KR100843130B1 - Ｉｅｃ61850 기반의 변전소 자동화 시스템에서 온라인ｉｅｄ 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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명지대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 IED를 검사하는 동안에 IED를 시스템으로부터 분리하거나 그 기능을 정지시키지 않고 정상적인 역할을 지속적으로 수행하도록 하면서도, IED에 별도의 소프트웨어나 하드웨어의 추가 없이 시스템 외부에서 IEC61850 표준 규격의 특징을 이용하여 IED를 온라인으로 검사하여 IED 내부에 고장이 있는 지를 진단하는 변전소 자동화 시스템에서 온라인 IED 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 변전소 자동화 시스템의 베이 IED의 고장을 진단하는 장치는, 백업 정보에 따라 피 시험 IED을 대체하여 동작하는 백업 IED; 및 상기 변전소 자동화 시스템의 스테이션 장치로부터 수신되는 SCD 파일을 참조하여 상기 피 시험 IED를 지정하고 상기 피 시험 IED에 대한 상기 백업 정보를 상기 백업 IED로 전송하며, 상기 피 시험 IED로의 시험 패턴의 전송에 따른 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 온라인 IED 진단 장치를 포함한다.
Figure R1020070009607
IEC61850, 변전소 자동화, IED, SCD 파일, 온라인 고장 진단, 백업 IED

Description

ＩＥＣ61850 기반의 변전소 자동화 시스템에서 온라인 ＩＥＤ 고장 진단 장치 및 방법{Apparatus and Method For Diagnosing IED Abnormal State On-line In Substation Automation System Based On IEC61850}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단장치를 이용한 변전소 자동화 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 고장 진단장치의 이더넷 포트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 고장 진단장치의 구체적인 블록도이다.
도 4는 도 1의 고장 진단장치의 동작 설명을 위한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 변전소 자동화 시스템
111: 스테이션 장치
112: 베이(bay) IED
113: 프로세스 IED
120: 제1 이더넷 스위치
130: 제2 이더넷 스위치
140: 결함 검출 장치
141: 백업 IED
142: 온라인 IED 진단장치
본 발명은 IEC61850 기반의 변전소 자동화 시스템에 관한 것으로서, 특히 IED(Intelligent Electronic Device)를 검사하는 동안에 IED를 시스템으로부터 분리하거나 그 기능을 정지시키지 않고 정상적인 역할을 지속적으로 수행하도록 하면서도, IED에 별도의 소프트웨어나 하드웨어의 추가 없이 시스템 외부에서 IEC61850 표준 규격의 특징을 이용하여 IED를 온라인으로 검사하여 IED 내부에 고장이 있는 지를 진단하는 변전소 자동화 시스템에서 온라인 IED 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
가정이나 공장 또는 빌딩 등에 전력을 공급하기 위한 전력 시스템은 전력을 생산하는 발전소, 전력을 수송하는 송전선로, 전력을 필요한 크기로 변성하는 변전소, 및 필요한 각 지역으로 전력을 배분하는 배전선로 등으로 이루어지고, 상기 변전소는 변압기, 모선, 선로, 차단기 등의 전력설비로 구성된다. 변압기에서는 전송되는 전압의 크기를 변성하고, 모선에서는 송전선로를 연결하며, 차단기에서는 선로의 전력흐름을 차단하는 역할을 수행한다. IED는 변전소에 설치되어 각종 전력설비를 감시, 제어 및 보호하기 위한 지능형 전자 장치로서 컴퓨터가 사용될 수 있다. IED에 결함이 발생하면 전력설비를 적절히 감시, 제어 및 보호하기 어려우므로 전력공급이 원활히 이루어지기 어렵다.
기존의 변전소에서는 IED가 전력설비와 직접 연결되고 독립적으로 동작하였으나 최근에는 각 IED가 서로 정보를 공유하는 변전소 자동화 시스템이 도입되는 추세이다. IEC61850은 변전소내 설치된 이종 IED간의 원활한 통신을 구현하기 위하여 제안된 국제표준 변전소 자동화 통신 아키텍쳐이다. IEC61850은 변전소 자동화를 위한 유일한 국제표준으로 자리잡고 있으며 향후 모든 IED가 IEC61850 국제규격을 따를 전망이다.
