리얼타임 인트라넷을 적용한
전력계통 감시제어·보호 시스템

국제테크노정보연구소 제공

전력계통 감시제어·보호시스템은 전력 에너지의 안정한 공급을 위해 항상 최신의 기술을 도입함으로써 많은 변혁을 가져 왔다. 지금까지의 제어용 계산기 주체의 시스템에서, 국제·업계 표준의 기술을 구사한 "오픈 분산 시스템"이 제창되어 점진적으로 그 도입이 확대되어 왔다. 여기서는 오픈 분산 시스템 다음에 오는 새로운 타개책의 제안으로, 인터넷, 인트라넷 기술을 기반으로 한 시스템에 대해소개한다. 리얼타임 성능, 고신뢰성이라는 전력계통 감시제어·보호 분야의 필수 요건을 견지하면서 종래 시스템에서는 할 수 없었던 새로운 가치를 창출할 것으로 기대된다.

1. 전력계통 감시제어·보호 시스템의 책무와 요건

전력계통 감시제어·보호 시스템은 전력 에너지를 안정적으로 공급하는 중추 시스템이며, 전력계통 운용의 고도화에 따라 점점 그 책무가 중요해지고 있다.
감시제어 시스템은 시시각각 변화하는 전력수요에 맞추어 발전 전력을 제어하는 수급 제어, 계통 사고 발생시에 송전 루트를 전환하여 정전을 방지하는 계통제어, 발변전소의 집중 제어 등을 담당한다. 계통 보호 시스템은 낙뢰, 태풍 등의 원인으로 계통 사고가 발생했을 때에 순간적으로 사고 구간을 차단하여 계통 사고가 건전 계통에 파급되는 것을 방지한다. 어느 쪽의 시스템이든 고신뢰성과 전력계통에 발생하는 현상을 제어하는 데에 충분한 고속처리 성능이 요구된다.

2. 차세대 시스템의 구상

정보통신 기술의 눈부신 발전으로, 특히 인터넷, 인트라넷으로 대표되는 컴퓨터 네트워크 기술에 의해 복수의 계산기를 유기적으로 결합한 고도의 통합 시스템을 실현해 가고 있다. 이러한 정보처리 시스템의 흐름은 전력계통 감시제어·보호 시스템이라는 고신뢰성, 고속처리 성능이 요구되는 분야에서도 마찬가지이다.
일본의 도시바사는 이러한 분야에 적용할 수 있는 최신의 "리얼타임 인트라넷"을 개발 완료했다. 이것은 종래의 부문별 시스템의 테두리를 없애고, 운용체계와 시스템과의 고정적인 관계도 없앨 수 있는 통합 시스템의 구축이 가능한 것으로, 한층 고도의 시스템 운용이 실현될 것으로 이 회사는 확신하고 있다.

■ 리얼타임 인트라넷 적용 시스템의 전체 구성과 특징

 제안하는 전체적인 시스템 구성을 그림 1에 나타낸다.
TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)를 베이스로 한 광대역 네트워크(WAN)를 중핵으로, 감시제어 소프트웨어를 탑재한 기능 서버(Server)군, 휴먼 인터페이스를 실현하는 브라우저(Browzer)군, 인텔리전트화된 보호제어장치가 유기적으로 결합되고 있다.
서버 계산기는 범용 엔지니어링 워크스테이션(EWS) 서버가 갖는 오픈성을 베이스로 신뢰성을 강화한 제어용 서버를 적용한다.
브라우저는 범용 퍼스널컴퓨터(PC)를 베이스로 신뢰성을 강화한 제어용 PC를 적용하지만, 용도에 따라서는 범용 PC 그 자체를 적용하는 경우도 있다.
변전소에 설치되는 보호제어장치는 기존 장치에 인트라넷 인터페이스를 부가하는 경우과 IEC(국제전기표준회의)나 EPRI(Electric Power Research Institute, USA)가 제창하고 있는 세계 표준에 따른 인텔리전트 보호제어장치를 적용하는 경우가 있다.

■감시제어 시스템에 있어서의 특징

계산기 시스템으로서 많은 이점이 있는데, 대표적인 것으로 다음과 같은 점을 들 수 있다.

(1) 조작성의 통일
화면은 브라우저를 사용한다. 따라서 범용 브라우저의 man-machine에 따라 감시제어의 operation을 실현할 수 있다. 또 같은 단말에서 다른 시스템으로도 seamless하게 액세스할 수 있다.

(2) 플랫폼 독립
WWW(World Wide Web) 기술은 하드웨어, OS(오퍼레이팅 시스템)을 불문하고 이용할 수 있다. 즉, 하드웨어/OS에 의존하지 않는 운용이 가능하게 된다.

(3) 설치장소의 자유
URL(Uniform Resource Locator)에 근거하여, 데이터 프로그램에 자유로이 액세스할 수 있으므로 서버의 설치장소는 종래와 같이 해당 제어장소에 고정되지 않고, 네트워크로 연결되는 장소라면 자유로이 선택할 수 있다.

