[변전소]IEC61850 기반 변전소 자동화 설계

소개

졸업 논문으로 작성하였습니다.

목차

1 IT화 변전소 설계
1.1 서론
1.1.1 개요
1.1.2 현재의 변전소
1.1.3 연구 배경
1.2 지금까지의 국내 변전소 IT화
1.2.1 종합 보호 제어 시스템(IDPACS) 개발 Project
1.2.2 변전소 자동화 TFT활동과 시범 Project
1.3 앞으로의 국내 변전소 IT화
1.3.1 변전소 IT화 관련 환경 변화 및 국내 R&D 활동
1.3.2 변전소 소내 정보 통신 규약 IEC61850
1.4 IT화 변전소 기술규격 표준화 방안
1.4.1 기본 방안
1.4.2 제 1단계 – 베이레벨 이상 IT화
1.4.3 제 2단계 – 일부 1차 설비 IED화
1.4.4 제 3단계 – Full 디지털화
1.4.5 제 4단계 – IT화 변전소 네트워크화
1.5 변전소 IT화의 긍정적인 면과 부정적인 면
1.5.1 긍정적인 면
1.5.2 부정적인 면
1.6 결론

2 IEC 61850 Introduction and overview
2.1 Scope
2.2 Terms, definitions and abbreviations
2.3 Objectives
2.4 History
2.5 Approach to the elaboration of an applicable standard
2.5.1 일반
2.5.2 기능 및 논리적 노드
2.5.3 Substation topologies >
2.5.4 Requirements for a physical communication system
2.6 How to cope with fast innovation of communicationtechnology
2.6.1 Independence of communication from application
2.6.2 Data modelin and services
2.7 General system aspects
2.7.1 동기
2.7.2 기계적 장치 및 파라미터
2.7.3 변전소 자동화 시스템 구성 언어
2.7.4 Quality 와 시스템 수명 관리
2.7.5 일반적인 요구 사항
2.8 Conformance testing

