유통관리시스템

최근 몇 년간, 전기 에너지의 이용은 기하급수적으로 증가했고 고객 요구와 전력의 품질 정의는 엄청나게 바뀌었다. 전기 에너지가 일상생활에서 필수적인 부분이 되면서, 전기 에너지의 최적 사용과 신뢰성이 중요해졌다. 실시간 네트워크 뷰와 동적 의사결정은 자원을 최적화하고 수요를 관리하는 데 중요한 역할을 하므로 적절한 업무 흐름을 처리할 수 있는 분배 관리 시스템을 매우 중요하다.

개요

유통관리시스템(DMS)은 전체 유통망을 효율적이고 안정적으로 감시하고 통제하기 위해 설계된 응용 프로그램 모음이다. 제어실 및 현장 운영요원이 배전계통의 감시·통제 업무를 보조하는 의사결정 지원체계 역할을 한다. 가동 중단을 줄이고, 정전 시간을 최소화하고, 허용 가능한 주파수와 전압 수준을 유지하는 측면에서 안정성과 서비스 품질을 개선하는 것이 DMS의 핵심 제공물이다.

대부분의 유통 전력회사는 고객정보시스템(CIS), 지리정보시스템(GIS), 대화형 음성응답시스템(IVRS) 등 다른 시스템을 활용하는 정전관리시스템(OMS)을 통해 IT 솔루션을 종합적으로 활용해 왔다. 정전 관리 시스템에는 배전 시스템의 네트워크 구성요소/연결성 모델이 있다. 네트워크에 있는 보호장치(회로 차단기 등)의 위치를 알고 있는 고객의 정전 호출 위치를 결합함으로써, 정전 위치를 예측하는 데 규칙 엔진을 사용한다. 이를 바탕으로 복구 활동을 차트로 작성하고, 승무원도 파견한다.

이와 동시에, 배전 유틸리티는 처음에는 높은 전압 변전소에서만 SCADA(감독 제어 및 데이터 수집) 시스템을 출시하기 시작했다. 시간이 지남에 따라 SCADA 사용은 낮은 전압 레벨의 사이트까지 점진적으로 아래로 확장되었다.

DMS는 실시간 데이터에 액세스하고 제어 센터의 단일 콘솔에 대한 모든 정보를 통합적으로 제공한다. 그들의 발전은 지리적 영역에 걸쳐 다양했다. 예를 들어 미국에서는 일반적으로 정전 관리 시스템을 한 단계 끌어올려 전체 시퀀스를 자동화하고 전체 분배 스펙트럼의 엔드 투 엔드 통합 뷰를 제공함으로써 DMS가 성장했다. 영국에서는 대조적으로, 훨씬 더 무겁고 더meshed 네트워크 기술을 더욱 강력한 보건 및, 안전 규제, 고압 스위치 작전의 초긴 중앙 집권에, 처음에는 종이 기록과 구분은 자기 기호와 함께 현재 운행을 보여 주기 위해 'dressed은 대형 wallboards에 인쇄를 사용하여 이끌었다.ning 상태. 그곳에서 DMS는 이러한 중앙집중화된 제어 및 안전 관리 절차를 전자적으로 관리할 수 있도록 확장되면서 처음에는 SCADA 시스템에서 성장했다. 이러한 DMS는 네트워크의 가능한 모든 분리 및 접지 지점이 포함되어야 했기 때문에 초기 OMS에서 필요로 하는 것보다 훨씬 더 상세한 구성요소/연결성 모델과 도식을 필요로 했다. 그러므로 영국과 같은 지역에서는 네트워크 구성요소/연결성 모델이 DMS에서 먼저 개발되었고, 미국에서는 일반적으로 GIS에서 개발되었다.

DMS의 일반적인 데이터 흐름은 SCADA 시스템, 정보 저장 및 검색(ISR) 시스템, 통신(COM) 서버, 프런트 엔드 프로세서(FEP) 및 필드 원격 터미널 유닛(FRTU)이 있다.

왜 DMS인가?