한편, IED 내부의 고장을 진단하는 것은 변전소 자동화 시스템을 운영하는데 있어 매우 중요한 일이다. 현재 사용되고 있는 IED 내부 고장 진단 방법으로서 피 시험 IED를 시스템으로부터 분리하고 IED 시험 장치를 이용하여 검사하는 방법이 있다. 이러한 방법은 IED의 결함을 포괄적이고 정밀하게 검사할 수 있지만, 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 사람이 장비를 가지고 순회하면서 정기적으로 시험을 해야 하므로 검사 주기가 매우 길다는 문제점이 있다. IED 검사 주기가 길면 IED에 고장이 발생했을 때 신속하게 발견하기 어렵고, IED 고장 시에 각 전력 설비의 계통고장이 발생되면 전력설비를 적절히 감시, 제어 및 보호하지 못하는 심각한 문제가 야기된다.
둘째, IED를 시험하는 동안 피 시험 IED를 변전소 자동화 시스템에서 분리해야 하므로, IED의 시험을 위하여 분리한 동안에 전력설비에 고장이 발생하면 전력설비에 대한 감시, 제어 및 보호가 적절히 이루어지지 못하여 심각한 문제가 야기된다.
또한, IED 결함 검출을 위한 다른 종래의 기술로는 자기진단 기능이 있다. 디지털 IED와 같은 컴퓨터 장치가 자기진단 기능을 갖추고 있는 것은 널리 사용되는 방법이기는 하지만 다음과 같은 단점이 있다.
첫째, 자기진단 기능에 의한 IED 결함 검출 방법은 주로 IED가 정상적으로 기동 시에만 동작하여 IED의 결함을 검출하므로, IED 결함 검출을 위하여 전체 시스템을 기동시켜야 한다는 문제점이 있다.
둘째, IED 운영 중에 자기진단을 위하여 시스템 자원을 사용하므로 IED 기능의 성능을 저하시킬 수 있고, 이를 보완하기 위해서 하드웨어를 보강하면 제품의 단가를 상승시킨다는 문제점이 있다.
셋째, IED에 결함이 발생된 경우 IED의 자기진단 결과를 신뢰하기 어렵고 자기진단 방법이 표준화되어있지 않아 고장 진단이 복잡하다는 문제점이 있다.
넷째, 자기진단의 결과를 출력하는 방법이 표준화되어 있지 않아서 변전소 자동화 시스템의 운영자가 변전소 내의 IED 상태를 원격에서 감시하기 어렵다는 문제점이 있다.
이상 살펴본 바와 같이, 변전소 자동화 시스템에서 IED에 고장이 발생된 경우 이를 검출하지 못하면 전력설비에 외란이 발생되어도 이에 적절히 대웅하지 못함으로서 피해 범위가 전력 설비의 건전한 계통으로 확장된다. 현재는 매우 긴 주기마다 피 시험 IED의 기능을 정지하고 오프라인에서 테스트하거나, 주로 시스템 기동 시에 자기진단 기능을 사용하고 있으나, 위와 같은 문제점들 때문에 좀더 편리하고 신뢰성 있게 IED의 내부 고장을 진단하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 비용 증가 없이 정확하고 신뢰성 있게 IED의 고장 진단을 위하여, IED 외부에서 IEC61850 표준 규격의 특징을 이용하여 IED를 온라인으로 검사하여 IED 내부에 고장이 있는 지를 진단하는 변전소 자동화 시스템에서 온라인 IED 고장 진단장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 변전소 자동화 시스템의 베이 IED의 고장을 진단하는 장치는, 상기 변전소 자동화 시스템의 스테이션 장치로부터 수신되는 SCD 파일을 참조하여 피 시험 IED를 지정하고 상기 피 시험 IED에 대한 백업 정보를 추출하는 온라인 IED 진단 장치; 및 상기 추출된 백업 정보에 따라 피 시험 IED을 대체하여 동작하는 백업 IED를 포함하고, 상기 온라인 IED 진단 장치는 상기 피 시험 IED로의 시험 패턴의 전송에 따른 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기 백업 IED는, 상기 온라인 IED 진단 장치로부터 상기 백업 정보를 수신하는 파일 처리부; 및 상기 파일 처리부에서 수신한 백업 정보를 저장하고 관리하며 상기 백업 정보에 따라 상기 피 시험 IED와 같은 서비스 동작을 실행 또는 정지하는 프로그램 관리부를 포함한다.
상기 백업 정보는, 변전소 자동화 시스템을 감시, 제어 및 보호하는 해당 베이 IED에 관한 제어 상태 정보를 포함한다.
상기 온라인 IED 진단 장치는, 상기 SCD 파일로부터 추출한 IED 리스트로부 터 상기 피 시험 IED를 지정하는 IED 선택부; 상기 IED 리스트 중 상기 피 시험 IED에 대한 상기 백업 정보를 추출하여 상기 백업 IED로 전송하는 IED 절체부; 상기 피 시험 IED로 상기 시험 패턴을 전송하며, 상기 전송된 시험 패턴에 응답하여 상기 피 시험 IED로부터 상기 응답 정보를 수신하고, 상기 수신된 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 고장 진단부; 및 상기 판정된 고장 여부를 사용자 인터페이스로 표시하는 결과 표시부를 포함한다.