3 파트별 변전소 설계
3.1 The information models of substation system
3.2 LN groups
3.3 Interpretation of Logical Node tables
3.4 System logical nodes
3.4.1 General
3.4.2 Physical device information (LPHD)
3.4.3 Common Logical Node
3.4.4 Logical node zero(LLN0)
3.5 Protection functions
3.5.1 General
3.5.2 Differential (PDIF)
3.5.3 Direction comparison (PDIR)
3.5.4 Distance (PDIS)
3.5.5 Directional overpower (PDOP)
3.5.6 Directional underpower (PDUP)
3.5.7 Rate of change of frequency (PFRC)
3.5.8 Harmonic restraint (PHAR)
3.5.9 Ground detector (PHIZ)
3.5.10 Instantaneous overcurrent (PIOC)
3.5.11 Motor restart inhibition (PMRI)
3.5.12 Motor starting time supervision (PMSS)
3.5.13 Over power factor (POPF)
3.5.14 Phase angle measuring (PPAM)
3.5.15 Protection scheme (PSCH)
3.5.16 Sensitive directional earthfault (PSDE)
3.5.17 Transient earth fault (PTEF)
3.5.18 Time overcurrent (PTOC)
3.5.19 Overfrequency (PTOF)
3.5.20 Overvoltage (PTOV)
3.5.21 Protection trip conditioning (PTRC)
3.5.22 Thermal overload (PTTR)
3.5.23 Undercurrent (PTUC)
3.5.24 Undervoltage (PTUV)
3.5.25 Underpower factor (PUPF)
3.5.26 Underfrequency (PTUF)
3.5.27 Voltage controlled time overcurrent (PVOC)
3.5.28 Volts per Hz (PVPH)
3.5.29 Zero speed or underspeed (PZSU)
3.6 Protection related functions
3.6.1 Disturbance recorder function (RDRE)
3.6.2 Disturbance recorder channel analogue (RADR)
3.6.3 Disturbance recorder channel binary (RBDR)
3.6.4 Disturbance recorder handling (RDRS)
3.6.5 Breaker failure (RBRF)
3.6.6 Directional element (RDIR)
3.6.7 Fault locator (RFLO)
3.6.8 Power swing detection/blocking (RPSB)
3.6.9 Autoreclosing (RREC)
3.6.10 Synchronism-check or synchronising (RSYN)
3.7 Supervisory control
3.7.1 Alarm handling (CALH)
3.7.2 Cooling group control (CCGR)
3.7.3 Interlocking (CILO)
3.7.4 Point-on-wave switching (CPOW)
3.7.5 Switch controller (CSWI)
3.8 Generic references
3.8.1 Generic automatic process control (GAPC)
3.8.2 Generic process I/O (GGIO)
3.8.3 Generic security application (GSAL)
3.9 Interfacing and archiving
3.9.1 Archiving (IARC)
3.9.2 Human machine interface (IHMI)
3.9.3 Telecontrol interface (ITCI)
3.9.4 Telemonitoring interface (ITMI)
3.10 Automatic control
3.10.1 Neutral current regulator (ANCR)
3.10.2 Reactive power control (ARCO) >
3.10.3 Automatic tap changer controller (ATCC)
3.10.4 Voltage control (AVCO)
3.11 Metering and measurement
3.11.1 Differential measurement (MDIF)
3.11.2 Harmonics or interharmonics (MHAI)
3.11.3 Non phase related harmonics or interharmonics (MHAN)
3.11.4 Metering (MMTR)
3.11.5 Non phase related Measurement (MMXN)
3.11.6 Measurement (MMXU)
3.11.7 Sequence and imbalance (MSQI) >
3.11.8 Metering Statistics (MSTA)
3.12 Sensors and monitoring
3.12.1 Monitoring and diagnostics for arcs (SARC)
3.12.2 Insulation medium supervision(gas) (SIMG)
3.12.3 Insulation medium supervision(liquid) (SIML)
3.12.4 Monitoring and diagnostics for partial discharges (SPDC)
3.13 Switchgear
3.13.1 Circuit breaker (XCBR)
3.13.2 Circuit switch (XSWI)
3.14 Instrument transformer
3.14.1 Current transformer (TCTR)
3.14.2 Voltage transformer (TVTR)
3.15 Power transformer >
3.15.1 Earth fault neutralizer(Petersen coil) (YEFN)
3.15.2 Tap changer (YLTC)
3.15.3 Power shunt (YPSH)
3.15.4 Power transformer (YPTR)
3.16 Further power system equipment
3.16.1 Auxiliary network (ZAXN)
3.16.2 Battery (ZBAT)
3.16.3 Bushing (ZBSH)
3.16.4 Power cable (ZCAB)
3.16.5 Capacitor bank (ZCAP)
3.16.6 Converter (ZCON)
3.16.7 Generator (ZGEN)
3.16.8 Gas insulated line (ZGIL)
3.16.9 Power overhead line (ZLIN)
3.16.10 Motor (ZMOT)
3.16.11 Reactor (ZREA)
3.16.12 Rotating reactive component (ZRRC)
3.16.13 Surge arrestor (ZSAR)
3.16.14 Thyristor controlled frequency converter (ZTCF)
3.16.15 Thyristor controlled reactive component (ZTCR)

4 IED 구현
4.1 IED 란
4.2 객체 모델 연구
4.3 LN 의 데이터 모델링
4.3.1 Logical Node >
4.3.2 추상적인 LN 클래스 정의
4.3.3 Common LN 클래스 정의
4.3.4 LLN0 클래스 정의
4.3.5 LN의 IED 화

5 IEC 61850 기반 구현을 위한 메시지 전송
5.1 서론
5.2 IEC 61850의 특징
5.2.1 IEC 61850의 특징
5.2.2 통신
5.2.3 객체 모델
5.2.4 지능화 응용
5.3 실험
5.3.1 실험
5.3.2 제안된 실험 환경과 원리
5.3.3 실험 결론

6 간단한 IPC 구현
6.1 IPC 란?
6.2 구현 사항
6.3 결과 화면

7 간단한 RPC 구현
7.1 RPC란?
7.2 구현 사항
7.3 결과 화면

8 결론

참고문헌

본문내용

1 IT화 변전소 설계
1.1 서론

1.1.1 개요
변전소는 전력 계통의 주요 구성 요소들이 연결되는 장소이다. 그만큼 전력 유통에 필요한 설비들이 많이 모여 있고 따라서 계통 운영에 필요한 정보들이 많이 존재하는 곳이다