• 운영 중단 기간 단축
• 운영 중단 예측의 속도와 정확성 향상
• 향상된 정전 위치 파악을 통해 승무원 순찰 및 주행 시간 단축
• 운영 효율성 향상
• 복구 목표 달성에 필요한 승무원 자원을 결정한다.
• 운영 지역 간의 리소스를 효과적으로 활용한다.
• 언제 상호 원조 팀의 일정을 잡을 수 있는지 결정하십시오.
• 고객 만족도 향상
• DMS는 IVR과 기타 모바일 기술을 통합하고, 이를 통해 고객 전화에 대한 정전 통신이 개선된다.
• 고객에게 보다 정확한 예상 복원 시간 제공
• 정전 피해를 입은 모든 고객을 추적하고, 모든 피더에 있는 모든 장치의 전기 구성을 결정하고, 각 복원 프로세스에 대한 세부 정보를 취합하여 서비스 신뢰성 향상

DMS 기능

적절한 의사결정 및 O&M 활동을 지원하기 위해 DMS 솔루션은 다음 기능을 지원해야 한다.

• 네트워크 시각화 및 지원 도구
• 분석 및 교정조치 신청
• 유틸리티 계획 도구
• 시스템 보호 체계

DMS에 의해 수행되는 동일의 다양한 하위 기능은 다음과 같다.

NCA(네트워크 연결 분석)

유통망은 보통 넓은 지역에 걸쳐 적용되며 다른 전압 레벨에서 다른 고객에 대한 공급 전력을 제공한다. 따라서 더 큰 GIS/Operator 인터페이스에서 필요한 소스와 부하를 찾는 것은 종종 매우 어렵다. 일반 SCADA 시스템 GUI와 함께 제공되는 패닝 & 줌은 정확한 작동 요건을 포함하지 않는다. 네트워크 연결 분석은 운영자가 선호하는 네트워크나 구성요소를 매우 쉽게 식별하거나 찾을 수 있도록 도와주는 운영자별 기능이다. NCA는 필요한 분석을 수행하고 다양한 네트워크 부하에 대한 공급 지점을 표시한다. 모델링된 네트워크의 토폴로지에 영향을 미치는 회로차단기(CB), 링 메인 유닛(RMU) 및/또는 아이솔레이터와 같은 모든 스위칭 장치의 상태에 기초하여, 지배적인 네트워크 토폴로지를 결정한다. NCA는 또한 사업자가 네트워크에서 반경 모드, 루프 및 병렬을 나타내는 배전망의 작동 상태를 알 수 있도록 돕는다.

일정 변경 및 안전 관리

영국과 같은 지역에서 DMS의 핵심 기능은 항상 네트워크에서 안전한 전환과 작업을 지원하는 것이었다. 제어 엔지니어는 작업이 수행되기 전에 네트워크의 한 섹션을 격리하고 안전하게 만들기 위해 전환 일정을 준비하고, DMS는 네트워크 모델을 사용하여 이러한 일정을 검증한다. 전환 스케줄은 텔레컨트롤된 전환 작업과 수동(현장) 전환 작업을 결합할 수 있다. 필요한 섹션이 안전하게 만들어졌을 때, DMS는 PTW(Pemit To Work) 문서를 발행할 수 있다. 작업이 끝났을 때 취소된 후, 전환 스케줄은 정상 가동 준비의 복원을 용이하게 한다. 전환 구성요소는 시행 중인 작동 제한사항을 반영하기 위해 태그가 지정될 수 있다.

네트워크 구성요소/연결성 모델 및 관련 도표는 항상 완전히 최신 상태로 유지되어야 한다. 따라서 전환 일정 설비는 네트워크 모델에 대한 '패치'를 작업의 적절한 단계에서 라이브 버전에 적용할 수 있도록 한다. '패치'라는 용어는 이전에 벽보드 도표를 유지하기 위해 사용한 방법에서 유래되었다.

상태 추정(SE)

상태 추정기는 전송 네트워크에 대한 전체 감시 및 제어 시스템의 필수적인 부분이다. 주로 시스템 전압의 신뢰성 있는 추정치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상태 평가기에서 이 정보는 네트워크를 통해 제어 센터와 데이터베이스 서버로 흐른다.^[1] 관심 변수는 운전한계에 대한 여유도, 장비의 상태 및 필요한 운전자 조치와 같은 매개변수를 나타낸다. 상태 추정기는 측정값이 소음으로 인해 손상되거나 누락되거나 부정확할 수 있다는 사실에도 불구하고 높은 신뢰도로 이러한 관심 변수를 계산할 수 있다.

