구되고 있으며, 그 첫 단계로 변전소 상/하단 시스템에 있는 다양한 센서들의 인터페이스를 위해 IEC 61850 프로토콜을 적용하여 통신을 분석,구현 및 검증하고 시험할 수잇는 모듈 개발이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해 가장 기본이 되는 I/O레벨의 통신에 해당하는 병합 단위장치 (Merging Unit)에 대한 IEC 61850 통신 프로토콜의 적용 및 구현된 병합 단위장치를 효과적으로 시험하고 운영하기 위한 프로그램 개발이 필요하다. 병합 단위장치는 전자식 변류기나 전자식 변압기로부터 전송된 아날로그 데이터를 샘플링 시켜서 디지털화된 측정값으로 병합시키는 장치이다. 현재 해외의 선진 중전기기 업체를 중심으로 IEC 61850 프로토콜을 변합 단위장치 등의 전력 시스템 장치에 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 국내 전력산업(중전기기,발전설비 등)은 고전적 제품 생산 기술력은 높으나 핵심기술 및 시니규 성장 엔진은 부족한 상황이다. 현재 병합 단위장치에 대한 연구는 AREVA 가 가장 앞서고 있는 것으로 알려져 있고 SIEMENS,ABB,GE등이 연구에 참여하고 있다. 현재까지 진행되고 있는 병합 단위장치에 대한 연구는 주로 병하바 단위장치를 설계하고, IEC 61850 통신 프로토콜을 적용하기 위한 연구로서,기본적인 통신 기능만을 시험하는 단계이며 다양한 성능 시험에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 고성능 마이크로프로세서를 사용하여 높은 샘플링 레이트(Sampling Rate)로 아날로그 데이터를 측정할 수있는 구체화된 병합 단위장치를 설계하고,플레이백(Playback)프로그램을 사용하여 IEC 61850 통신 프로토콜을 적용한 dslejspt 네트위크로 연결된 다수의 병합 단위장치에서 MAC 프로토콜 계층을 통해 샘플링 값 메시지를 실시간으로 전송하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 임베디드 프로세서와 AD컨버터 및 IRIG-B 시간 동기화 프로토콜을 적용한 IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 병합 단위장치를 변전소 자동화 시스템에 적용하기 위한 테스트 베드 시스템을 구성하고,리눅스 운영체제상에서 동작하는 IEC 61850-9-2 샘플링 값 메시지 전송 실험을 사용자 운영 프로그램 및 MMS-Ethereal 네트워크 분석기를 사용하여 분석하였다. 또한, IEC 61850 통신 프로토콜의 확장된 형태로서 개발된 풍력발전 감시제어 시스템을 위한 IEC 61400-25 통신 프로토콜에 대해서도 간단한 테스트 베드 시스템을 구성하고,MMS 통신 및 XML 기반의 웹 서비스를 구현하여 웹 상에서 풍력타워의 데이터를 모니터링 할 수있도록 하였다. 본 논문에서는 디지털 변전소 국제 표준 프로토콜인 IEC 61850 기능을 분석하고 차후 디지털 변전소에서의 적용 방안을 구체화 하였으며,전력 IT의 핵심 기술인 IEC 61850 규격을 적용한 장치의 네트워크 구축에 필요한 기반 기술을 확보하였다.