상기 고장 진단부는, 각 베이 IED에 관한 서비스 상태 정보를 제어하는 시험 패턴들을 관리하고, 사용자의 요청에 따라 상기 시험 패턴들 중 적어도 하나를 상기 피 시험 IED로 전송한다. 상기 고장 진단부는, 상기 SCD 파일로부터 추출한 IED 리스트에 포함된 각 베이 IED에 대하여 미리 준비된 시험 패턴들을 자동으로 하나씩 순차 선택할 수도 있다. 상기 고장 진단부는, 상기 전송된 시험 패턴에 따라 해당 IED가 서비스한 결과에 대한 예상 정보를 관리하고, 상기 수신된 회신 정보와 상기 예상 정보를 비교하여 고장 여부를 판정한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일면에 따른 변전소 자동화 시스템의 고장 진단 장치에서, 상기 변전소 자동화 시스템은, 적어도 하나의 스테이션 장치; 스테이션 버스를 통하여 이더넷 기반으로 상기 스테이션 장치와 연결된 적어도 하나의 베이 IED; 및 프로세스 버스를 통하여 이더넷 기반으로 상기 베이 IED와 연결되고, 변전소의 각 전력 설비를 관리하는 적어도 하나의 프로세스 IED를 포함하고, 상기 고장 진단 장치는, 이더넷 기반으로 상기 스테이션 장치, 상기 베이 IED, 및 상기 프로세스 IED와 연결되고, 상기 스테이션 장치로부터 수신되는 SCD 파일로부터 추출한 베이 IED 리스트 중 피 시험 IED를 지정하고, 백업 IED를 이용하여 상기 피 시험 IED의 동작을 대체하며, 상기 피 시험 IED로 시험 패턴을 전송하여, 상기 피 시험 IED로부터 수신되는 응답 정보를 검사하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일면에 따른 변전소 자동화 시스템의 베이 IED의 고장을 진단하는 방법은, 상기 변전소 자동화 시스템의 스테이션 장치로부터 SCD 파일을 수신하는 단계; 상기 수신된 SCD 파일로부터 IED 리스트를 추출하여 피 시험 IED를 지정하는 단계; 상기 피 시험 IED에 대한 백업 정보에 따라 백업 IED가 상기 피 시험 IED의 동작을 대체하는 단계; 상기 피 시험 IED로 시험 패턴을 전송하는 단계; 상기 전송된 시험 패턴에 응답하여 상기 피 시험 IED로부터 응답 정보를 수신하는 단계; 상기 수신된 응답 정보를 검사하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 단계; 및 상기 판정된 결함 여부를 사용자 인터페이스로 표시하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 고장 진단 장치(140)를 이용한 변전소 자동화 시스템(110)을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 변전소 자동화 시스템(110)은 스테이션 장치(111), 베이(bay) IED(Intelligent Electronic Device)(112), 및 프로세스 IED(113)를 포함하고, 스테이션 장치(111)와 베이 IED(112)는 스테이션 버스로 제1 이더넷 스위 치(120)에 연결되어 통신하고, 베이 IED(112)와 프로세스 IED(113)는 프로세스 버스로 제2 이더넷 스위치(130)에 연결되어 통신한다.
본 발명에 따른 고장 진단 장치(140)는 IEC61850 표준 규격의 특징을 이용하여 온라인으로 베이 IED(112)의 내부에 고장이 있는 지를 진단하는 장치로서, 백업 IED(141) 및 온라인 IED 진단 장치(142)를 포함한다.
먼저, 프로세스 IED(113)는 변전소 내의 변압기, 모선, 선로, 차단기 등의 전력설비 각 계통에 연결되고, 각 전력설비에 대응하여 적어도 하나 이상(P1, P2, P3,...)이 설치될 수 있다. 제2 이더넷 스위치(130)에 연결된 프로세스 IED(113)와 베이 IED(112) 사이의 통신은 제2 이더넷 스위치(130)의 이더넷 기반의 통신 프로토콜에 따라 중계된다. 프로세스 IED(113)는 제2 이더넷 스위치(130)를 통하여 이더넷 기반의 통신 프로토콜로 연결된 베이 IED(112)의 제어에 따라 감시, 제어 및 보호의 대상인 변압기, 모선, 선로, 차단기 등의 전력설비 각 계통의 상태를 검출할 수 있다.
