변전소 종합자동화 추진현황

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리경 서문
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1 변전소종합자동화필요성 (154kV 대방 / 독산시적용사례을중심으로 ) 제어보호연구회발표용 한국전력남서울전력관리처 변전운영부장이동철

2 목 차 적용사례 변전소 (SAS) 765kV/345kV/154kV 발전소 (PPA) 영흥화력 CC 해외사례 ABB, SEIMENS, SEL, TMT&D 변전소종합자동화추진경과및향후대책 대방독산 S 시적용중요점검사항 배 경 필요성 추진경과및향후일정 시적용도출문제점과개선안 추진효과 결 론

3 적용사례 국내사례 98 북제주화력 (ABB, SPA/LON) 99 포항복합 (ABB, SPA/LON) 01 부산복합 (SIEMENS, ProfiBus) 01 영흥화력 1,2호기 (GE, UCA2.0) 02 대방, 독산S/S (GE,Xelpower, 유호, 선도, NP3.0) 03 당진화력 5,6호기 (GE, UCA2.0) 해외사례 해외의경우 ABB,SEIMENS 등업체를중심으로 93-4 년경부터급속보급확산

4 시스템간특징비교 구분 IDPACS 765 System Power Plant Automation SAS 적용 345kV 영서 S/S 765kV 신가평S/S 영흥화력 154kV 독산 S/S 진행기간 시적용완료 (93.02~96.12 ) 건설중 운전중 시적용중 (02.12~ 현재 ) 참여업체 -LG 산전 - 효성중공업 - 광명제어 - 태광ENC - YPP digitech YPPdigitech -XELPOWER - 유호전기 - 선도전기 - YP digitech 시스템구성 345kV S/S 단위 감시, 보호시스템 1) 감시제어, 계측보호, 2) 보호계전원격감시 3) 예방진단시스템을개별구성 감시, 제어, 계측, 보호시스템을일체화 감시, 제어, 계측, 보호시스템을일체화 Pro Tocol -HDLC - DNP Modbus - UCA Modbus - DNP 3.0

5 765kV 신가평 S/S 감시제어시스템 보호계전기원격감시시스템 예방진단시스템 EMS,RCC 감시용 PC 앙제어동 통신제어장치 감시용 PC 감시용 PC HUB TCP-IP/DNP 3.0 광 Cable TCP-IP/MODBUS TCP-IP/DNP 3.0 LCU Ry PNL DAS LCU Ry PNL DAS LCU Ry PNL DAS 현장제어동 제어 Cable 현장설비 Sensor Sensor Sensor

6 IDPACS (345kV 영서 S/S) EMS,RCC,SCC MMI Client Communication Server Station Unit LAN 1 : Monitering 용 LAN 2 : Monitering & 사고판정용 LAN1 (1Mbps HDLC Multi-Drop) Star Coupler 345kV 선로보호 Unit 345kV 변압기보호 Unit LAN 2 154kV 선로보호 Unit 154kV 모선보호 Unit 154kV 변압기보호 Unit 23kV 배전선보호 Unit 345 GIS 345M.Tr 154 GIS 154M.Tr 23 GIS

7 SAS (Kepco 송변전 154kV 대방 / 독산 ) EMS,RCC,SCC HMI 장치 Protocol : DNP 3.0 CSD Ethernet,TCP/IP,10/100Mbps Hub D/L 용 IED M.Tr 용 IED T/L 용 IED B/P 용 IED RTU 23 GIS 154M.Tr 170 GIS 화재, 침투감시

8 Protocol : TCP-IP /Modbus, UCA Power Plant Automation( 영흥화력 )

9 GE 자동화시스템 REMOTE AREA HARD COPIER LOGGING PRINTER OW1 OW2 경보메세지 UCA(Ethernet,TCP/IP,10/1000Mbps) L90,D60 B90 T60 F650 Line Protection Bus Protection TR Protection 22kV HV Panel

10 ABB 자동화시스템

11 SIEMENS 자동화시스템

12 SEL 자동화시스템

13 TM T&D 자동화시스템 LAN 1: protection and control, LAN 2: station level, LAN 3: operation support system

14 변전소종합자동화추진경과및향후계획 추진기간 주요내용 비 고 변전소제어및보호분야발전방향수립을위한팀구성 ~ ~ ~ ~ ~ 이후 변전소종합자동화추진팀재구성변전소종합자동화관련 Task-Force 회의종합자동화기본계획 ( 안 ) 확정및공청회개최의견수렴종합자동화용기기규격검토및규격 ( 안 ) 확정변전소종합자동화시범적용계획수립보고변전소종합자동화시범적용시행지시공사시행및문제점개선안수립시운전및각종시험시행시범적용검토서제출및확대적용여부결정 송변전처주관 21 회시행

