➊ Special Issues 전력유틸리티자동화표준, IEC 61850의표준개발현황 1 개황 임성정 한국전기연구원전기기기평가본부선임연구원 국제전기기술위원회 (IEC) 에서전력시스템관리및관련정보교환에대한국제표준화를담당하는 기술위원회 (TC) 57 에서는 1995년에변전소내통신표준화를제안하였다. 제안한표준은변전자동화 (SA: Substation Automation) 에대한내용으로표준번호는 IEC 61850으로지정되었으며, 착수이후 14개부속표준이 2002~2005년에걸쳐 1판이완료되었다. IEC 61850 표준은기존의통신프로토콜에서다루지못한데이터모델에의미 (Semantics) 를부여하였고, 추상통신서비스개념을도입하여최신통신기술을적용할수있게하였다. 또한, 변전소구성언어 (SCL: Substation Configuration description Language) 를개발하여시스템설정에활용함으로써그림 1과같이변전자동화이외에수력발전, 분산전원, 풍력발전등스마트그리드의여러도메인에서적용하게되었다. 14 Journal of the Electric World
+ 전력유틸리티자동화표준, IEC 61850 의표준개발현황 그림 1 IEC 61850 표준의적용범위확장 IEC 61850 표준, 1판이발행된이후이표준을바탕으로지능형전자장치 (IED) 와상위시스템 (HMI) 을구현하고, 실제변전소에적용하면서발생하는여러기술적인문제점을해결하는작업이진행되었다. 특히, 변전소간통신, 변전소-제어센터간통신과같은새 로운기능의추가와더불어수력발전, 분산전원, 배전시스템자동화등과같이새로운도메인의추가에대한요구사항이발생하면서현재 IEC 61850 표준은 2009년 ~2013년에걸쳐 2판이완료되었다. 그림 2에서는 IEC 61850 표준의발전에대한내용을 그림 2 IEC 61850 표준의발전 August 15
➊ Special Issues 나타내었다. 1판은총 14부로구성되었으며, 새로운기능과새로운도메인이추가된 2판에서는단방향샘플값전송표준인제 9-1부를제외한 13부의표준이개정되었다. 또한, 새로운기능에대한표준과새로운도메인에대한표준이작성되고있으며, 2판에새로운기능을통합한 2.1판개정작업이진행되고있다. 본고에서는변전자동화표준에서전력유틸리티자동화표준으로확장되고있는 IEC 61850 표준의개발현황에대해살펴보고자한다. 2 데이터모델의확장 데이터모델은논리노드 (Logical Node) 와공통데이터클래스 (CDC: Common Data Class) 의형식으로각각 IEC 61850-7-4와 IEC 61850-7-3 부속표준에서정의하였다. 표 1에서는 IEC 61850-7-4, 1판에서정의한논리노드를수록하였다. 1판에서는 92개의논리노드를정의하였으며각각의논리노드는종류별로 (A) 부터 (Z) 까지분류하였다. 특히, 1판에서는변전소내통신표준화가주요목적으로서보호기능과보호관련 표 1 논리노드목록 (IEC 61850-7-4:2003, 1 판 ) 종류 논리노드 (A) 자동제어 ANCR ARCO ATCC AVCO (C) 제어 CALH CCGR CILO CPOW CSWI (G) 일반 GAPC GGIO GSAL (I) 인터페이스 IARC IHMI ITCI ITMI (L) 논리노드 CmLN LLN0 LPHD (M) 계측및측정 MDIF MHAI MHAN MMTR MMXN MMXU MSQI MSTA (P) 보호기능 PDIF PDIR PDIS PDOP PDUP PFRC PHAR PHIZ PIOC PMRI PMSS POPF PPAM PSCH PSDE PTEF PTOC PTOF PTOV PTRC PTTR PTUC PTUV PUPF PTUF PVOC PVPH PZSU (R) 보호관련기능 RADR RBDR RBRF RDRE RDRS RFIR RFLO RPSB RREC RSYN (S) 센서와감시 SARC SIMG SIML SPDC (T) 계기용변성기 TCTR TVTR (S) 개폐기 XCBR XSWI (Y) 변압기 YEFN TLTC YPSH YPTR (Z) 향후장비 ZAXN ZBAT ZBSH ZCAB ZCAP ZCON ZGEN ZGIL ZLIN ZMOT ZREA ZRRC ZSAR ZTCF ZTCR 16 Journal of the Electric World
