2005년 IEC61850 국제표준규약이 제정된 이후, IEC61850 기반의 변전소 자동화에 대한 관심과 연구가 급증하고 있다. 현재 해외 선진사들에 의한 다양한 제품들이 출시되고 있으며 유럽시장을 중심으로 적용사례가 확대되고 있는 추세이다. 그러나, 변전소 자동화의 새로운 패러다임으로써 IEC61850이 채택됨에 따라 기존에 설치되어 운영중인 시스템과의 호환성에 문제가 발생하게 된다. 이 논문에서는 IEC6180 기반의 변전소 자동화 시스템 구축을 위한 게이트웨이 시스템을 설계하고 구현하였다. 제안된 시스템은 서로 상이한 프로토콜을 사용하는 변전소 내부의 IEC61850 호환 IED와 원격 제어센터의 SCADA 시스템 간 계측/상태/제어 데이터의 교환을 지원한다.
An electric vehicle (EV) not only receives electric power from the electric vehicle supply equipment (EVSE), but it also exchanges the information regarding charging process with the power gird through the EVSE. However, the EV and EVSE communicate using the ISO/IEC 15118 standard while the EVSE and power grid communicate using the IEC 61850 standard. Therefore, the EVSE should support both the ISO/IEC 15118 and IEC 61850 standards, and provide a data mapping function between the two communication protocols so that the EV and power grid, which support different protocols, can communicate with each other throughout the charging process. In this paper, we propose a mapping method of the EVSE, which converts the ISO/IEC 15118 data to IEC 61850 and vice versa, based on the XML schema of each protocol. The proposed method converts the data using the XSL (eXtensible Stylesheet Language) method, which defines the data mapping between two XML schemas. Our approach is more flexible and easier to maintain against changes in charging scenarios and the standards than other existing approaches such as one-to-one data mapping methods.
In order to complete engineering works of the digital substation, Both Data transmission among a variety of IEDs and HMIs, and single line diagram of the substation might be done based on XML documents published in IEC 61850 international standards. This kind of XML based engineering process for the digital substation must be implemented not by manual written work but by the engineering tool using a computer. But most of the engineering tools do not support system based engineering works such as single line diagram of the substation but have only function to set IEDs as single device unit. Accordingly, this paper presents a new design method of the system based engineering description applicable to real IEC 61850 based substation through analyzing the current international standard and its sampled engineering file, and shows implementation of the engineering tool of the digital substation with the result of this study.
IEC 61850은 변전소 자동화 시스템의 설계, 설치 및 유지하는 비용을 줄이는 프로토콜이다. IEC 61850에서 사용되는 GOOSE 트래픽은 변전소 제어, 보호, 자동화를 위해 중요한 역할을 담당한다. 본 논문에서는 네트워크 시뮬레이터인 NS-3에서 제공하는 프로토콜과 실제 통신장비에서 제공하는 프로토콜을 함께 사용하여, NS-3의 네트워크 에뮬레이션 기능을 이용한 GOOSE 트래픽 발생기를 구현하였다. 발생한 GOOSE 트래픽을 Wireshark으로 분석하였고, 정확히 발생됨을 확인하였다. 네트워크 토폴로지의 스위치 수에 따른 GOOSE 트래픽 지연 측정을 하였다. 본 논문에서의 GOOSE 트래픽 발생기는 실제 변전소 환경을 실험할 때 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
2013년 이후, 한국전력공사에서는 신규건설 변전소로 디지털변전소(Digital Substation)를 건설하고 있다. 디지털변전소 내에는 서버(IED, 지능형전자장치), 클라이언트(상위운영시스템)가 필수요소들이며, 이 둘은 서로 서버/클라이언트 통신 서비스를 수행하고 있고 IEC61850 기반으로 하고 있다. 바뀐 정책과 프로토콜 때문에 사용되는 기기 역시 기존 디지털 보호 계전기에서 IED로 성능이 변화하였고, 기존에 수행하던 보호성능검증 방법인 동특성시험 역시 IEC61850 기반 통신서비스 성능도 함께 보아야 한다는 관점에서 본 연구가 시작되었다. 본 논문에서는 RTDS를 이용한 IEC 61850 기반 IED 동특성 시험 성능검증 방법에 대하여 살펴보고, 그 결과를 알아보고자 한다.
A distance relay scheme is commonly used for backup protection. This scheme, called a step distance protection, is comprised of 3 steps for graded zones having different operating time. As for the conventional step distance protection scheme, Zone 2 can exceed the ordinary coverage excessively in case of a transformer protection relay especially. In this case, there can be overlapped protection area from a backup protection relay and, therefore, malfunctions can occur when any fault occurs in the overlapped protection area. Distance relays and overcurrent relays are used for backup protection generally, and both relays have normally this problem, the maloperation, caused by a fault in the overlapped protection area. Corresponding to an IEEE standard, this problem can be solved with the modification of the operating time. On the other hand, in Korea, zones are modified to cope with this problem in some specific conditions. These two methods may not be obvious to handle this problem correctly because these methods, modifying the common rules, can cause another coordination problem. To overcome this problem clearly, this paper describes an improved backup protection coordination scheme using an IEC 61850-based distance relay for transformer backup protection. IEC 61850-based IED(Intelligent Electronic Device) and the network system based on the kernel 2.6 LINUX are realized to verify the proposed method. And laboratory tests to estimate the communication time show that the proposed coordination method is reliable enough for the improved backup protection scheme.
디지털 기술 기반의 차세대 변전시스템의 시스템 성능 검증을 위해 변전소 전력설비의 보호에 있어 가장 중요한 보호요소 중 하나인 차단기 실패 보호 IED를 대상으로 하는 IEC 61850 시스템 성능 시험 절차서를 구현하였다. 디지털 변전소에 대한 통신규격이 단일화되고 시스템이 디지털화됨에 따라 IED들은 상호 통신이 가능해지게 되었으며, 따라서 단일 IED의 전기 접점을 통해 이루어지던 예전의 시험방식에서 네트워크를 통한 시스템 차원의 시험방식으로 변화가 필요하게 되었다. 본 논문에서는 차단기 실패 보호 IED를 시스템적으로 시험할 수 있도록 UML을 이용한 성능시험절차서의 구현내용을 보여주고자 한다.
This paper gives a feasibility reference of integrating power automation for digital substation. An overview and techno-economical potential of IEC61850 are introduced. The result of economic analysis is shown to save up to one-third of the total cost of automation installation. The gained benefits can be used to increase the economy and reliability of electrical power system.
전력계통의 구조가 복잡해지고 무효전력 및 전압제어가 전력계통 운용의 주요사안으로 대두되면서, 급속한 부하증가나 심각한 고장 등의 예측하기 어려운 사고 발생 위험이 커지고 있고, 이로 인해 전압붕괴 등 전력계통 불안정 현상이 전력계통의 안정운전에 큰 위협이 되고 있다. 본 논문에서는 IEC 61850 기반의 변전소 자동화에 사용되는 전압제어기 및 시스템에 대해서 조사하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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