(4) Thin client
서버에서 관리되는 프로그램을 브라우저로부터 자유로이 액세스하거나, 다운로드하여 실행함으로써 브라우저의 기능을 한정하지 않고 운전할 수 있다.

(5) 광역 다중화에 의한 신뢰도 확보
네트워크상에 분산 배치된 서버간에서 백업을 함으로써 종래와 같은 신뢰도를 확보할 수 있게 된다. 즉, 동일 사업소에서 시스템을 다중화할 필요가 없어, 시스템의 간소화를 꾀할 수 있다.

(6) 소프트웨어의 집중 관리
서버에서 데이터나 프로그램을 일원 관리하기 때문에 기능의 통일이나 표준화가 용이하다.

■보호 제어 시스템에 있어서의 특징

보호 제어 시스템으로서 많은 이점이 있는데, 대표적인 것은 다음과 같다.

(1) 원격 운용·보수
전력소나 지점 등, 보호제어 시스템이 설치되어 있는 전기소로부터 멀리 떨어진 장소에서도 범용의 인터넷 기술을 이용하여 보호제어 시스템의 자동감시나 점검보수, 게다가 整定의 변경을 쉽게 할 수 있다.

(2) 사고점 표시, 사고기록·해석

GPS(Global Positioning System)를 이용하여, 각처의 보호 제어 시스템에서 얻어진 전력계통의 정보(샘플링 데이터)에 절대시각을 부가한다. 그리고, 이들 복수 지점의 정보를 수집하여 범용 PC의 브라우저상에서, 사고점의 표시 계산과 사고기록이나 해석을 할 수 있다.

(3) 변전소 디지털 감시제어
변전소의 구내 LAN을 인트라넷으로 취급하면, 변전소내의 감시제어 기능도 WWW 서버, WWW 브라우저 기능 등에 의해 실현할 수 있다.

(4) 도큐먼트 관리
각 보호제어 시스템의 도큐먼트(시퀀스, 구조도, 취급설명서 등)를 전자화하고, 각각의 시스템에 기억시킨다. 그리고 WWW의 홈페이지를 액세스하는 방법과 마찬가지로, 네트워크상의 PC로부터 신속하고 확실하게 시스템의 document를 입수할 수 있다.

■ 시스템을 지탱하는 미들웨어

전항에서 제안한 전체 시스템을 지탱하는 기반으로 그림 2에 나타낸 middleware 패키지를 개발했다. 이 미들웨어 개발에 있어서는 전력계통에 필수적인 다음 요건을 실현했다. 이들은 범용의 인트라넷 기술에 있어서 도시바 기술의 뛰어난 특징이다.

 3. 고속 리얼타임 성능의 실현

일반적인 WWW 기술에서는 WWW 서버가 갖는 콘텐츠의 표시에 시간이 걸린다. 물론, 고정적인 정보이면 캐시 기술로 고속 표시할 수 있지만, 시시각각 정보 내용이 변하는 전력계통의 감시제어에서는 이 경우에도 일정시간 내에 화면표시의 완료가 필요하게 된다. 이것을 실현하는 데이터 처리상의 구성이나 각종 처리의 리얼타임화도 함께 실현할 필요가 있다.

■고신뢰성

범용의 계산기를 사용하므로 종래 고신뢰의 프로세스 계산기나 워크스테이션과 동등한 신뢰성을 실현할 필요가 있다. 이 때문에 서버 본체의 내장 해석 기구의 도입과, 네트워크상에 분산 배치된 서버간에서의 백업을 실현하는 기능이 요구된다. 또 네트워크가 WAN으로 되기 때문에 데이터를 송신처에 확실히 도달시키는 구조와 데이터 송신 순서를 복원할 수 있는 기능 등이 필요하게 된다.

■현행 시스템으로부터의 이행

여기서 제안하는 차세대 전력계통 감시제어·보호 시스템을 구축할 때에 기존 시스템으로부터 어떻게 유연하게 이행해 나갈 것인가가 중요한 검토 과제가 된다. 또 이행 단계에서 앞서 언급한 특징을 어떻게 실현해 나갈 것인가 하는 비용에 대한 효과의 평가도 중요하다. 그림 3에 기존 시스템으로부터 이행에 관한 기본적인 개념을 나타낸다.

4. 새로운 시스템 구축에 대한 기대

전력계통 감시제어·보호 시스템의 새로운 타개책을 제안했다. 그리고, 이러한 개념을 실현하기 위한 기반기술로 개발한 리얼타임 인트라넷에 대하여 소개했다. 운용조직체계와 시스템, 시스템과 제어대상 계통의 관계가 종래의 고정적인 관계에서 벗어나 전혀 새로운 시스템이 창조될 것으로 생각된다. 이것을 계기로 차세대 전력계통 감시제어·보호 시스템에 대한 논의가 활발히 진행되어 금후, 더욱 고도화가 요구되는 전력계통 운용 시스템의 구축이 기대된다.
 

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