우리가 직접 상태를 관찰할 수는 없더라도, 동기화된 것으로 가정되는 측정의 스캔에서 유추할 수 있다. 알고리즘은 노이즈의 존재가 측정을 왜곡할 수 있다는 사실을 허용해야 한다. 전형적인 권력 체계에서 국가는 준정체적이다. 시간 상수는 (측정 주파수와 관련하여) 시스템 역학이 빠르게 소멸되도록 충분히 빠르다. 시스템은 부하 프로파일의 변경과 같은 다양한 매개변수에 의해 구동되는 일련의 정적 상태를 통해 진행 중인 것으로 보인다. 상태 추정기의 입력은 부하 흐름 분석, 우발 분석 및 기타 애플리케이션과 같은 다양한 애플리케이션에 제공될 수 있다.

LFA(Load Flow Applications)

부하 흐름 연구는 전력 시스템에 적용되는 수치 분석을 포함하는 중요한 도구다. 하중 흐름 연구는 보통 단일선 다이어그램처럼 단순화된 표기법을 사용하며 전압과 전류보다는 다양한 형태의 AC 전원에 초점을 맞춘다. 그것은 정상적인 정상상태 운전에서 전력계통을 분석한다. 전력 흐름 연구의 목적은 특정 부하 및 발전기 실제 전력 및 전압 조건에 대한 전력 시스템의 각 버스에 대한 완전한 전압 각도 및 크기 정보를 얻는 것이다. 일단 이 정보가 알려지면 발전기 반응 전력 출력은 물론 각 분기에서의 실제 및 반응 전력 흐름도 분석적으로 결정할 수 있다.

이 문제의 비선형적 특성 때문에 수용 가능한 허용오차 내에 있는 솔루션을 얻기 위해 수치적 방법을 사용한다. 부하 모델은 텔레미터 또는 예상 공급 전류와 일치하도록 부하를 자동으로 계산해야 한다. 고객 유형, 부하 프로필 및 기타 정보를 활용하여 각 개별 분배 변압기에 부하를 적절히 분배한다. 부하 흐름 또는 전력 흐름 연구는 전력 시스템의 향후 확장을 계획할 뿐만 아니라 기존 시스템의 최적 작동을 결정하기 위해 중요하다.

VVC(Volt-VAR 제어)

VVC(Volt-VAR Control) 또는 VVC(Volt-VAR Control)는 배전 시스템 전체에 걸쳐 전압 레벨과 반응 전력(VAR)을 관리하는 프로세스를 말한다. 이 두 양은 반응 전력이 유도선(그리고 모든 선에는 약간의 인덕턴스가 있음) 위로 흐를 때 라인이 전압 강하를 보기 때문에 관련된다. VVC는 전압을 보다 직접적으로 제어하는 장비에 추가하여 전압 강하의 크기를 변경하기 위해 그리드에 반응 전력을 의도적으로 주입하는 장치를 포함한다.

레거시 그리드에서 전압 관리를 수행하기 위한 세 가지 기본 툴, 즉 LTC(Load Tap Changers), 전압 조절기, 캐패시터 뱅크(Capacitor Bank)가 있다. LTC와 전압 조절기는 네트워크의 전략적 지점에 배치되고 필요에 따라 전압을 올리거나 낮추도록 조정된 가변 회전 비율을 가진 변압기를 말한다. 캐패시터 뱅크는 반응성 전력을 "생성"하여 전압을 관리하며, 지금까지 진정한 볼트/VAR 제어가 수행되는 주요 도구였습니다. 이러한 대형 콘덴서는 스위치를 통해 그리드에 연결되며, 스위치를 통해 콘덴서가 연결 지점에서 VAR과 부스트 전압을 생성할 수 있다. 향후에는 스마트 인버터 및 기타 분산 발전 자원에 의해 VVC가 추가로 수행될 수 있으며, 이는 또한 배전망에 반응하는 전력을 주입할 수 있다. VVC 애플리케이션은 모든 VVC 장비에 필요한 조치 계획을 제안함으로써 운영자가 위험할 정도로 저전압 또는 고전압 상태를 완화하도록 돕는다. 이 계획은 전압이 공칭 값에 근접하게 유지되도록 하기 위해 필요한 탭 위치 및 캐패시터 전환 상태를 제공하고 따라서 유틸리티의 Volt-VAR 제어 기능을 최적화한다.