15 현장시적용중요점검사항 항 목 문제점 개선방안 진행상황 CSD 온도상승시험 Panel 내부온도상승시 45~55 에서 CPU Down 통신이상시변전소전체감시불가능 HMI~IED 간직접연결 (CSD 배제 ) CSD 구조변경및이설 154kV IED 파일전송시험 DNP 의 File Transfer 사용 (70-1) 고장발생즉시 File 전송하여복구지연초래 고장 File 전송 PROGRAM 개발 File 전송시기변경검토 ( 운영자원하는시기 ) 23kV IED 통신연계시험 통신방식 :RS-485 Multi-drop 방식 Class Data 인지시간 10 초소요 고장 File 전송불가능 통신방식변경 (Ethernet 방식 ) 공사중 Protocol 변경검토 현재 Protocol : DNP 3.0 일대일방식으로동시신호전송불가 Client/Server 방식으로 IED 간정보전송불가능 IEC Protocol 적용 검토중 현장노이즈시험 검수시험시개체별로검사한상태 시스템연계시현장시험은규정없음 현장노이즈시험시행 검토중 Bay Unit 형 IED 시적용 향후확대적용대비 일체화하여현장시험 설계중 Interlock 회로검토 현재보조 Ry 와제어 Cable 로구성 수명 3~5 년, 사고유발, 유지보수어려움 IED S/W 개발및 IEC Protocol 적용 검토중

16 배경 전력 IT 기술의발현과신전력기기에의한 전력설비고신뢰화여건성숙 전력계통의확충과시장화추세는전문화된전력IT기술을요구 국내선진화IT기술은기존전력계통과기기의고신뢰화의기반이됨 전력기기의 IT화는신개념고성능화기기와더불어기기고신뢰화의축 SAS( 변전소종합자동화시스템 ) 은전력IT기술의핵심기술임

17 필요성 전력시장은보다높은경쟁력의송전시스템을필요로함 現 SCADA 는전력정보의量과質의문제로계통붕괴등전력계 통안정성우려불식곤란 現시스템은최적배분, 고품질유지, 자산관리등고경쟁력유지 를위한元始情報를갖지못하고있음 現전력계통각종정보시스템은궁극적전력거래시스템을충족시 키지못함 자동화변전소시스템 (SAS) 은고객욕구에부응한이상 적전력시스템의핵심임 지금은전력고객의무한욕구가기기고성능화를촉진시켜신뢰성 과경제성을극대화시킨세계표준 SAS 탄생의원년이됨 각국선진전력회사들은기존변전소와신규건설분을빠르게바꿔 가고있음 SAS 상용화준비의중요성막대함

18 추진경과및향후일정 년도구분 기반조성 규격검토 시범적용 확대적용 IDPARK #1) 계획수립, 의견수렴, 자료조사, 규격서 대방, 독산변전소적용평가 변전소건설분 1/3 적용변전소건설분전량적용 #2) 기존변전소 R/M 주 #2) R/M 기존변전소 Remodeling : 변전기기의제어회로부분은전체기기부품내용년수중가장짧은 15 년으로서자동화기기로의리모델링필요시기와일치함

19 일정별추진사항 시범적용시설공사 : ~ 도면검토및검수시험 구성기기간연계회의체운영 ( 붙임 1) - 시스템간연계부분기술사항및시험방법 일정등협의 시적용운전및분석 ~ 현재 시범대상 ( 대방, 독산변전소 ) 주 1 회정기점검 시운전중문제점파악, 분석및해결 운전환경의강제극한환경조성 ( 개폐써지, 노이즈. 진동등 ) 응동결과수집, 분석 노하우의축적과관련기술의사내 외전파 : ~ 현재 해외중전업체및국내발전소종합자동화관련자료수집및비교분석 (ABB, GE, SEL, SIEMENS, 영흥화력, 북제주화력등 ) 변전소종합자동화기술습득및사내 외전파 - 영흥화력, 북제주화력의 SAS 설비톡성및운전특이사항분석 - 기술전파세미나 2 회 - 전기학회하계 / 추계. 연구회, 워킹구룹연구발표 3 회 - 중앙교육원전문화및간부기술실무과장중전파교육 3 회 - 관련규격 (IEC61850, DNP3, UCA2. CAN 등 ) 의연구 - 시적용기기제작사의전문기술교육 4 회 (YPP, 젤파워, 선도, 유호 )

20 시적용도출문제점과개선안 1. 설비단순화 구분 기능 특징 현재변전소 ᄋSCADA 시스템 - 감시, 제어, 계측을 RTU 에수용 ᄋ 보호계전시스템 - 보호기능을계전기에수용 ᄋ 제어케이블로기기간제어신호전달 ᄋ 별도의보호제어 / 고장기록장치필요 종합자동화변전소 ᄋ 종합자동화시스템 - SCADA + 보호계전시스템의기능 ( 감시, 제어, 계측, 보호 ) 을통합 IED 에수용 ) ᄋIED 간광신호전송구리선케이블불필요 ᄋ 전력운전정보을 IED 내저장및상위전송

