IEC 61850 및 zenon 소개

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전망

IEC 61850은 디지털 변전소에서 동작하는 지능형 전자 디바이스(IED)의 통신 프로토콜을 지정합니다. COPA-DATA의 zenon 소프트웨어 플랫폼에 이 표준이 통합되면서 에너지 자동화 시스템을 간소화하고 강화할 수 있는 막강한 잠재력을 지니게 되었습니다. 이 조화로운 통합을 통해 높은 수준의 운영 데이터 투명성을 확보하여 강력한 시스템 상호 운용성과 신뢰할 수 있는 실시간 제어를 보장합니다. 유연성과 확장성을 위해 설계된 IEC 61850과 zenon은 시너지 효과를 내며 전력 시스템 관리의 효율성을 극대화하여 복잡한 에너지 네트워크를 처리하는 데 있어 한 차원 높은 수준의 정교함을 제공합니다. 이러한 파트너십은 그리드 자동화와 변전소 관리 모두에서 글로벌 규정 준수 요구 사항을 준수하면서 성능을 향상시켜 에너지 분배 인텔리전스의 새로운 시대를 엽니다.

미래가 보장된 유틸리티 운영을 가능하게 하는 디지털 변전소 기술

디지털 변전소 시장은 보다 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터, 빠른 응답 시간, 자산 및 인프라 비용 절감 등의 이점에 힘입어 2022년부터 2028년까지 7.3% 이상 성장할 것으로 예상됩니다. 그러나 기존 변전소에서 디지털 변전소로 전환에는 최종 사용자의 거부감과 제한된 노하우로 인한 어려움도 존재합니다. COPA-DATA의 zenon Energy Edition은 변전소를 더욱 스마트하고 상호 연결하여 시간 절약, 작업량 감소, 오류 위험 감소를 실현할 수 있는 HMI 솔루션을 제공합니다. 효과적인 직원 교육과 보호 릴레 테스트의 혁신은 이러한 과제를 해결하는 데 매우 중요합니다.

이 기사에서는 IEC 61850이 유틸리티 기업에 제공하는 이점에 대해 다룹니다. 특히 zenon을 통해 운영, 상호 운용성, 유연성 및 효율성을 최적화할 수 있는 기능에 중점을 두고 설명합니다. 또한 이 표준의 역량과 그리드 관리, 의사 결정 및 데이터 교환을 향상시키는 방법에 대해서도 집중적으로 다룹니다. 그리고 높아지는 수요에 대응할 수 있는 zenon의 특성, 즉, 값비싼 개조 절차 없어 투자금을 최대한 보전해주는 zenon 소프트웨어 플랫폼의 특장점에 대해서도 설명합니다. 전력 부족 사태 감소, 자산 관리 개선, 신뢰도 향상을 위해 전력 시스템을 모니터링하고 제어하고 자동화하는 데 표준의 역할이 얼마나 중요한지 강조하고, 스마트 그리드 기능 및 고급 애플리케이션을 활용해 더욱 회복 탄력성 있고 지속 가능한 에너지 미래로 나아가는 방향을 제시합니다.

그림: 유연한 디지털 통신이 장비 배선을 대체하고 있습니다. IEC 61850을 사용한 디지털화는 유연한 소프트웨어 기반 에너지 시스템을 가능하게 해줍니다.

zenon에 통합된 IEC 61850의 핵심 연결성 기능

IEC 61850의 주요 통신 프로토콜에 대한 zenon의 세심한 지원과 호환성은 디지털 변전소를 성공적으로 실현하기 위한 열쇠입니다.

IEC 61850 MMS Client

IED와 연결하여 상세한 모니터링 데이터를 수집하고 제어 명령을 내릴 수 있습니다. zenon IEC 61850는 유형과 브랜드에 구애받지 않고 디바이스에 연결할 수 있습니다. zenon의 IEC 61850 MMS Client는 IEC 표준 Edition 2.1에 부합합니다.

IEC 61850 MMS Server

RTU, Data Concentrator, SCADA 제어실과 같은 업스트림 애플리케이션에 데이터를 제공합니다.