제1 이더넷 스위치(120)에 연결된 베이 IED(112)와 스테이션 장치(111) 사이의 통신은 제1 이더넷 스위치(120)의 이더넷 기반의 통신 프로토콜에 따라 중계된다. 베이 IED(112)는 제1 이더넷 스위치(120)를 통하여 이더넷 기반의 통신 프로토콜로 연결된 스테이션 장치(111)로부터의 제어 정보에 따라, 프로세스 IED(113)를 제어하여 변전소 내의 각 전력설비를 감시, 제어 및 보호 등의 서비스를 제공한다. 즉, 베이 IED(112)는 변압기가 전송 전압의 크기를 적절히 변성하는 지, 모선에서 송전선로를 적절히 연결하는 지, 또는 차단기가 선로의 전력흐름을 제대로 차단하 는 지 등을 감시하고, 그 기능들이 적절히 이루어지도록 제어하며, 그 기능들이 안정적으로 서비스되도록 보호하는 역할을 수행한다. 베이 IED(112)는 프로세스 IED(113)와 대응시켜 적어도 하나 이상(B1, B2, B3,...)이 설치될 수 있다.
스테이션 장치(111)는 컴퓨터와 같은 사용자 인터페이스, 예를 들어, MMI(Man-Machine Interface)로서, 베이 IED(112)로부터 감시, 제어 및 보호의 대상인 변압기, 모선, 선로, 차단기 등의 전력설비 각 계통의 상태에 관한 정보를 수집하고, 베이 IED(112)가 프로세스 IED(113)를 제어하도록 제어 정보를 출력할 수 있다. 스테이션 장치(111)는 여러 운영자를 위하여 복수개(S1, S2,...)가 운영될 수 있다.
스테이션 장치(111), 베이 IED(112), 및 프로세스 IED(113) 간에는 제1 이더넷 스위치(120), 및 제2 이더넷 스위치(130)를 통하여 변전소 자동화 통신 아키텍쳐인 IEC61850 규격에 따라 서로 통신한다.
위와 같은 구성에서, 특히, 베이 IED(112)에 고장이 발생하면 전력설비의 각 계통을 적절히 감시, 제어 및 보호하기 어려우므로 필요한 곳으로 전력공급이 원활히 이루어지기 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 종래의 방법과 달리, IEC61850 표준 규격의 특징을 이용하여 온라인으로 변전소 자동화 시스템(110)의 외부에서 베이 IED(112)의 고장을 진단할 수 있는 고장 진단 장치(140)를 제안한다. 고장 진단 장치(140)는 베이 IED(112)의 고장을 진단하는 동안에 시스템으로부터 분리하거나 그 기능을 정지시키지 않고 정상적인 역할을 지속적으로 수행하도록 하면서도 고장 진단을 수행할 수 있도록 한다.
고장 진단 장치(140)는 제1 이더넷 스위치(120), 및 제2 이더넷 스위치(130)를 통하여 이더넷 기반으로 스테이션 장치(111), 베이 IED(112), 및 프로세스 IED(113)와 연결되고, 이에 따라, 상기 스테이션 장치(111)로부터 수신되는 IEC61850 표준 규격의 인터페이스 언어로된 SCD(Substation Configuration Description: 변전소구성설명언어) 파일에 기초하여 베이 IED(112)의 고장 유무를 판단하므로, 발생 가능한 대부분의 고장에 대하여 판정할 수 있도록 한다.
SCD 파일은 스테이션 장치(111)에서 관리되고, 변전소에 설치된 IED들의 기능과 상호 통신 방법에 대한 모든 정보를 포함하고 있다. 고장 진단 장치(140)는 SCD 파일을 해석하여 변전소 내에 설치되어 있는 IED들에 관한 정보, 즉, 베이 IED(112)에 대한 IED 리스트를 추출할 수 있고, 상기 추출한 베이 IED 리스트 중 피 시험 IED를 지정하고, 백업 IED(141)를 이용하여 상기 피 시험 IED의 동작을 대체하도록 하며, 상기 피 시험 IED로 시험 패턴을 전송하여, 상기 피 시험 IED로부터 수신되는 응답 정보를 검사하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정할 수 있다.
본 발명에서는, 종래와 같이 IED에 별도의 소프트웨어나 하드웨어를 추가하는 방법을 사용하지 않고, 고장 진단 장치(140)에서 백업 IED(141)를 이용하여 피 시험 IED의 동작을 대체시키고 피 시험 IED로부터 수신되는 응답 정보를 판단하기만 하면 되므로, 저렴한 비용으로 정확하고 신뢰성 있게 결함을 검출하여 기존 대비 편리하고 우수한 결함 검출 성능을 기대할 수 있게 된다. 고장 진단 장치(140)는 고정 설치되어, 변전소 자동화 시스템(110)의 일부로서 기능하여 IED의 건전성 이 스테이션 장치(111)의 사용자 인터페이스에 항상 표시되도록 할 수도 있으므로, 변전소 유지 보수 등의 운영 차원에서도 상당히 편리함을 제공할 수 있다.