최근 송배전 시스템 분야에서 종래의 인간의 개입을 최소화하여 이루어 질 수 있도록 통합화,자동화 및 원격 감시화가 추진되고 있으며 이는 기존의 전기 장비들을 통신 기능을 갖는 마이크로프로세서 기반의 IED(Intelligent Electronic Device)장치로 대체함으로써 가능해 졌다.단일 표준화 작업이 이루어지기 전 IED 메이커들은 MODBUS,DNP 등의 다양한 프로토콜을 제공하였으나,최근에 와서 변전소 자동화용 단일 세계 표준인 IEC 61850 프로토콜이 개발되었다. IEC 61850 규격은 변전소 자동화용 IED 장치를 위한 표준 프로토콜로 자리잡고 있으며 변전소의 변류기,변압기 등을 위한 추가적인 기능을 제공한다. 국내에서도 IEC 61850프로토콜을 이용한 변전소 자동화 기술이 요구되고 있으며, 그 첫 단계로 변전소 상/하단 시스템에 있는 다양한 센서들의 인터페이스를 위해 IEC 61850 프로토콜을 적용하여 통신을 분석,구현 및 검증하고 시험할 수잇는 모듈 개발이 절실히 요구되고 있다. 이를 위해 가장 기본이 되는 I/O레벨의 통신에 해당하는 병합 단위장치 (Merging Unit)에 대한 IEC 61850 통신 프로토콜의 적용 및 구현된 병합 단위장치를 효과적으로 시험하고 운영하기 위한 프로그램 개발이 필요하다. 병합 단위장치는 전자식 변류기나 전자식 변압기로부터 전송된 아날로그 데이터를 샘플링 시켜서 디지털화된 측정값으로 병합시키는 장치이다. 현재 해외의 선진 중전기기 업체를 중심으로 IEC 61850 프로토콜을 변합 단위장치 등의 전력 시스템 장치에 적용하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 국내 전력산업(중전기기,발전설비 등)은 고전적 제품 생산 기술력은 높으나 핵심기술 및 시니규 성장 엔진은 부족한 상황이다. 현재 병합 단위장치에 대한 연구는 AREVA 가 가장 앞서고 있는 것으로 알려져 있고 SIEMENS,ABB,GE등이 연구에 참여하고 있다. 현재까지 진행되고 있는 병합 단위장치에 대한 연구는 주로 병하바 단위장치를 설계하고, IEC 61850 통신 프로토콜을 적용하기 위한 연구로서,기본적인 통신 기능만을 시험하는 단계이며 다양한 성능 시험에 대한 연구는 부족한 상황이다. 본 연구에서는 고성능 마이크로프로세서를 사용하여 높은 샘플링 레이트(Sampling Rate)로 아날로그 데이터를 측정할 수있는 구체화된 병합 단위장치를 설계하고,플레이백(Playback)프로그램을 사용하여 IEC 61850 통신 프로토콜을 적용한 dslejspt 네트위크로 연결된 다수의 병합 단위장치에서 MAC 프로토콜 계층을 통해 샘플링 값 메시지를 실시간으로 전송하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 그리고 임베디드 프로세서와 AD 컨버터 및 IRIG-B 시간 동기화 프로토콜을 적용한 IEC 61850 통신 프로토콜 기반의 병합 단위장치를 변전소 자동화 시스템에 적용하기 위한 테스트 베드 시스템을 구성하고,리눅스 운영체제상에서 동작하는 IEC 61850-9-2 샘플링 값 메시지 전송 실험을 사용자 운영 프로그램 및 MMS-Ethereal 네트워크 분석기를 사용하여 분석하였다. 또한, IEC 61850 통신 프로토콜의 확장된 형태로서 개발된 풍력발전 감시제어 시스템을 위한 IEC 61400-25 통신 프로토콜에 대해서도 간단한 테스트 베드 시스템을 구성하고,MMS 통신 및 XML 기반의 웹 서비스를 구현하여 웹 상에서 풍력타워의 데이터를 모니터링 할 수있도록 하였다. 본 논문에서는 디지털 변전소 국제 표준 프로토콜인 IEC 61850 기능을 분석하고 차후 디지털 변전소에서의 적용 방안을 구체화 하였으며,전력 IT의 핵심 기술인 IEC 61850 규격을 적용한 장치의 네트워크 구축에 필요한 기반 기술을 확보하였다.
This dissertation describes the construction of a network for multi-Merging Units which are based on the IEC 61850 communication protocol. During the past years, the IEC TC57 has defined the IEC 61850 standard for “Communication Networks and Systems in Substations”. This standard is now ready to be ...
