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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 거리계전기 Zone3 동작에 의해 정전 범위가 확대되는 것을 방지하기 위한 방안으로 MAS 기반의 거리계 전기 적응보호 시스템을 예로 들었다. 위와 같이 각 계층별에 이젼트를 구축함으로서 전력계통에서 발생하는 다양한 상황에 응동하는 보호계 전기의 동작안정도(Security)를 높일 수 있으며, 다양한 적응보호 방안을 적용하면 조류 증가에 의한 거리계전기 Zone3의 동작을 지연시키고 고장을 복구할 수 있는 시간을 확보하여 광역정전을 예방할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
• WSCC에서 최근 10년 동안 발생한 전력계통의 동요를 분석한 결과 보호계 전기의 응동이동요현상의 75% 이상 포함되어 있었으며, 거 리계전기의 Zone3 동작이 가장 큰 문제점으로 분석되었다. 거리계전기 동작에 의해 전력계통의 동요 현상이 확대되는 것을 방지하기 위하여 세계 유수 전력회사 및 연구기관에서 거리계전 기 Zone3의 응동 및 적용방안이 연구되고 있으며, 그 중 하나인 MAS 기반의 거리계 전기 적응보호 시스템 개념에 관하여 간략하게 소개하고자 한다. 본 개념은 현재 연구 단계로서 아직 실현된 기술은 아님을 밝혀둔다.
• 이러한 두 가지 방안이 구조 개편과 전력 시장의 경쟁적인 환경이 도입되고 있는 전력계통의 운용시스템에 적용된다면 정보 전달 체계의 신뢰성을 보장해줄 수 있다. 본론에 들어가서는 멀티에이젼트 시스템과 IEC61850 기반 변전소 자동화 시스템 그리고 Zone-3 거리계전기 동작에 의한 광역정전 확대를 막기 위한 멀티에이젼트 시스템을 응용한 거리계 전기 자율협조시스템 개념에 대하여 소개한다.

가설 설정

• 물론 각에이젼트는 이러한 필요에 앞서 미리 수시로 필요 작업을 할 수도 있고 요청을 인지하여 작업을 할 수도 있는 자율성을 갖는다. 만일 이 시스템에 독립적으로 개발된 Bad Data Detection 기능을 가진 에이젼트를 추가한다고 가정해보자. 기존 개념의 SAS에서는 우선 주 프로그램 에서 새로 추가되는 모듈을 호출하는 루틴이 추가되어야 하고, 기타이 모듈에 입력을 주는 모듈, 이 모듈의 출력을 이용하는 모듈이 각각 제 기능을 수행할 수 있도록 대대적인 변경이 필요할 것이다.

제안 방법

• 개별 소프트웨어에이전트는 에이전트들 다수가 global 목표 달성을 위해 서로 협력하는 MAS(Multi- Agent System) 로 진화하였다. MAS는 DAI (Distributed Artificial Intelligence), DPS(Distributed Problem Solving), 그리고 PAI (Parallel Artificial Intelligence) 등 크게 3가지 분야를 통하여 형성된 개념이라 할 수 있다.

성능/효과

• WSCC에서 최근 10년 동안 발생한 전력계통의 동요를 분석한 결과 보호계 전기의 응동이동요현상의 75% 이상 포함되어 있었으며, 거 리계전기의 Zone3 동작이 가장 큰 문제점으로 분석되었다. 거리계전기 동작에 의해 전력계통의 동요 현상이 확대되는 것을 방지하기 위하여 세계 유수 전력회사 및 연구기관에서 거리계전 기 Zone3의 응동 및 적용방안이 연구되고 있으며, 그 중 하나인 MAS 기반의 거리계 전기 적응보호 시스템 개념에 관하여 간략하게 소개하고자 한다.
• 거리계 전기의 Zone3 동작 측면에서 북미 대 정정의 진행 과정을 살펴보면 가까운 지역 의 3개 345kV 송전선로에 동시 사고가 발생하여 3개의 선로가 탈락됨에 따라 3개의 송전선로에 흐르던 전력조류가 인근 선로로 홀러선로의 과부하가 발생하고 거리계전기 의 Zone3가 동작하여 선로가 차단되는 일련의 현상이 반복됨으로 정전범위가 확대되었다. 이와 같은 거리계 전기 Zone3의 응동을 방지하기 위한 예로 그림 7과 같은 MAS 기반의 적응보호 시스템을 들 수 있다.
• 기존의 프로토콜들은 데이터, 서비스, 통신이 모두 뒤섞여 있었다. 따라서 프로토콜이 각 제조업체의 기술에 종속적일 수밖에 없었고, 변전소 디바이스 간의 상호 호환성 및 기능 확장 등에 많은 제약을 주었다. 향후의 변전소 자동화에 있어 단일 업체가 변전소에 필요한 전체 설비를 모두 제공하는 것은 불가능한 일이며, 통신기술이 변화될 때마다 새로운 통신 프로토콜을 채용하거나 변전소 자동화 시스템을 교체하는 것도 바람직한 일이 아니다.
• 이는 도입 과정 에서는 프로젝트별 기술사 양 결정 및 기본설계 기간/비용과다 지출, 시스템의 설치비용 증가를 초래하였고, 운영 중에는 유지. 보수비용 증가, 부품의 호환성 결여로 인한 life-cycle 비용 증가, 상이한 시스템으로 인한 인력양성 문제 및 이중투자 등의 부작용을 낳았다. 에이젼트 및 멀티에이젼트 시스템은 표준화, 개방화에 있어 많은 강점을 가지고 있으므로 변전소 자동화용 IED 개발에 있어 Columbia의 실패를 해결할 수 있는 하나의 좋은 해답을 제시할 수 있다.
• 거리계전기 Zone3 동작에 의해 정전 범위가 확대되는 것을 방지하기 위한 방안으로 MAS 기반의 거리계 전기 적응보호 시스템을 예로 들었다. 위와 같이 각 계층별에 이젼트를 구축함으로서 전력계통에서 발생하는 다양한 상황에 응동하는 보호계 전기의 동작안정도(Security)를 높일 수 있으며, 다양한 적응보호 방안을 적용하면 조류 증가에 의한 거리계전기 Zone3의 동작을 지연시키고 고장을 복구할 수 있는 시간을 확보하여 광역정전을 예방할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
• 이 시스템 도입 사 프로젝트별로 지나치게 기능 구현에만 중점을 둔 결과, 다수의 비표준 시스템을 보유하게 되었다. 즉, 변전소별로 상이한 제작/공급자에 의하여 상이한 시스템이 공급되어, 결과적으로, 14개 변전소에 6개의 제작/공급자가 참여하여 10종류의 서로 다른 시스템이 운영되는 결과를 초래하였다. 이는 도입 과정 에서는 프로젝트별 기술사 양 결정 및 기본설계 기간/비용과다 지출, 시스템의 설치비용 증가를 초래하였고, 운영 중에는 유지.