도 2는 도 1의 고장 진단 장치(140)의 이더넷 포트를 설명하기 위한 도면이다. 도 2와 같이, 고장 진단 장치(140)의 백업 IED(141)와 온라인 IED 진단 장치(142) 각각은, IEC61850 변전소 자동화 시스템(110)의 스테이션 버스와 프로세스 버스 각각을 통한 통신을 위하여 제1 이더넷 스위치(120)와 제2 이더넷 스위치(130)에 연결할 이더넷 포트들을 가지고 있다.
도 3은 도 1의 고장 진단 장치(140)의 백업 IED(141)와 온라인 IED 진단 장치(142) 각각의 구체적인 블록도이다. 도 3을 참조하면, 백업 IED(141)는 파일 처리부(310) 및 프로그램 관리부(320)를 포함하고, 온라인 IED 진단 장치(142)는 IED 선택부(350), 대상 IED 정보 전송부(361)와 서비스 제어부(362)로 구성된 IED 절체부(360), 시험 패턴 전송부(371), 응답 분석부(372) 및 고장 판단부(373)로 구성된 고장 진단부(370), 및 결과 표시부(380)를 포함한다.
먼저, 백업 IED(141)에서, 파일 처리부(310)는 상기 온라인 IED 진단 장치(142)의 대상 IED 정보 전송부(361)로부터 피 시험 IED에 대한 백업 정보를 수신하고, 상기 파일 처리부(310)에서 수신한 백업 정보는 프로그램 관리부(320)에 저장되어 관리되며, 프로그램 관리부(320)는 상기 백업 정보에 따라 피 시험 IED와 같은 서비스 동작을 실행 또는 정지시킬 수 있다. 변전소 자동화 시스템(110)을 감시, 제어 및 보호하는 피 시험 IED에 관한 제어 상태 정보인 상기 백업 정보는 논리노드, 서비스(제어블록 등) 및 셋팅값 정보 등으로 이루어지고, 이들은 모두 파 일로 저장되며 이러한 파일을 이용하여 백업 IED(141)는 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 프로그램 관리부(320)는 백업 IED(141)가 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행하도록 상기 백업 정보를 포함하는 프로그램을 실행시키며, 피 시험 IED에 대한 진단이 종료된 경우에는 프로그램을 정지시킬 수 있다.
온라인 IED 진단 장치(142)에서는, 먼저, IED 선택부(350)는 변전소 자동화 시스템(110)의 스테이션 장치(111)로부터 SCD 파일을 수신하고, 상기 수신된 SCD 파일로부터 IED 리스트를 추출하여 추출한 IED 리스트 중 어느 한 IED를 피 시험 IED로 지정한다. 상기 IED 리스트는, 변전소 자동화 시스템(110)을 감시, 제어 및 보호하는 각 베이 IED(112)에 관한 정보, 즉, 어드레스와 제어 상태 정보를 포함한다. 여기서, 어드레스는 고장 진단 대상 IED를 선택하기 위한 것이고, 제어 상태 정보는 해당 IED가 서비스하는 기능을 백업 IED(141)가 대신하여 동작하도록 하기 위한 백업 정보이다. SCD 파일에서 각 베이 IED(112)에 대한 제어 상태 정보는 감시, 제어 및 보호 관련 서비스(제어블록 등), 제어 블록 내의 논리 노드(logical node), 논리 노드 등의 셋팅값 등으로 구성된다. 특히, 논리노드는 IEC61850에서 데이터를 교환하기 위한 최소 단위의 기능을 나타내는 객체로서, 정보를 저장하는 데이터, 및 통신과 기능 등을 수행하는 메소드를 포함한다. 각 베이 IED(112)에 대하여 내재된 논리노드의 종류에 따라 그 기능이 구분된다.
IED 절체부(360)는 대상 IED 정보 전송부(361)와 서비스 제어부(362)로 구성된다. 대상 IED 정보 전송부(361)는 IED 리스트로부터 피 시험 IED에 대한 백업 정보, 예를 들어, 서비스, 논리 노드, 셋팅값 등을 추출하여 백업 IED(141)로 전송한 다. 이와 같이 복사된 백업 정보를 전송받은 백업 IED(141)는 고장 진단이 이루어지는 동안 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행한다. 서비스 제어부(362)는 온라인 IED 진단 장치(142)와 백업 IED(141)에 포함된 제어블록, 데이터 집합(data set)과 같은 서비스의 운전/정지(enable/disable)를 제어하는 기능을 담당한다.