21 2. 시스템안정화 구분 대상 문제점 개선방안 비고 23kV IED~CSD ᄋ 통신속도저하 - 현장설비조작시운영자인지시간 7~10 초소요 ᄋ 고장파일전송불가능 ᄋ 고속통신방식으로변경 -RS485 Ethernet ᄋ 보완공사중 ᄋ 붙임 2 참조 시스템연계시험 154kV IED~CSD ᄋ 고장파일전송불가능 ᄋ 내부 Program 보완작업 - 전송시기변경 ᄋ 보완중 ᄋ 붙임 1 참조 HMI~CSD ᄋ 시간동기기능미구현 - SOE Time 불일치 ᄋ 통신프로토콜기능보완 ᄋ 완료 HMI~IED ᄋCSD 고장시시스템감시불가능 ᄋIED 상호간통신불가능 ᄋ 직접연결 (CSD 배제 ) - 통신프로토콜변경 (DNP IEC61850) ᄋ 검토중 ᄋ 붙임 3 참조 IED ᄋDB 미정립으로업체간혼란초래 ᄋ 변전소 DB List 표준화 -IED, CSD, HMI DB 통일 ᄋ 완료 ᄋ 붙임 3 참조 기기자체시험 CSD ᄋ 통신이상발생 - Panel 내부온도상승시 CPU Down ᄋPanel 내부공간확보 - 주 / 예비장치간정간격유지 ᄋCSD 설치장소변경 ᄋ 완료 HMI ᄋ 운영기준미확립 ᄋ 운영 Program 한전소유로성능개선작업시비용발생 ᄋHMI Program 보완 ᄋProgram Source 교육을통한인력확보 ᄋ 완료 ᄋ 붙임 4 참조

22 3. 규격표준화 대상 문제점 개선방안 비고 154/23kV IED 관련프로토콜 DNP3 일대일방식으로서특성상동시신호전송불가하여효용성저하 국제표준 IEC61850 으로규격통일 CSD 장치 별도의통신연락장치를필요로하여시스템복잡, 속도, 안정성저하원인이됨 상기적용시생략필수 HMI 관련규격 한전독자모델로추진하여국제규격호환성없음 국제표준 IEC61850 으로규격통일

23 . 추진효과 1) 개량가능분 가치분 구 절감을통한사익창출부분 신기능애의한신규가치창출부분 장애요인 개량가능가치 동일성능대비건설비용의절감 500억 / 년 변전소단위전력정보정밀취득가능에의한 전문이력부족 운전비용의절감 700 억 / 년 전력거래개량오차극소화효과분 이해부족 수명연장에의한가치증대 90 억 / 년 시스템적전력품질감시로고품질전력상품화경제효과분 부정적시각 고장감소에의한수익증대 500 억 / 년 전면적기기상태감시에의한진정한자산관리실현가치분 신관리시스템필요

24 #2 2) 비개량부분 비계량부분가치 변전소공간축소, 설비단순화로건설여건대폭개선 변전소디자인친환경화여건대폭개선 신뢰성향상에의한고객만족도중대 개량정보오차감소에의한손실저감 배전자동화 (DAS) 보호정보등연계로배전선공급신뢰도대폭향상 무효전력정보의전계통순시감시로계통최적화 변전자동시스템화역량은송변전해외사업의핵심요건이됨 국제표준화된기기형식과시스템은중전기세계시장점유율대폭확대가능 SAS 는전력 IT 의핵심으로서전력산업전반의가치를대폭증대시킴 국내이공계대학의신가치화로노동시장안정화에결정적기여가능 굴뚝산업의 IT 화의선도적모범적사례로타산업경쟁력제고에기여

25 #3 3) 시적용분및종합 시적용부분 전략적가치 종합분석 조직적창조적가치창조의모범사례 SAS적용시경제적가치는전면적용시계량부분에서만년간1천5백억원이상에이르게되며창출되는신기능부분의가치는관련기술의비약적발전에따라무한증폭되어갈것임

26 결 론 차세대변전소종합자동화는변전소기능과신뢰성을일신할뿐아니라변전소를전력망종합정보기지화함으로서망의신뢰성, 거래의정확성, 자산관리의최적성등전력에너지산업을첨단화시킬것임 창의적발상에의한금번시적용사례는 SAS 의경영전략적가치를배가시키는모범적선례가되어한국전력을세계최고경쟁력전력사로만들며전력중전기산업을국가전략산업화하는유력한수단이될것으로확신. 끝.

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