전기 에너지 분배에서의 스마트 변전소 자동화 실용 가이드
변전소 자동화 시스템(SAS)은 그 이름에서 알 수 있듯이, 수동 작업을 자동화된 기능으로 대체하는 능력으로 구분됩니다. 자동화된 작업은 전력 송전 및 배전의 안전하고 신뢰성 있는 운영을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 그 기능에는 모니터링, 데이터 수집, 보호, 제어, 원격 통신 등이 포함되며 이에 국한되지 않습니다.
과거에는 원격 터미널 장치(RTUs)가 변전소의 프로세스 수준에서 전력 스위치 기어와 유틸리티의 네트워크 관리 시스템 사이의 중개자로서 장거리 감시 목적으로만 사용되었습니다(아래 도표 1 참조).
이 장치들은 여러 입력 및 출력을 갖추고 있으며, 원격 네트워크 제어 센터와의 통신 인터페이스로 작용합니다. 원격 터미널 장치(RTUs)와 네트워크 제어 센터(NCC)는 함께 도표 1에서 보여지는 것처럼 감시 제어 및 데이터 수집 시스템(SCADA)을 구성합니다.
변전소 자동화 시스템의 주요 특정 기능은 다음과 같습니다:
예를 들어, 변전소 자동화 시스템(SAS)의 많은 기능은 장비 고장이나 단락 고장에서 자동으로 복구하도록 조정됩니다. 이러한 기능은 여러 장치를 포함하며, 그 책임은 일차 장치(예: 회로 차단기, 변압기, 계측 변압기 등)와 이차 장치(예: 보호 계전기, 병합 장치, 지능형 전자 장치) 사이에 할당됩니다.
도표 1 - 변전소 자동화 시스템: 고전적인 SCADA 시스템 아키텍처
따라서 이러한 장치와 장비 사이의 케이블 및 와이어 연결이 복잡해져 유지보수, 수리, 확장 또는 수정 작업에 상당한 노력과 시간이 필요하게 됩니다. 이를 줄이기 위해 변전소 계층 구조의 다양한 수준에서 직렬 통신 네트워크를 구현하려는 노력을 하고 있습니다. 이러한 노력은 변전소 장비 공급업체들에 의해 독점적인 솔루션을 개발하게 되었습니다.
주요 기업들과 비영리 단체들, 예를 들어 변전소 장비 공급업체와 유틸리티 사용자들로 구성된 유틸리티 통신 아키텍처(UCA)는 변전소 통신을 개선하기 위해 활동하고 있습니다. 국제 표준 개발 참여를 통해 기능적 호환성을 향상시키고 더 높은 네트워크 대역폭을 제공하는 아키텍처를 제안함으로써 이를 이루어내고 있습니다. 목표는 변전소 내부뿐만 아니라 서로 다른 변전소 간의 통신 신뢰성을 향상시키는 것입니다.
SAS에서의 변전소 자동화 계층 구조는 기술적 구현에 따라 분류됩니다. 변전소 자동화 시스템은 세 가지 수준으로 구성됩니다: 변전소 수준, 베이 수준, 프로세스 수준(도표 2 참조). 이러한 수준은 다양한 기능을 달성하기 위해 활용될 수 있습니다. 기술 사양 측면에서 보면, 초고압 송전 변전소에서의 변전소 자동화 시스템(SAS)의 크기는 고압 배전 변전소보다 클 것입니다.
현대의 변전소에서는 베이 수준이 일반적인 특징이지만, SAS 초기에는 베이 수준의 개념이 인정되지 않았습니다.
일반적으로 센서는 매우 큰 전류와 전압 값을 측정합니다. 전류 및 전압 변환기(CTs/VTs)는 상당량의 전류와 전압을 표준 값으로 변환하여 이를 계전기 입력에 공급합니다. 보통 스케일된 값은 전류의 경우 5A(유럽에서는 1A), 전압의 경우 120볼트에 해당합니다. 기본적으로 보호 논리는 보호 계전기나 현대의 지능형 전자 장치에 의해 구현됩니다.
도표 2 - 변전소 자동화 시스템의 구조: 변전소, 베이, 프로세스 수준
이러한 장치들은 전기 전류와 전압 수준을 감지하고 측정하여 보호 논리에 의해 모니터링되는 특정 값을 계산합니다. 예를 들어, 초고압(EHV)/고압(HV) 변압기의 두 가지 다른 측면의 전기 전류입니다. 매개변수가 지정된 값(피크 설정)을 초과하면 보호 논리는 미리 정의된 절차 또는 프로그래밍된 제어 알고리즘에 따라 동작합니다. 일반적으로 문제가 발생하면 해당 회로 차단기에 트립 신호가 보내져 선로나 버스를 격리합니다.
