The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication (한국인터넷방송통신학회논문지)

The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (한국인터넷방송통신학회)
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Transmission for IEC 61850 Sampled Values Using Current and Voltage Sensors of Raspberry Pi

라즈베리파이 전류와 전압 센서를 이용한 IEC 61850 샘플 값 전송

  • Hwang, Sung-Ho (Division of Electronics, Communication & Information Engineering, Kangwon National University)
  • 황성호 (강원대학교 전자정보통신공학부)
  • Received : 2018.10.14
  • Accepted : 2018.12.07
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

This study uses sensors and Raspberry Pi to measure the values of current and voltage and transmits the measured sampled values to a network, carrying them in the frame of IEC 61850-9-2. A laboratory model was composed to send the sampled values, using the frame of IEC 61850-9-2. This study conducted a protocol analysis, using Wireshark for the accurate verification of the occurrence of the frame of IEC 61850-9-2. A visual analysis was conducted by displaying the received sampled values of current and voltage on the monitor in graphs. In addition, this study tested if the sampled values of IEC 61850-9-2 sent and received through the network equipment would meet the performance requirements of the message types of IEC 61850.

본 논문에서는 전류와 전압 값을 측정하기 위해 센서와 라즈베리파이를 사용하고, 측정한 샘플 값들을 IEC 61850-9-2 프레임에 실어서 네트워크로 전송한다. IEC 61850-9-2 프레임을 이용한 샘플 값 전송을 위해 실험실 모델을 구성하였다. IEC 61850-9-2 프레임 발생의 정확한 검증을 위해, 와이어샤크를 이용하여 프로토콜 분석을 수행하였다. 수신한 전류와 전압 샘플 값들을 그래프로 모니터 상에 출력하여 시각 분석을 수행하였다. 그리고 네트워크 장비를 거쳐서 송수신된 IEC 61850-9-2 샘플 값들이, IEC 61850 메시지 유형의 성능 요구사항을 만족하는지를 검증하였다.

Keywords

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그림 1. IEC 61850 SV 프레임 분석 Fig. 1. Dissection of IEC 61850 SV frame

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그림 2. 샘플 값 전송 시나리오 Fig. 2. Sampled Values Transfer Scenario

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그림 3. 전류센서와 전압센서 Fig. 3. Current Sensor and Voltage Sensor

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그림 4. 네트워크 스위치 Fig. 4. Network Switch

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그림 5. 전류센서, 전압센서와 라즈베리파이 Fig. 5. Raspberry Pi with Current and Voltage sensors

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그림 6. 하드웨어 시스템 Fig. 6. Hardware System

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그림 7. 샘플 값 캡쳐 출력 Fig. 7. Sampled Values Capture Output

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그림 8. 전류와 전압의 시각 분석 Fig. 8. Visual Analysis of Current and Voltage

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그림 9. 샘플 값 평균 전송 지연 Fig. 9. Sampled Values Mean Transfer Delay

표 1. IEC 61850 메시지 유형의 성능 요구사항 Table 1. Performance Requirements of IEC 61850 Message Types

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표 2. 샘플 값 최대 전송 지연 Table 2. Sampled Values Maximum Transfer Delay with 1Gbps

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References

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  3. IEC 61850-8-1, Communication networks and systems for power utility automation, Part 8-1: Specific Communication Service Mapping (SCSM) - Mapping to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3, 2011.
  4. Sung-Ho Hwang, "GOOSE Traffic Generator Using Network Emulation", The Journal of The Institute of Internet, Broadcasting and Communication (IIBC), Vol. 16, No. 1, pp.209-214, 2016. 2. DOI: http://dx.doi.org/10.7236/JIIBC.2016. 16.1.209
  5. Sung-Ho Hwang, "Improved Unslotted IEEE 802.15.4 Algorithm for HAN in Smart Grids", Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 15, No. 3, pp.1711-1717, 2014. 3. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2014.15.3.1711
  6. SVScout-Software Tool for Visualizing IEC 61850 Sampled Vaules, Available: https://www.omicronenergy.com/en/solutions/soft ware-tool-for-visualizing-iec-61850-sampled-val ues-114/ [Accessed: Dec. 11, 2018].