+ 전력유틸리티자동화표준, IEC 61850 의표준개발현황 표 2 논리노드목록 (IEC 61850-7-4:2010, 2 판 ) 종류 논리노드 (A) 자동제어 ANCR ARCO ARIS ATCC AVCO (C) 제어 CALH CCGR CILO CPOW CSWI CSYN (F) 기능블록 FCNT FCSD FFIL FLIM FPID FRMP FSPT FXOT FXUT (G) 일반 GAPC GGIO GLOG GSAL (I) 인터페이스 IARC IHMI ISAF ITCI ITMI ITPC (M) 기계적센서 KFAN KFIL KPMP KTNK KVLV (L) 논리노드 CmLN LCCH LGOS LLN0 LPHD LSVS LTIM LTMS LTRK (M) 계측및측정 MENV MFLK MHAI MHAN MHYD MMDC MMET MMTN MMTR MMXN MMXU MSQI MSTA (P) 보호기능 PDIF PDIR PDIS PDOP PDUP PFRC PHAR PHIZ PIOC PMRI PMSS POPF PPAM PPTR PSCH PSDE PTEF PTHF PTOC PTOF PTOV PTRC PTTR PTUC PTUV PUPF PTUF PVOC PVPH PZSU (R) 보호관련기능 RADR RBDR RBRF RDIR RDRE RDRS RFIR RFLO RPSB RREC RSYN (S) 센서와감시 SARC SCBR SIMG SIML SLTC SOPM SPDC SPTR SSWI STMP SVBR (T) 계기용변성기 TANG TAXD TCTR TDST TFLW TFRQ TGSN THUM TLVL TMGF TMVM TPOS TPRS TRTN TSND TTMP TTNS TVBR TVTR TWPH (S) 개폐기 XCBR XSWI (Y) 변압기 YEFN TLTC YPSH YPTR (Z) 향후장비 ZAXN ZBAT ZBSH ZCAB ZCAP ZCON ZGEN ZGIL ZLIN ZMOT ZREA ZRES ZRRC ZSAR ZSCR ZSMC ZTCF ZTCR 기능에대한논리노드만 38개로구성되어있는것이특징이다. 새로운기능과새로운도메인의추가로확장된데이터모델은 2판에반영하였다. 표 2에서는 IEC 61850-7-4, 2판에서정의한논리노드를수록하였다. 2판에서는 1판에비교하여기능블록, 기계적센서, 감시센서및계기용변성기분야의논리노드를추가하여 153 개의논리노드를정의하였다. 2판에서는수력발전도 August 17
➊ Special Issues 메인에서정의한논리노드 (IEC 61850-7-410) 를추가하였으며, 이후 IEC 61850 표준으로발행되는다른도메인의논리노드 < 예 : 분산전원 (D), 인버터등 > 를지속적으로추가하고있는실정이다. 3 표준문서의확장 가. 표준문서의종류 IEC 61850-9-2 : ISO/IEC 8802-3 통신에서샘플값매핑 구성및설정 IEC 61850-6 : 변전소 IED용구성언어 시험 IEC 61850-10 : 통신적합성시험새로운기능의확장으로작성된표준은아래와같다. IEC 61850 표준에서여러개의표준문서가발행되었다. IEC 61850 표준문서는용도별로시스템, 구성, 데이터모델, 추상통신서비스인터페이스, 통신네트워크등으로맵핑및통신적합성시험으로분류하였다. 시스템관점 IEC 61850-1 : 개요및개론 IEC 61850-2 : 용어해설 IEC 61850-3 : 일반요구사항 IEC 61850-4 : 시스템및프로젝트관리 IEC 61850-5 : 기능및장치모델에대한통신요구사항 데이터모델 IEC 61850-7-4 : 호환가능한논리노드클래스와데이터클래스 IEC 61850-7-3 : 공통데이터클래스 추상통신서비스 IEC 61850-7-2 : 추상통신서비스인터페이스 IEC 61850-7-1 : 기본원칙과모델 통신네트워크맵핑 IEC 61850-8-1 : MMS와 ISO/IEC 8802-2과의맵핑 변전자동화 IEC 61850-90-4 : 네트워크엔지니어링가이드라인 변전소외부와의통신 IEC 61850-80-1 : IEC 60870-5-101/104 매핑 IEC 61850-90-1 : 변전소간의통신 IEC 61850-90-5 : 동기페이저정보의전송 (IEEE C37.118) 새로운도메인의확장으로작성된표준은아래와같다. 