SA운영장치

 

UPFC (종합조류제어기, Unified Power Flow Controller)

UPFC는 송전선로의 유효 및 무효전력 조류와 모선 전압 제어를 동시에 독립적으로 수행가능하다. 이는 병렬 보상설비인 STATCOM과 직렬 보상설비인 SSSC를 결합함으로 가능하게 되었다. UPFC는 전력전송에 영향을 미치는 3가지 파라미터(위상각, 전압, 선로 임피던스)를 종합적으로 제어할 수 있다는 점에서 궁극적인 계통 제어설비라고 할 수 있다. 또한 계통의 위급상황을 보다 효과적으로 처리하기 위해 하나의 보상모드에서 다른 보상모드로의 실시간 천이가 가능하게 되었다. 따라서 UPFC는 전력계통의 확장이나 변화에도 하드웨어 변형 없이 쉽게 적용가능한 동작상의 유연성을 갖고 있다.

 

1) 제어 원리

UPFC는 구조적으로는 STATCOM과 같은 병렬 인버터와 SSSC와 같은 직렬 인버터가 DC 커패시터로 결합된 구조이다. 병렬 인버터는 STATCOM과 같이 모선 전압을 제어하는 한편 직렬 인버터에 의해 소요되는 유효 전력을 공급하는 역할도 수행한다. 직렬 인버터에 유효 전력을 공급하면 직렬 인버터의 출력전압, 즉 직렬 주입전압의 크기뿐만 아니라 위상까지 가변할 수 있다. 직렬 인버터는 UPFC의 핵심적인 역할을 수행하는데 송전선로에 직렬변압기를 통하여 전압을 주입한다. 이때 주입 전압의 크기와 위상각을 동시에 변화 시켜 송전선로의 유효전력 및 무효전력 조류를 제어한다. SSSC의 경우 주입전압의 크

기 제어만 가능한데 반해 UPFC의 직렬 인버터의 경우 주입전압의 위상제어가 가능한 차이가 있다.

 

2) 적용 효과

UPFC는 전력 계통 조류와 모선 전압을 동시에 또한 독립적으로 제어할 수 있는 혁신적인 FACTS 설비이다. 또한 직렬 요소에 의해 계통의 안정화 제어에도 매우 효과 적이다. 그리고 전력계통의 제어효과를 극대화하기 위하여 계통 보상방식을 다양하게 변경할 수 있는 등 다목적 FACTS 설비라고 할 수 있다.

      

디지털 변전소

Hard-wire로 전송되던 변전설비의 아날로그 신호(상태에 대한 감시/계측 정보와 제어/보호계전정보)를 디지털정보(LN, Logical Node)로 정의하고 정의된 정보를 교환하기 위한 통신방법(MMS, GOOSE, SV)을 정의한 국제표준을 말한다. 변전소 시스템을 효율적으로 엔지니어링하기 위한 방법(SCL)을 정의한 국제 표준이며, 변전소의 통신 네트워크와 통신 시스템에 대한 전반적인 사항을 다루고 있다.

 

IEC61850의 범위

• 스테이션 레벨(Station level)

SA운영장치(HMI장치),정보연계장치(Gateway장치), 프린터, SNTP등 SA 상위장치 시스템의 범위. 일반적으로 “SA상위운영시스템”이라 부른다.

 

• 베이 레벨(Bay level)

IED들로 구성된 시스템의 범위를 나타내며, 현장설비들로부터 정보를 입력받아 처리한다.(보호, 제어, 감시, 계측기능)

 

• 프로세스 레벨(Process level)

현재 제어케이블로 연결/구성된 CT, PT, 차단기 트립코일, 기계적 접점 등의 물리적인 회로에 대응한 시스템범위이다.

 

버스 (Bus)

통신 설비들을 통한 IED들 사이의 통신 시스템 접속하는 설비를 말한다.

 

클라이언트 (Client)

서버에 서비스를 요청하거나 또는 서버에서 비요청 데이터를 받는 개체를 말한다.

 

서버 (Server)

통신 네트워크상에서 다른 기능 노드들에 데이터를 제공하거나 그들을 통해 네트워크의 자원에 접근하도록 하는 기능 노드. 한편 서버는 소프트웨어 알고리즘 구조 내에서 동작의 독립성을 갖는 논리적인 일부분이 될 수도 있다.

 

베이 컨트롤러 (Bay controller)

IED와 의미상으로는 같은 개념이나 전력설비의 Bay마다 설치되어 해당 설비를 감시/제어/계측하는 IED를 지칭한다. (일반적으로 보호계전 전용의 IED와 구분하여 지칭하는 경우 사용한다.)