1.1.2 현재의 변전소
오래전 부터 SCADA시스템의 도입과 디지털 보호, 제어장치들이 등장하여 많은 부분이 자동화, 무인화 되어 있다.정기적인 순회점검사기 이외에는 자동화로 운전되고 있는 것이다. 현재의 자동화는 주로 기존 기능을 디지털화 하면서 통신기술을 이용하여 원격 감시, 제어 및 정보 취득을 한 것이다

1.1.3 연구 배경
현재의 좀더 많은 요구사항을 충족시키기 위해 다양하고 자세한 데이터 및 정보들이 변전소 현장에서 채집되고 가공되어 이용되며 원격에 있는 중앙 감시 장치인 EMS나 SCADA가 공급될 수 있어야 한다.각 변전소 마다 가치 있는 정보들을 취득하고 가공하여 이용하는 시스템 즉 정보기술 기능이 뛰어난 시스템이 요구된다. 그 동안 국내에서는 변전소 디지털화를 위한 R&D 활동과 시범 사업 등이 있었으나 실용화를 이루지 못하였다. 최근 변전소 내 정보통신을 위한 국제 규격 IEC61850이 제정되었고 마침 정부에서도 전력 시스템 IT화를 통하여 전력 산업 분야에 발전을 모색하는 시점이어서 변전소 IT화는 매우 좋은 기회를 맞이하고 있다

1.2 지금까지의 국내 변전소 IT화
1.2.1 종합 보호 제어 시스템(IDPACS) 개발 Project

1.2.1.1 개요
Integrated Digital Protection and Control System로서 재래식 아날로그 시스템을 디지털화하는 국내 최초의 변전소 IT화 과제이다. 1989.4부터 한전 전력 연구원에서 시작되었다.

1.2.1.2 내용
보호 및 제어 장치를 디지털화하는 것과 변전소 내 정보 통신 기술로 10Mbps 토큰버스를 이용한 IEEE 802.3 통신 표준을 이용하였고, 1단계에서는 시제품을 제작하여 한전의 실계통 변전소에 병렬로 연결하여 약 1년 동안 시운전하고, 2단계로는 실제 적용을 목적으로 중전 기업체와 컨소시엄 형태로 정부 지원금을 이용하여 과제를 추진하였으며 이때에는 여러 가지 센서들을 적용하였다

1.2.1.3 문제점
IMF사태로 인하여 중전기 업체의 기술 개발 조직이 해산되면서 결국 실용화 결실을 보지 못하고 중단되었다.

참고자료

· [1] “IEC 61850 기반 IED 수현을 위한 메시지 전송 기술에 관한 연구” , 김관수 , 이홍희 , 2005
· [2] “IEC 61850 기반의 변전소 자동화 시스템을 위한 객체지향 데이터 모델 연구” , 김정수 , 김상식 , 장혁수 , 정태선 , 장병태 , 이재욱 , 조성훈 , 2005
· [3] “IEC 61850 기반 변전소 자동화 시스템에서 IED의 결함 극복 방법” , 이동욱 , 진용우 , 이덕수 , 임성일 , 이성재 , 2005
· [4] “변전소 자동화 시스템을 위한 통신 프로토콜 사상에 관한 연구, 김정수 , 김상식 , 장혁수 , 정태선 , 장병태 , 이재욱 , 김병헌 , 2005
· [5] “IEC 61850 기반의 변전소 자동화 시스템을 위한 ACSI(Abstract Communication Service Interface) 모델의 분석” , 김정수 , 송윤식 , 장혁수 , 정태선 , 장병태 , 이재욱 , 이상염 , 2005
· [6] “IT화 변전소의 발달 전망과 기술규격의 표준화에 대한 연구” , 김일동 , 진용우 , 장병태 , 정길조 , 2005
· [7] “INTERNATIONAL STANDARD IEC 61850-1” , IEC , 2004
· [8] “INTERNATIONAL STANDARD IEC 61850-5” , IEC , 2004
· [9] “INTERNATIONAL STANDARD IEC 61850-7” , IEC , 2004
· [10] “INTERNATIONAL STANDARD IEC 61850-8” , IEC , 2004