IEC 61850 GOOSE Publisher 및 Subscriber

보호 장치 간 통신 스트림에 통합되어 유연하게 검증하고 보호 기능을 보완합니다.

zenon에 IEC 61850가 통합됨으로써 다양한 수준의 여러 가지 솔루션을 다룰 수 있습니다. 이 솔루션은 통합 수준이 높아 어떤 규모에도 간편하게 구축되고 다른 어떤 시스템과도 연동됩니다.

디지털 변전소에서 zenon으로 강력한 솔루션 구현

zenon 소프트웨어 플랫폼은 디지털 변전소에서 다양한 혁신적인 작업과 솔루션을 실현할 수 있는 기반을 마련해줍니다.

변전소 제어 시스템 및 HMI

완벽한 상황 인식과 안전한 제어는 현대 변전소의 주요 요구 사항입니다. zenon은 유연한 MMS 및 GOOSE 드라이버를 사용하여 종류의 하드웨어에도 연결할 수 있습니다. Edition 1 및 Edition 2 디바이스는 실제 데이터 모델에 상관없이 동시에 통합될 수 있습니다. 모든 상태와 측정값을 가져와서 싱글 라인 다이어그램이나 맞춤 도표 등으로 명확하게 표현해줍니다. 사전 구성된 명령은 승인된 운영자만 실행할 수 있으며, 맞춤 인터로킹은 물론 변전소 토폴로지에 기반한 자동 인터로킹이 시스템을 손상으로부터 보호합니다. IEC 61850 외에도 zenon은 이기종 및 레거시 환경에서 솔루션을 쉽게 구축할 수 있도록 다양한 통신 프로토콜을 지원합니다.

변전소 게이트웨이

지역 및 국가 단위 제어실에서의 중앙 모니터링은 많은 프로젝트에서 중요하게 요구되는 사항 중 하나입니다. zenon은 통합 프로세스 게이트웨이를 통해 이 기능을 지원합니다. IEC 60870, DNP3, IEC 61850, MODBUS, OPC UA 등 많은 관련 프로토콜을 모두 이용 가능한 뛰어난 연결성으로 변전소 장치를 온전히 모니터링하고 일관되게 제어할 수 있습니다. 이를 위해 게이트웨이 소프트웨어는 서로 다른 프로토콜이 사용되는 경우에도 제어 센터와 변전소 디바이스 간 통신을 유연하게 중재할 수 있습니다.

GOOSE 통신 모니터링과 대체

HMI/SCADA 패키지에서 IEC 61850 GOOSE 프로토콜의 기본 제공은 다채로운 가능성을 열어줍니다. GOOSE Subscriber를 사용하면 GOOSE 메시지를 모니터링하고 감독할 수 있으므로 이 신기술에 대한 가용성과 신뢰도가 높아집니다. 구성요소 장애 등으로 누락된 GOOSE 메시지를 대체하려면 GOOSE Publisher를 사용하면 됩니다. 이를 통해 구성 요소 오류가 해결될 때까지 GOOSE 메시지를 계속 사용할 수 있습니다.

PRP를 사용한 고가용성 네트워킹

PRP(Parallel Redundancy Protocol)는 어떤 네트워크 구성요소에도 장애 발생시 원활한 페일오버를 제공해주는 업계 표준입니다. IEC 61850 MMS 클라이언트 및 서버, GOOSE 등 zenon의 모든 이더넷 기반 통신 프로토콜을 PRP 기반으로 활용할 수 있습니다.

장애 기록 통합 관리

고정밀 오실로그래피 및 상태 데이터는 IED 및 보호 장치에 의해 캡처되어 교란 기록이라는 곳에 저장됩니다. zenon은 파일 전송 기능을 통해 이러한 파일을 IED 네트워크로부터 수집하고 전문 시스템으로 중앙 조사에 사용 가능한 형태로 가공합니다. zenon에는 COMTRADE(전력 시스템의 과도 데이터 교환을 위한 공통 형식) 뷰어가 내장되어 있어 로컬 HMI에서 IEEE C37.111에 따라 교란 기록을 직접 시각화할 수 있습니다.