 

지능형 전자장치 (IED : Intelligent Electric Device)

변전소내 현장설비 등의 각종 정보를 현장설비에서 제공받아 디지털화된 Data로 변환하고 내부의 Software (Algorithm 포함)를 이용하여 감시, 제어, 계측, 보호계전, 인터록, HMI 기능 등을 수행하며 통신을 이용하여 원격으로 정보를 제공하는 장치를 말한다.

 

SA운영장치 (HMI장치)

SA 전력설비에 대한 운용자 인터페이스를 제공하는 장치로, 변전소의 모든 전력설비에 대한 정보를 화면에 보여주고, 운용자의 명령을 처리한다. IEC61850 기반의 IED와 RTU장치로부터 전송받은 현장기기의 각종 운전정보를 연산하고, 데이터베이스 관련 처리를 수행하며, 취득된 데 이터의 분석/진단 결과를 운용자에게 가청 및 가시적인 방법으로 알려주고, 운용자의 조작명령을 전송하는 역할을 한다.

 

정보연계장치

SA 시스템의 중추가 되는 장치로, 변전소 전력설비의 운전정보를 취득 및 처리하고 전력 설비의 제어를 수행하는 장치이다. IEC61850 기반의 IED와 RTU를 연계하여 전력설비의 감시/제어/계측/보호 정보를 송수신하며, 급전(분)소와 연계할 수 있는 기능이 구비된다. 즉, IEC61850 표준에서 정의한 통신방식과 기존 SCADA에서 사용되고 있는 통신방식이 적용된 장치이다.

 

표준시각동기장치 (Simple network time protocol server)

변전소내 장치들의 시각 동기화를 위해 표준시각을 GPS로부터 수신하여 각 장치에 통신으로 제공해주는 Time Server이다. 모든 IED는 Time Server로 부터 전송받은 시각 정보로 동기화된다.

 

이더넷 (Ethernet)

미국의 DEC, 인텔, 제록스(Xerox) 3사가 공동 개발한 구내 정보통신망(LAN)의 모델. 데이터 단말(data station) 간의 거리 약 2.5km 내에서 최대 1,024개의 데이터 단말 상호 간에 10Mbps의 전송속도로 정보를 교환할 수 있는 지역적인 네트워크로, IEEE 802.3 표준을 구현한 모델의 하나이다. 사용 케이블은 10BASE 5, 10 BASE 2 및 10 BASE-T 등이 있으나 주로 사용되는 것은 배선 공사가 용이하고 관리 및 안전성 등이 우수한 10BASE-T이다.

 

이더넷 스위치 (Ethernet switch)

IEC61850 표준에서 정의하는 통신 네트워크를 구축하기 위한 네트워크 장비이다. 변전소내의 IED와 스테이션 레벨의 SA운영장치, 정보연계장치 등의 장비들을 연결하기 위해 사용된다. 각 장치가 연결되는 이더넷 스위치를 액세스(access) 스위치라 명명하고, 각 액세스 스위치는 백본(backbone) 스위치에 연결된다.

 

전자식 전류 변환기 (Electronic current transducer)

1차 설비에서 시스템 전류를 측정하고 낮은 수준의 아날로그 및 디지털 출력을 제공하는 변환기를 말한다.

 

전자식 전압 변환기 (Electronic voltage transducer)

1차 설비에서 시스템 전압을 정하고 낮은 수준의 아날로그 및 디지털 출력을 제공하는 변환기를 말한다.

 

머징 유닛(Merging unit)

2차 컨버터에서 들어오는 전류 및/또는 전압 데이터에 대해 시간 간섭성의 결합을 수행하는 물리단위 장치이다. 머징 유닛은 현장에서 변환기의 단일 부분이 될 수 있으며 예를 들어 제어실에서는 분리된 단위 장치가 될 수도 있다.[IEC 60044-8 다중 CT/VT 및 이진 입력들을 받아들이고 논리인터페이스 4와 5를 통해 데이터 통신을 제공하기 위해 다중 시간 동기화된 직렬 단방향 다분기 디지털 점 대 점 출력들을 생성하는 인터페이스 단위 장치이다.

 

네트워크 관리 시스템 (NMS : Network Management System)

네트워크 운영과 관련된 정보를 수집 및 분석하여 네트워크에 접속된 각종 장비들을 감시 및 통제할 수 있는 시스템을 말한다.

 

네트워크 접근 제어 시스템 (NAC : Network Access Control System)

비인가 사용자가 네트워크에 접근하는 것을 제어하고, 이상 트래픽과 트래픽 폭주를 차단하여 안정적인 네트워크를 보장하는 시스템을 말한다.