VVC는 안정적인 전압 프로파일을 유지하는 것 외에도 전력 라인의 전류량(전류 운반 용량)에 대한 잠재적 이점을 가지고 있다. 그리드를 변형시키는 콘덴서 및 인덕터(전기 모터 등)와 같은 반응성 구성요소를 포함하는 부하가 있을 수 있다. 이는 이러한 하중의 반응성 부분이 달리 비교할 수 있는 순수 저항성 하중이 끌어당길 수 있는 것보다 더 많은 전류를 끌어들이게 하기 때문이다. 여분의 전류는 변압기, 도체 등과 같은 장비를 가열할 수 있으며, 이 경우 전체 전류를 전달하기 위해 크기를 조정해야 할 수 있다. 이상적인 전력 시스템은 시스템의 모든 수준에서 반응 전력의 생산, 흡수 및 흐름을 신중하게 계획하여 전류 흐름을 제어해야 한다.

부하 분산 애플리케이션(LSA)

전기 배전 시스템은 긴 변속기 라인, 다중 분사 지점 및 변동하는 소비자 수요를 가지고 있다. 이러한 특성은 본질적으로 심각한 고장으로 이어질 수 있는 불안정성 또는 예상치 못한 시스템 상태에 취약하다. 불안정성은 대개 결함, 최대 적자 또는 보호 고장으로 인한 전원 시스템 진동에서 발생한다. 분배 부하 분산 및 복구 계획은 모든 유틸리티의 비상 운영 및 제어에서 중요한 역할을 한다.

자동 부하 분산 애플리케이션은 배전망에서 미리 결정된 트리거 조건을 감지하고 비임계 피더의 개폐, 다운스트림 분배 또는 주입원의 재구성, 변압기에서 탭 제어 등의 사전 정의된 제어 작업을 수행한다. 유통망이 복잡하고 더 넓은 지역을 커버하는 경우, 하류에서 취하는 긴급조치는 네트워크의 상류 부분에 대한 부담을 줄일 수 있다. 자동화가 되지 않은 시스템에서는 인식과 수동 운전자 개입이 문제 완화에 중요한 역할을 한다. 만약 그 문제들이 충분히 빨리 해결되지 않는다면, 그것들은 기하급수적으로 폭포화 되어 심각한 실패를 야기할 수 있다.

DMS는 모든 유틸리티의 비상 운영 및 제어 요건을 자동화하는 모듈식 자동 부하 분산 및 복원 애플리케이션을 제공해야 한다. 신청서는 일반적으로 운영자에 의해 수행되는 UFLS(Und Frequency Load Dreaking, UFLS), 제한 위반 및 시간 기반 부하 분산 계획과 같은 다양한 활동을 다루어야 한다.

고장 관리 및 시스템 복원(FMSR)

전력 공급의 신뢰성과 품질은 어떤 유틸리티에 의해서도 보장되어야 하는 핵심 매개변수다. 고객에 대한 정전 시간 단축은 FMSR 또는 자동 스위칭 애플리케이션이 중요한 역할을 하기 때문에 모든 유틸리티 신뢰성 지수에서 개선되어야 한다. FMSR에 필요한 두 가지 주요 기능은 스위칭 관리 및 제안된 스위칭 계획이다.

DMS 애플리케이션은 SCADA 시스템으로부터 고장 정보를 수신하고, 고장 식별 및 스위칭 관리 애플리케이션 실행을 위해 동일한 정보를 처리하며, 그 결과는 애플리케이션에 의해 실행 계획으로 전환된다. 실행 계획에는 자동 부하 차단 스위치/RMU/Sectionalizer의 켜기/끄기가 포함된다. 실행 계획은 기능성에 의해 제공되는 스터디 모드에서 검증될 수 있다. 스위칭 관리는 구성에 따라 수동/자동으로 할 수 있다.