시운전 지원 (FAT/SAT)

FAT(Factory Acceptance Testing) 및 SAT(Site Acceptance Testing) 중, 플랜트 구성요소 또는 디바이스가 누락되는 경우가 많습니다. zenon은 가상 공정을 만들어 시뮬레이션할 수 있는 매우 다양한 도구를 제공하므로 기존 부품을 시뮬레이션 부품과 결합하여 사전 테스트할 수 있습니다. SAT의 경우, 모든 통신 데이터 포인트의 개요를 필터링해 볼 수 있는 변수 진단 목록과 같은 추가 기능이 필요합니다. 또한 시스템 화면(coms 화면)이 연결된 디바이스의 연결 상태에 대한 정보를 제공합니다. 시운전 시 알람 통계를 활용하면 재작업이 필요한 부분을 쉽게 찾을 수 있습니다.

데이터 교환 및 장치 검증

일반적인 운영 중에는 보호 디바이스의 정기적인 검증이 필요합니다. 유선이 복잡하게 얽힌 고전적인 플랜트에서 이는 노동 집약적인 과정이었습니다. 그러나 IEC 61850에 따른 프로세스 버스를 갖춘 완전히 디지털화된 변전소에서는 물리적 개입 없이 시스템 내 테스트를 수행하기 위해 전용 기능을 사용할 수 있습니다. 여기서 zenon은 플랜트와 그 구성요소의 운영 모드를 명확하게 표시하는 데 도움이 됩니다. 테스트 엔지니어는 IEC 61850 정보를 해석하여 플랜트의 어느 부분이 격리되어 있거나 테스트 모드에 있는지 투명하게 식별할 수 있습니다. zenon을 이용하면 테스트가 완료되었을 때 쉽게 모든 관련 설정을 일관되게 초기화하고 보호 디바이스를 재활성화할 수 있습니다.

또한 결함이 있는 변전소 장비는 신속하게 교체되어야 하며, 일상 운영으로 다시 전환하기 전에 철저한 테스트를 거쳐야 합니다. zenon은 IED에 고장이 발생하면 신속하게 교체할 수 있는 솔루션을 제공합니다. 대체 데이터 포인트 드라이버를 사용하여 유형 및 모델에 관계없이 대체 디바이스로 값을 즉시 라우팅할 수 있습니다.

고효율 엔지니어링 워크플로의 이점

MMS Client – IED에서 데이터 수집

IEC 61850 MMS Client 드라이버는 뛰어난 기능 지원과 표준 준수가 특징입니다. 이는 IEC 61850-8-1 Edition 1과 Edition 2.1을 지원하며, 표준 발전에 맞춰 지속적으로 개선됩니다. IEC 61850 서버로부터 데이터 모델을 업로드하고 SCL 파일에서 가져오기도 가능합니다. MMS Client 구성은 드라이버 기능의 모든 측면을 조정할 수 있는 명확하게 구성된 대화 상자를 통해 수행됩니다. 대규모 표준화 시스템에 템플릿과 자동 구성 도구를 활용할 수 있습니다.

드라이버는 보고를 위해 정적 및 동적 데이터 세트를 지원합니다. 또한 보고서 측면에서 이중화 HMI 시스템에 특별한 주의를 기울여 시스템 일부에 장애가 발생하더라도 지속적인 운영이 보장됩니다. 전체적으로 zenon의 IEC 61850 MMS Client는 엔지니어가 상향식 시나리오를 쉽게 진행할 수 있도록 지원하는 동시에 하향식 엔지니어링 워크플로도 효율적으로 실현할 수 있도록 합니다.

MMS Server – 상위 클라이언트에 데이터 및 서비스 제공

HMI 내에 통합된 IEC 61850 MMS Server는 데이터 수집, 통신 통합, 게이트웨이, 시뮬레이션, 테스트 유틸리티 등 다양한 방식으로 활용할 수 있습니다. 유연성을 극대화하기 위해 IEC 61850 MMS Server는 zenon의 IEC 61131-3(소프트 PLC) 환경에 통합되어 있습니다. 따라서 무한한 숫자의 구성에도 개별적으로 적응할 수 있지만 모델 설명의 기본 규칙이 여기에도 적용됩니다. MMS 서버의 데이터 모델 설정을 시작하는 데 외부 SCL 파일을 가져올 수 있습니다. 이렇게 하면 통합 구성 도구를 활용하여 데이터 모델 및 고급 서버 구성 전체를 정리할 수 있습니다.