한편, 고장 진단부(370)는 시험 패턴 전송부(371), 응답 분석부(372) 및 고장 판단부(373)로 구성된다. 시험 패턴 전송부(371)는 제1 이더넷 스위치(120)를 통하여 상기 지정된 피 시험 IED로 적어도 하나의 시험 패턴을 전송한다. 이를 위하여, 시험 패턴 전송부(371)는 각 베이 IED(112)에 관한 제어 상태 정보(제어블록, 논리 노드, 셋팅값 등)를 제어하는 시험 패턴들을 데이터베이스에 관리할 수 있다. 이와 같은 시험 패턴들 중에서 사용자는 어느 하나 이상을 선택하여 고장 진단을 요청할 수 있다. 다만, 이와 같이 수동적인 동작에 한정되는 것은 아니고, 시험 패턴 전송부(371)는 상기 IED 리스트에 포함된 각 베이 IED(112)에 대하여 미리 준비된 시험 패턴들을 하나씩 순차 선택하여, 전체 IED에 대하여 자동으로 고장 진단이 이루어지도록 할 수도 있다.
이에 따라, 피 시험 IED는 시험 패턴 전송부(371)가 전송한 시험 패턴에 따라 기존 동작을 유지하거나 변경하여, 변전소 내의 각 전력설비를 감시, 제어 및 보호 등의 서비스를 제공한다. 이때, 피 시험 IED는 변압기가 전송 전압의 크기를 적절히 변성하는 지, 모선에서 송전선로를 적절히 연결하는 지, 또는 차단기가 선로의 전력흐름을 제대로 차단하는 지 등을 감시하고, 그 기능들이 적절히 이루어지도록 제어하며, 그 기능들이 안정적으로 서비스되도록 보호하면서, 그 결과에 따라 응답 정보를 리턴한다. 응답 정보는 각 전력설비 계통의 정상, 비정상 등을 나타내는 상태 정보이다.
응답 분석부(372)는 상기 전송된 시험 패턴에 응답하여 상기 피 시험 IED로부터 응답 정보를 수신하고, 상기 수신된 응답 정보를 예상 응답과 비교한다. 고장 판단부(373)는 상기 비교 결과에 따라 피 시험 IED의 고장 여부를 판정한다. 이를 위하여, 응답 분석부(372)는 시험 패턴 마다 해당 예상 응답을 데이터베이스에 관리할 수 있다. 다시말하여, 응답 분석부(372)는 시험 패턴 전송부(371)가 전송한 시험 패턴에 따라 해당 IED가 서비스한 결과에 대한 예상 응답을 관리할 수 있고, 피 시험 IED로부터 수신된 응답 정보와 상기 예상 응답을 비교한다. 고장 판단부(373)는 상기 비교 결과에 따라 상기 회신 정보와 상기 예상 정보가 일치하면 정상으로 판정하고, 그렇지 않으면 고장으로 판정한다.
결과 표시부(380)는 고장 판단부(373)가 판정한 고장 여부를 사용자 인터페이스로 표시한다. 이때, 상기 사용된 시험 패턴, 상기 응답 정보, 상기 예상 응답 등이 상기 판정된 고장 여부와 함께 사용자 인터페이스로 표시되도록 할 수도 있다.
이와 같이, 온라인 IED 진단 장치(142)는 변전소 자동화 시스템(110)의 베이 IED(112)의 고장을 진단하기 위하여, 상기 변전소 자동화 시스템(110)의 스테이션 장치(111)로부터 수신되는 SCD 파일을 참조하여 상기 피 시험 IED를 지정하고 상기 피 시험 IED에 대한 상기 백업 정보를 상기 백업 IED(141)로 전송하며, 상기 피 시험 IED로의 시험 패턴의 전송에 따른 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고 장 여부를 판정할 수 있고, 이때 백업 IED(141)는 상기 온라인 IED 진단 장치(142)로부터 받은 백업 정보에 따라 피 시험 IED을 대체하여 동작할 수 있다.
이하, 도 4의 흐름도를 참조하여 도 1의 고장 진단 장치(140)의 동작을 좀더 자세히 설명한다.
먼저, 베이 IED들(112)의 고장 진단을 위하여, 고장 진단 장치(140)의 IED 선택부(350)는 스테이션 장치(111)로부터 수신한 SCD 파일로부터 추출한 IED 리스트 중 어느 한 IED를 피 시험 IED(Device Under Test: DUT)로 지정한다(S410). 다음으로, 고장 진단 장치(140)의 대상 IED 정보 전송부(361)는 IED 리스트로부터 피 시험 IED에 대한 백업 정보, 예를 들어, 서비스(제어블록 등), 논리 노드, 셋팅값 등을 추출하여 백업 IED(141)로 전송한다(S420).