피더 재구성(LBFR)을 통한 로드 밸런싱

공급기 재구성을 통한 부하 분산은 부하 정체 구역을 공급하는 여러 공급기가 있는 전력회사에 필수적인 응용 프로그램이다. 네트워크의 부하를 분산시키기 위해, 사업자는 부하를 네트워크의 다른 부분으로 재라우팅한다. 배전 시스템의 에너지 전달을 관리하고 문제 영역을 식별할 수 있도록 FLM(피더 부하 관리)이 필요하다. 공급 부하 관리는 배전 시스템의 활력징후를 감시하고 배전 운영자가 가장 필요한 곳에 효율적으로 주의를 집중할 수 있도록 관심 영역을 식별한다. 기존 문제를 보다 신속하게 수정할 수 있도록 하고, 문제 회피 가능성을 가능하게 하여 신뢰성과 에너지 전달 성능 모두를 향상시킨다.

마찬가지로, 손실 최소화에도 피더 재구성이 사용된다. 몇 가지 네트워크와 운영상의 제약으로 인해 효용 네트워크는 손실이 발생하는 결과를 알지 못한 채 최대 기능까지 작동할 수 있다. 이러한 운영으로 인한 전체 에너지 손실과 수익 손실을 최소화하여 효과적인 운영을 보장해야 한다. DMS 애플리케이션은 이를 위한 스위칭 관리 애플리케이션을 활용하며, 최적의 전력 흐름 알고리즘으로 손실 최소화 문제를 해결하고, 위 기능과 유사한 스위칭 계획을 수립한다.

분산 부하 예측(DLF)

분산 부하 예측(DLF)은 부하 예측을 생성, 관리 및 분석하기 위한 구조화된 인터페이스를 제공한다. 전력 부하 예측을 위한 정확한 모델은 전력회사의 운영과 계획에 필수적이다. DLF는 전력 구매, 부하 전환, 인프라 개발 등의 중요한 결정을 전력회사가 내릴 수 있도록 돕는다.

부하 예측은 단기 부하 예측 또는 STLF(최대 1일, 중기 부하 예측 또는 MTLF(1~1년), 장기 부하 예측 또는 LTLF(1~10년) 등 다양한 계획 기간으로 분류된다. 1년 내내 정확하게 부하를 예측하려면 날씨, 일사량, 인구, 1인당 국내총생산(GDP) 시즌, 휴일 등 다양한 외부 요인을 고려해야 한다. 예를 들어, 겨울철에는 여름 모델에 사용되는 것 외에 평균 풍냉계수를 설명 변수로 추가할 수 있다. 봄과 가을과 같은 과도기적 계절에는 변형 기법을 사용할 수 있다. 휴일의 경우 휴일 효과 하중을 정상 부하에서 공제하여 실제 휴일 부하를 더 잘 추정할 수 있다.

다중 회귀, 지수 평활, 반복 재가중 최소 제곱, 적응 부하 예측, 확률적 시계열, 퍼지 논리, 신경 네트워크 및 지식 기반 전문가 시스템과 같은 다양한 기법에 기초한 부하 예측을 위한 다양한 예측 모델이 개발되었다. 이 중에서 가장 인기 있는 STLF는 자기 회귀(AR) 모델, 자기 회귀 이동 평균 모델(ARMA), 자기 회귀 통합 이동 평균(ARIMA) 모델과 같은 확률적 시계열 모델과 퍼지 논리 및 신경 네트워크를 사용하는 다른 모델이었다.

DLF는 현재의 요구사항을 해결하고 미래의 요구사항을 해결하도록 구성된 데이터 집계 및 예측 기능을 제공하며 반복 가능하고 정확한 예측을 산출할 수 있는 기능을 가져야 한다.