수력발전플랜트 IEC 61850-7-410 : 수력발전데이터모델 배전자동화및분산에너지원 IEC 61850-7-420 : 분산에너지원의데이터모델 IEC 61850-90-7 : 배전자동화에서의통신 풍력발전터빈 IEC 61400-25 : 풍력발전에서의통신나. IEC 61850 표준문서구성의이해 IEC 61850 표준문서는대단히많다. 새로운기능과도메인의확장으로용도별로구분된표준문서도확장 18 Journal of the Electric World
+ 전력유틸리티자동화표준, IEC 61850 의표준개발현황 그림 3 IEC 61850 표준문서간의관계 되었다. 이에따라여러표준이발행되면서각각표준문서간의관계를그림 3에나타내었다. 그림 3과같이 IEC 61850 표준문서의번호지정에는몇몇기본적인규칙이적용된다. 도메인특정이름공간을정의 x00 : 변전자동화 ( 예 : IEC 61850-7-500) x10 : 수력발전 ( 예 : IEC 61850-7-410) x20 : 분산전원 ( 예 : IEC 61850-7-420) 도메인고유의논리노드와데이터클래스의정의 IEC 61850-7-4xx 어플리케이션가이드라인 IEC 61850-7-5xx 다른통신네트워크와의맵핑 IEC 61850-80-x 다른도메인의향후개선이나확장을위한기술보고서제공 IEC 61850-90-x IEC 61850 표준의개념이명확하고활용성이높기때문에전력유틸리티자동화분야이외에다른분야에서 IEC 61850 표준의개념을활용하여새로운표준이파생되고있다. 이같은표준추이는다음과같다. IEC 61400-25 : 풍력발전에서의통신 IEC 62746 : 수요자측면 IEC 62357 : IEC TC57의전체아키텍처 IEC 62351 : 보안 (cyber security) IEC 62361 : 공통정보모델의융합 (CIM harmonization) August 19
➊ Special Issues 그림 4 IEC TC 57 의통신표준적용분야 4 IEC TC 57 의통신표준적용분야 현재전력유틸리티자동화시스템에서적용하고있는통신표준의경우, IEC 61850 표준이일부에적용되고있다 ( 그림 4 참조 ). 이와함께지속적으로기존의통신표준이교체, 개선되고있는실정이다. 현재까지변전소내부에서는 IEC 61850과 IEC 60870-5 통신표준이혼재되어있으며, 변전소간의통신은 IEC 61850으로지정되어있다. 특히, 변전소와제어센터 (SCADA) 간에는여러가지통신표준이혼재되어있는실정이고, 제어센터내부에서는공통정보모델 (CIM) 을기반으로한 IEC 61970과 IEC 61968 표준이적 20 Journal of the Electric World
+ 전력유틸리티자동화표준, IEC 61850 의표준개발현황 용되고있다. 제어센터간의통신에는주로 IEC 60870-6 (ICCP, TASE.2) 가적용되고있으며, 전력시장이나백오피스간에는 IEC 62325 표준이적용되고있다. 제어센터와수력발전및분산전원과는각각 IEC 61850-7- 410과 IEC 61850-7-420 표준을적용하고있는추세이다. 5 전망 소실제적용, 전기연구원에서의시험및인증을통해 IEC 61850 표준이국내전력유틸리티자동화분야에서서히자리를잡아가고있다. 이러한상황을볼때향후 IEC 61850 표준은지속적으로발전, 활용될것으로예상된다. 이에따른사용자측면에서의개념과활용에대한이해와표준개발현황에대한적극적인관심이요청되고있다. 변전자동화표준으로출발한 IEC 61850 표준은그개념이명확하고최신기술과의접목이용이하여기능과도메인이확장되면서스마트그리드의핵심표준으로자리잡고있다. 이에국내에서도여러제조사에서의구현, 개발및제조를통한공급과한국전력을중심으로변전 August 21