이때 백업 IED(141)의 파일 처리부(310)는 백업 정보를 수신하고, 프로그램 관리부(320)는 상기 백업 정보를 저장 및 관리하며 상기 백업 정보에 따라 피 시험 IED와 같은 서비스 동작을 실행 또는 정지시킬 수 있다. 이와 같이, IED 정보 전송부(361)로부터 복사된 백업 정보를 전송받는 백업 IED(141)는 고장 진단이 이루어지는 동안 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행한다.
고장 진단 장치(140)의 서비스 제어부(362)는 온라인 IED 진단 장치(142)와 백업 IED(141)에 포함된 제어블록, 데이터 집합(data set)과 같은 서비스의 운전/정지(enable/disable)를 제어하고, 이에 따라, 백업 IED(141)의 프로그램 관리부(320)는 백업 IED(141)가 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행하도록 상기 백업 정보를 포함하는 프로그램을 실행시키거나, 피 시험 IED에 대한 진단이 종료된 경우 에는 프로그램을 정지시킬 수 있다.
이와 같이, 백업 IED(141)가 피 시험 IED와 동일한 기능을 수행하는 동안, 해당 IED(예를 들어, B1)는 대응 프로세스 IED로부터 입력이 중단 되는 등 시스템으로부터 격리된다(S440).
다음에, 고장 진단 장치(140)의 시험 패턴 전송부(371)는 데이터베이스에 관리되는 시험 패턴들 중 시험하고자 하는 시험 패턴을 선택하여 상기 지정된 피 시험 IED(예를 들어, B1)로 전송한다(S450). 여기서, 시험 패턴의 선택은 사용자의 요청 또는 자동으로 하나씩 순차 선택될 수 있다.
이에 따라, 피 시험 IED는 시험 패턴 전송부(371)가 전송한 시험 패턴에 따라 기존 동작을 유지하거나 변경하여, 변전소 내의 각 전력설비를 감시, 제어 및 보호 등의 서비스를 제공한 후, 그 결과에 따라 각 전력설비 계통의 정상, 비정상 등을 나타내는 응답 정보를 리턴한다(S460).
고장 진단 장치(140)의 응답 분석부(372)는 상기 피 시험 IED가 리턴하는 응답 정보를 수신하고, 상기 수신된 응답 정보를 예상 응답과 비교한다(S470). 고장 판단부(373)는 상기 비교 결과에 따라 상기 응답 정보와 예상 응답이 일치하면 정상으로 판정하고, 그렇지 않으면 고장으로 판정한다.
고장 판단부(373)가 판정한 고장 여부는 사용자 인터페이스(MMI)로 전달되어 표시될 수 있고, 이때, 상기 사용된 시험 패턴, 상기 응답 정보, 상기 예상 응답 등이 상기 판정된 고장 여부와 함께 사용자 인터페이스로 표시되도록 할 수도 있다(S480).
만일 상기 피 시험 IED(예를 들어, B1)가 정상으로 판정되어 건전한 것으로 결정되면, 위의 과정 S410~S440의 역순으로 명령을 수행하여 상기 피 시험 IED(예를 들어, B1)가 원래대로 동작하도록 복구시킨 후, 다음에 점검할 IED(예를 들어, B2)를 DUT로 설정한다. 이후에는 위에서 설명한 바와 같이, 위의 과정 S420~S470을 수행하여 고장을 진단하고, 다른 IED에 대하여도 위와 같은 방법으로 반복적으로 수행하여 시스템에 포함된 모든 IED에 대하여 고장을 진단할 수 있다. 사용자 인터페이스를 통하여 감시하는 운영자는 어느 IED에 고장이 있는 경우에 신속하게 해당 IED에 대한 보수 등의 조치가 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 IED 고장 진단 장치 및 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 형태의 변형 및 응용이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시예들의 IED는 일반적인 범용 컴퓨터 장치인 것이 바람직하나, 필요에 따라 전력 설비의 감시, 제어 및 보호를 위한 전용 단말 장치나 시스템 반도체 칩으로 대체될 수도 있다. 결국, 상기 실시예들과 도면들은 본 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 것이 아니므로, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 그와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 IED 고장 진단 장치 및 방법에서는, IED를 검사하는 동안에 IED를 시스템으로부터 분리하거나 그 기능을 정지시키지 않고 정상적인 역할을 지속적으로 수행하도록 하면서도, IED에 발생 가능한 고장에 대하여 진단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 IED 고장 진단 장치 및 방법에서는, IED에 별도의 소프트웨어나 하드웨어의 추가 없이도 정확하고 신뢰성 있게 IED의 고장을 진단하므로, 저렴한 비용으로 우수한 성능을 기대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 IED 고장 진단 장치 및 방법에서는, 온라인으로 변전소 자동화 시스템의 외부에서 IED의 고장을 진단할 수 있고, 변전소 자동화 시스템의 일부로서 기능하여 IED의 건전성을 표시할 수 있으므로, 변전소 유지 보수 등의 운영에 상당히 편리함을 제공할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따른 IED 고장 진단 장치 및 방법에서는, 어떤 IED가 고장으로 판정된다면 백업 IED가 그 고장 IED의 기능을 대체하여 그 고장 IED의 수리 및 교체 전까지 대신 동작하도록 백업역할을 하므로 백업 IED를 통하여 고장 진단 및 백업의 이중화효과를 기대할 수 있다.