GOOSE Publisher 및 Subscriber

zenon Logic의 GOOSE 구성은 주로 SCL 파일을 통해 이루어집니다. 인스턴스의 설명 파일은 일반적으로 GOOSE 메시지 게시에 대한 정보를 제공하며 일반적으로 IEC 61850 서버 설명의 일부입니다. 구독을 구성하기 위해 다른 게시자의 해당 섹션이 로드됩니다. 이 방법은 간단하면서도 zenon 내 GOOSE 구성에 매우 효과적입니다.

자동 HMI 구성 – 엔지니어링 소요 시간 최대 90% 단축!

COPA-DATA Professional Services

디지털 변전소 솔루션에 최상의 결과를 안겨드릴 수 있도록 전문가로 구성된 팀이 30여 년간의 변전소 자동화 경험으로 귀사를 지원해드립니다. 기본 아키텍처 개념 연구부터 인체공학적인 HMI 템플릿 설계, 마법사 생성, 프로젝트 자동 생성을 위한 데이터 모델 분석에 이르기까지 폭넓은 서비스를 제공합니다. 자세한 정보는 다음 페이지를 참조하십시오. zenon Professional Support Services - COPA-DATA

전문 산업용 소프트웨어로 투자 보호

변전소 자동화 기술은 수 년간 어려 조건에서 안정적으로 작동되어야 하기 때문에 올바른 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 전 세계의 수많은 유틸리티 및 에너지 기업이 zenon을 신뢰하며 성공적으로 사회적 책임을 이행하고 비즈니스 성공을 위한 새로운 잠재력을 발견하고 있습니다.

장기적인 호환성과 탁월한 IEC 61850 지원

zenon 소프트웨어 플랫폼은 중요한 에너지 인프라에서 안정적으로 동작하도록 특별히 설계되었습니다. 안정적인 운영뿐만 아니라 많은 수고로움 없이 전체 수명주기에 걸쳐 솔루션을 향상하고 업데이트할 수 있습니다. 디지털 변전소를 위한 IEC 61850 표준은 지속적으로 개정됩니다. COPA-DATA는 이러한 발전을 촉진하고 미래에 개선될 표준에도 탁월한 지원을 약속합니다. 예를 들면 서로 다른 표준 버전(Edition 1 및 Edition 2)을 지원하는 디바이스를 zenon을 사용하여 동일한 솔루션에 동등하게 통합할 수 있습니다. zenon을 이용하면 표준의 서로 다른 버전, 즉, Edition 1과 Edition 2를 지원하는 디바이스를 동일한 솔루션 내에 아무런 이질감 없이 통합할 수 있습니다. zenon 내의 IEC 61850 MMS Client는 국제 표준 Edition 2에 따라 공식 인증을 받았습니다(DNV GL 발급 인증서).

레거시 환경을 성공적으로 디지털화

디지털화 및 개조 프로젝트에서 고려해야 할 대상은 일반적으로 레거시 장치, 표준 및 인터페이스입니다. zenon은 공급업체에 구애받지 않고 구축 즉시 어떤 유형의 IED와 시스템도 연결할 수 있으므로 이기종 환경에서도 IEC 61850 기반 솔루션을 개발할 수 있습니다.

솔루션 개선 및 확장 용이

zenon은 모든 규모의 애플리케이션에 활용될 수 있습니다. 피더가 몇 개 없는 소규모 애플리케이션부터 여러 기의 변전소로 구성된 대규모 O&M 애플리케이션까지 이 솔루션은 완전히 통합된 엔지니어링 및 런타임 구성요소로 구동되어 프로젝트의 어떤 단계에서도 높은 시너지 효과를 창출합니다. zenon의 탁월한 네트워킹 기술을 사용하면 선택적 이중화 기술을 채용한 상태에서 모듈식 보안 아키텍처를 생성할 수 있습니다.