표준 기반 통합

모든 통합 에너지 전달 유틸리티 운영 모델에는 GIS, 과금 & 계량 솔루션, ERP, 자산 관리 시스템 등 다양한 기능 모듈이 병렬로 작동하며 일상적인 운영을 지원한다. 이러한 각 기능 모듈은 네트워크, 워크플로우 및 자원(승무원, 자산 등)의 현재 운용 상태를 평가하기 위해 주기적 또는 실시간 데이터를 서로 교환해야 하는 경우가 꽤 많다. 다른 전력계통 부문과 달리 배전계통이 매일 바뀌거나 성장하는데, 이는 새로운 소비장치, 새로운 송전선로 또는 장비 교체에 기인할 수 있다. 서로 다른 기능 모듈이 비표준 환경에서 작동하고 사용자 정의 API와 데이터베이스 인터페이스를 사용하는 경우, 관리를 위한 엔지니어링 노력이 너무 커져야 한다. 머지 않아 시스템 통합이 작동하지 않게 되는 증가하는 변화와 추가사항을 관리하는 것이 어려워질 것이다. 따라서 전력회사는 기능 모듈의 완전한 편익을 이용할 수 없으며 경우에 따라서는 시스템을 매우 높은 비용이 드는 적절한 환경으로 마이그레이션해야 할 수도 있다.

이러한 문제점이 드러나면서 응용 프로그램 간 데이터 교환을 위한 다양한 표준화 과정이 시작되었다. 표준 기반 통합은 다른 기능 모듈과의 통합을 용이하게 하고, 운용 성능도 향상시키는 것으로 이해되었다. 그것은 유틸리티가 미래의 확장을 위해 벤더 중립적인 환경에 있을 수 있도록 보장하며, 이는 유틸리티가 기존 기능 위에 새로운 기능 모듈을 쉽게 추가하고 새로운 인터페이스 어댑터를 갖지 않고도 데이터를 쉽게 밀거나 효과적으로 끌 수 있음을 의미한다.

IEC 61968 표준 기반 통합

IEC 61968은 IEC 기술위원회 57의 작업 그룹 14에 의해 개발되고 있는 표준이며, 배전 시스템 애플리케이션 간의 정보 교환 표준을 정의한다. 새로운 애플리케이션이나 레거시 애플리케이션에서 데이터를 수집해야 하는 유틸리티 기업의 애플리케이션 간 통합을 지원하기 위한 것이다.

IEC 61968에 따라, DMS는 전력 공급을 위한 장비의 모니터링 및 제어, 시스템 신뢰성, 전압 관리, 수요측 관리, 정전 관리, 작업 관리, 자동화된 매핑 및 설비 관리와 같은 다양한 기능을 캡슐화한다. IEC 61968 표준의 정점은 각 응용 프로그램 등급에 대해 다양한 표준 인터페이스를 정의하는 인터페이스 참조 모델(IRM)이다. 추상적(논리적) 구성요소는 구체적(물리적) 적용을 나타내기 위해 열거된다. 예를 들어, Network Operation(NO)과 같은 업무 기능은 Network Operation Monitoring(NMON)과 같은 다양한 업무 하위 기능으로 대표될 수 있으며, 이는 다시 변전소 상태 감독, 네트워크 상태 감독, Alarm 감독 등의 추상적인 구성요소로 대표될 것이다.

IEC 61968은 규격화된 유틸리티 응용 프로그램 간 인프라의 시스템 인터페이스를 UML(Unified Modeling Language)을 사용하여 정의할 것을 권고한다. UML은 객체 지향 소프트웨어 집약적인 시스템의 시각적 모델을 만드는 데 사용할 수 있는 그래픽 표기 기법 세트를 포함한다. IEC 61968 시리즈 표준은 현재 UML 모델로 유지되고 있는 CIM(Common Information Model)을 전기 분배의 요구를 충족시키기 위해 확장한다. 특히 인터넷에서 구조화된 문서 교환의 경우 사용되는 데이터 형식은 확장 가능한 마크업 언어(XML)가 될 수 있다. 그것의 주요 용도 중 하나는 서로 다른 컴퓨터 시스템과 잠재적으로 호환되지 않는 컴퓨터 시스템 사이의 정보 교환이다. 따라서 XML은 배포 관리를 위한 시스템 인터페이스의 도메인에 잘 적합하다. SOAP(Simple Object Access Protocol) 등과 같은 다양한 메시징 전송에 동일한 것을 로드하도록 메시지 페이로드 형식을 지정한다.

참조

외부 링크

• IEEE 전력 에너지 협회
• 모든 전기, 전자 및 관련 기술에 대한 IEC-국제 표준 및 적합성 평가
• 인도의 수백만 달러 전력 개발 및 개혁 프로그램