Claims (5)

  1. 변전소 자동화 시스템의 베이 IED의 고장을 진단하는 장치에 있어서,
    상기 변전소 자동화 시스템의 스테이션 장치로부터 수신되는 SCD 파일을 참조하여 피 시험 IED를 지정하고 상기 피 시험 IED에 대한 백업 정보를 추출하는 온라인 IED 진단 장치; 및
    상기 추출된 백업 정보에 따라 상기 피 시험 IED을 대체하여 동작하는 백업 IED를 포함하고,
    상기 온라인 IED 진단 장치는 상기 피 시험 IED로의 시험 패턴의 전송에 따른 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온라인 IED 진단 장치는,
    상기 SCD 파일로부터 추출한 IED 리스트로부터 상기 피 시험 IED를 지정하는 IED 선택부;
    상기 IED 리스트 중 상기 피 시험 IED에 대한 상기 백업 정보를 추출하여 상기 백업 IED로 전송하는 IED 절체부;
    상기 피 시험 IED로 상기 시험 패턴을 전송하며, 상기 전송된 시험 패턴에 응답하여 상기 피 시험 IED로부터 상기 응답 정보를 수신하고, 상기 수신된 응답 정보를 분석하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 고장 진단부; 및
    상기 판정된 고장 여부를 사용자 인터페이스로 표시하는 결과 표시부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고장 진단부는,
    상기 전송된 시험 패턴에 따라 해당 IED가 서비스한 결과에 대한 예상 응답을 관리하고, 상기 수신된 응답 정보와 상기 예상 응답을 비교하여 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 장치.
  4. 변전소 자동화 시스템의 고장 진단 장치에 있어서,
    상기 변전소 자동화 시스템은,
    적어도 하나의 스테이션 장치;
    스테이션 버스를 통하여 이더넷 기반으로 상기 스테이션 장치와 연결된 적어도 하나의 베이 IED; 및
    프로세스 버스를 통하여 이더넷 기반으로 상기 베이 IED와 연결되고, 변전소의 각 전력 설비를 관리하는 적어도 하나의 프로세스 IED를 포함하고,
    상기 고장 진단 장치는,
    이더넷 기반으로 상기 스테이션 장치, 상기 베이 IED, 및 상기 프로세스 IED와 연결되고,
    상기 스테이션 장치로부터 수신되는 SCD 파일로부터 추출한 베이 IED 리스트 중 피 시험 IED를 지정하고, 백업 IED를 이용하여 상기 피 시험 IED의 동작을 대체 하며,
    상기 피 시험 IED로 시험 패턴을 전송하여, 상기 피 시험 IED로부터 수신되는 응답 정보를 검사하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 장치.
  5. 변전소 자동화 시스템의 베이 IED의 고장을 진단하는 방법에 있어서,
    상기 변전소 자동화 시스템의 스테이션 장치로부터 SCD 파일을 수신하는 단계;
    상기 수신된 SCD 파일로부터 IED 리스트를 추출하여 피 시험 IED를 지정하는 단계;
    상기 피 시험 IED에 대한 백업 정보에 따라 백업 IED가 상기 피 시험 IED의 동작을 대체하는 단계;
    상기 피 시험 IED로 시험 패턴을 전송하는 단계;
    상기 전송된 시험 패턴에 응답하여 상기 피 시험 IED로부터 응답 정보를 수신하는 단계;
    상기 수신된 응답 정보를 검사하여 상기 피 시험 IED의 고장 여부를 판정하는 단계; 및
    상기 판정된 고장 여부를 사용자 인터페이스로 표시하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 고장 진단 방법.
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