zenon의 상세한 IEC 61850 기능

IEC 61850 MMS Client

IEC 61850-8-1 표준의 Edition 1 및 Edition 2.1 준수*
Edition 2 인증: 동시에 1,000개 IED로 테스트 완료
유형이 다른(Edition 1 및 Edition 2) 디바이스 간 동시 통신 지원
일반 및 강화된 보안에서 "직접 조작(DO: Direct Operate)" 및 "조작 전 선택(SBO: Select Before Operate)", 커멘드 제어로 통합
시스템 전체에서 RTU 타임 스탬핑 및 RTU 품질 사용
엔지니어링 환경에서 IED 데이터 모델을 온라인으로 둘러보고 선택적으로 가져오기
IED와 연결(IED 데이터 모델 및 서비스의 현재 상태와 매칭) 중 "자동 설명"
SCL 파일을 온라인으로 둘러보고 선택적으로 가져오기
보고 용도로 동적 데이터 집합 지원
파일 전송 지원
오리지네이터 카테고리("orCat") 정의 가능
보고를 위해 옵션을 (클라이언트에서 필요로 하는 디바이스별로) 개별 트리거
모든 CDC(Common Data Classes) 및 프라이빗 유형, 어레이 지원
서비스 추적, 그룹 설정 지원
HMI 애플리케이션에서 변수 이름을 사용자가 정의 가능
TLS 암호화 (IEC 62351-3)
ACSE 인증 (IEC 62351-4)
PRP(Parallel Redundancy Protocol) 지원

*참고: Edition 2.1 규정 준수를 위한 선택적 테스트 케이스, "cBr33"를 이용하여 공식 Edition 2.0 테스트 절차를 진행함.

IEC 61850 MMS Server 및 GOOSE(통합 서버)

드라이버가 zenon의 IEC 61131-3 로직 서비스에 통합되어 있어 MMS 및 GOOSE 통신 모두 지원

IEC 61850-8-1 표준의 Edition 1 및 Edition 2 지원:
- MMS를 통한 클라이언트-서버 통신
- GOOSE 게시/구독 및 관리감독단일 IED 구성에 결합
드라이버가 다수의 850 클라이언트로의 연결 지원
클라이언트별 (논리 디바이스, 논리 노드, 데이터 객체, 데이터 특성) 데이터 모델 온라인 탐색 지원
커맨드 처리: IEC 61131-3 기반 스크립트를 통해 어떤 제어 모델도 유연하게 실현
버퍼드 또는 언버퍼드 보고 지원
값 읽기 및 쓰기
데이터 집합 값 읽기 및 쓰기
데이터 집합 동적 생성 및 삭제
그룹 설정 지원
파일 전송 지원
IPv4 및 IPv6 지원
TLS 암호화 (IEC 62351-3)
ACSE 인증 (IEC 62351-4)
PRP(Parallel Redundancy Protocol) 지원
계산 및 특별한 제어 절차를 위한 IEC 61131-3(로직) 직접 적용

미래 개발의 대세 IEC 61850과 zenon

IEC 61850 및 zenon의 역할을 분석하는 데 있어 미래 개발 동향을 파악하는 것이 중요합니다. 전기 에너지에 대한 역동성과 수요 증가로 인해 증가하는 요구사항을 충족하기 위해서는 유틸리티가 자산의 미래를 확보하고 운영 효율성을 향상시켜야 합니다. 디지털화된 시스템에서 사이버 보안의 역할이 커짐에 따라, 전력 업계도 사이버 위협에 맞서 스스로를 보호해야 합니다. 그리고 전 세계적으로 지속가능성 및 배출 제로 정책이 더욱 강조되면서 전통적인 화석 연료 대신에 분산된 재생 에너지원을 활용해야 할 필요성도 높아졌습니다. zenon은 이러한 과제를 해결하기 위해 개발 단계부터 편리한 사용자 인터페이스와 스마트 그리드 솔루션을 염두에 두고 만들어졌습니다. 당사는 고객, IEC 61850, zenon의 밝은 미래를 확신합니다.

zenon의 기능, IEC 61850 관련 드라이버의 구현 적합성에 대한 자세한 내용을 알아보려면 energy@copatada.com에 문의 바랍니다.