This dissertation describes the construction of a network for multi-Merging Units which are based on the IEC 61850 communication protocol. During the past years, the IEC TC57 has defined the IEC 61850 standard for “Communication Networks and Systems in Substations”. This standard is now ready to be used not only between the station level computer and the bay level devices but also for the open communication to the primary equipment. Substations are regarded as the nodes in electric power systems. Traditionally, these functions are performed by RTUs complemented by protection devices. However, in these days, many substations are equipped with Substation Automation Systems (SAS), which comprise all functions to be performed in the substation by definition. Up to now, most of these systems are collections of devices with the dedicated functions connected only to a station level HMI and NCC gateway. Very often, it is very hard to have interoperability if the systems are composed of the devices from different suppliers because of the absence of communication standard. Therefore, the substation automation cannot exploit all benefits of the state-of-the-art information technology. Both their position in the power system management hierarchy and their increased computation capacities would like to have such systems as the powerful distributed preprocessors for network control systems verifying data and commands and providing the support by local automation. They may also reduce the risk for blackouts reasonably. But the advanced functions complementing the existing ones and providing much more benefits have been discussed much more than the implemented. The new standard IEC 61850 elaborated by working groups of the technical committed 57 of IEC (IEC TC57) is providing the standardized communication in substation using both the state-of-the-art communication technology and the powerful object modeling with high-level engineering support. Recently, IEC 61850 supports the standardized communication technique in both substation bus and process bus, and presents the substation automation model. In this paper, we propose the required techniques to develop the MU (Merging Unit), which is one of the important data acquisition equipment in substation automation, under IEC 61850 communication protocol. And, the network for multi-MUs is implemented to evaluate the data communication using IEC 61850 protocol. Especially, we also propose the precision time synchronization technique using IRIG-B for the MU. IEC 61850-9-2 SV (Sampled Value) service is applied to the MU which is designed using the embedded processor and the real-time Linux operation systems. In order to evaluate the performance of the proposed MU, the playback program, which can reconstruct the transmitted sampled value data on the basis of the time information, is developed and the performance of the IEC 61850 SV service for the MU is verified experimentally.
This dissertation describes the construction of a network for multi-Merging Units which are based on the IEC 61850 communication protocol. During the past years, the IEC TC57 has defined the IEC 61850 standard for “Communication Networks and Systems in Substations”. This standard is now ready to be used not only between the station level computer and the bay level devices but also for the open communication to the primary equipment. Substations are regarded as the nodes in electric power systems. Traditionally, these functions are performed by RTUs complemented by protection devices. However, in these days, many substations are equipped with Substation Automation Systems (SAS), which comprise all functions to be performed in the substation by definition. Up to now, most of these systems are collections of devices with the dedicated functions connected only to a station level HMI and NCC gateway. Very often, it is very hard to have interoperability if the systems are composed of the devices from different suppliers because of the absence of communication standard. Therefore, the substation automation cannot exploit all benefits of the state-of-the-art information technology. Both their position in the power system management hierarchy and their increased computation capacities would like to have such systems as the powerful distributed preprocessors for network control systems verifying data and commands and providing the support by local automation. They may also reduce the risk for blackouts reasonably. But the advanced functions complementing the existing ones and providing much more benefits have been discussed much more than the implemented. The new standard IEC 61850 elaborated by working groups of the technical committed 57 of IEC (IEC TC57) is providing the standardized communication in substation using both the state-of-the-art communication technology and the powerful object modeling with high-level engineering support. Recently, IEC 61850 supports the standardized communication technique in both substation bus and process bus, and presents the substation automation model. In this paper, we propose the required techniques to develop the MU (Merging Unit), which is one of the important data acquisition equipment in substation automation, under IEC 61850 communication protocol. And, the network for multi-MUs is implemented to evaluate the data communication using IEC 61850 protocol. Especially, we also propose the precision time synchronization technique using IRIG-B for the MU. IEC 61850-9-2 SV (Sampled Value) service is applied to the MU which is designed using the embedded processor and the real-time Linux operation systems. In order to evaluate the performance of the proposed MU, the playback program, which can reconstruct the transmitted sampled value data on the basis of the time information, is developed and the performance of the IEC 61850 SV service for the MU is verified experimentally.
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