후속연구

• 따라서 전력계통 운용에 필요한 광역의 정보 전달 시스템의 융통성과 신뢰성이 보장된다면 크고 작은 정전사태를 미연에 방지할 수 있으며, 본론에서 제시한 멀티에이젼트를 이용한 보호협조 시스템 구성과 통신구조의 개방성과 상호 운용성을 확보할 수 있는 IEC61850 기반변전 소 자동화 시스템의 도입은 이러한 문제점을 해결해 줄 수 있을 것이다. 급격히 발전하는 다양한 인공지능 및 개방형 통신 프로토콜의 전력 시스템에의 접목은 앞으로 계통 운용에 있어서 정전을 최소화할 수 있는 것은 물론이며, 고효율과 고 신뢰를 실현할 수 있을 것이다. 이에 대한 많은 관심과 연구가 요구된다.
• 최근 전 세계적으로 발생한 대규모 정전사태는 계통 상황 파악 연계 계통의 상황 진단이 적절하게 이루어지지 않아 발생되었으며, 이러한 사태는 전력회사간 그리고 계통 연계지역 간의 정보 전달 체계의 문제로 기인한 것이다. 따라서 전력계통 운용에 필요한 광역의 정보 전달 시스템의 융통성과 신뢰성이 보장된다면 크고 작은 정전사태를 미연에 방지할 수 있으며, 본론에서 제시한 멀티에이젼트를 이용한 보호협조 시스템 구성과 통신구조의 개방성과 상호 운용성을 확보할 수 있는 IEC61850 기반변전 소 자동화 시스템의 도입은 이러한 문제점을 해결해 줄 수 있을 것이다. 급격히 발전하는 다양한 인공지능 및 개방형 통신 프로토콜의 전력 시스템에의 접목은 앞으로 계통 운용에 있어서 정전을 최소화할 수 있는 것은 물론이며, 고효율과 고 신뢰를 실현할 수 있을 것이다.
• 앞서 에이젼트 기술의 중요성으로 내세운 자율성과 개방성을 자동화 시스템 개발에 적용시켜보자. 앞에서 열거한 다수의 에이젼트로 구성된 스테이션 레벨의 사용자 인터페이스 시스템에서 계통 운용자가 계통의 상태정보를 요청 시 , Local HMI 에이젼트는 상태 추정 에 이젼트에게 정보를 요청하고 상태 추정 에이젼트는 상태추정에 필요한데이터를 데이터 오류 처리 에이젼트 에 요청하고 데이터 취득 에이젼트는 측정 에이젼트로 부터 계통 데이터를 전달받게 된다.
• 따라서 프로토콜이 각 제조업체의 기술에 종속적일 수밖에 없었고, 변전소 디바이스 간의 상호 호환성 및 기능 확장 등에 많은 제약을 주었다. 향후의 변전소 자동화에 있어 단일 업체가 변전소에 필요한 전체 설비를 모두 제공하는 것은 불가능한 일이며, 통신기술이 변화될 때마다 새로운 통신 프로토콜을 채용하거나 변전소 자동화 시스템을 교체하는 것도 바람직한 일이 아니다. 이를 해결하기 위해서 IEC61850에서는 변전소 자동화 방법을 데이터, 서비스, 통신 프로토콜 세부분으로 나누어 정의하고 있다.
• 일부 전력회사는 IEC61850 규격에 따르는 변전소 자동화 시스템을 시범 적용하고, 현재 성능 검증 단계에 있다. 현재까지의 기술력 및 경험 등을 바탕으로 전 세계적으로 단일화된 변전소 자동화 규격인 IEC61850 재정이 곧 완료될 것이다. IEC 61850은 상이한 제조업체들의 IED들 간의 상호작용의 가능성을 확보했으며, 전 세계 어디에서나 수용될 수 있는 유일한 국제표준의 규격이다.

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