IEC 61850, 파트 2: 보호 엔지니어

Doble Engineering
발행일: 2024년 3월 14일

IEC 61850은 현재 주목받고 있습니다. 이 표준 시리즈의 구현은 현대 엔지니어링 및 테스트 도구와 함께 성숙해진 지능형 전자 장치(IED) 기술 덕분에 전 세계 전기 시스템에서 가치를 제공하고 있습니다. 점점 증가하는 부하, 더 스마트한 그리드를 향한 노력, 간헐적이고 비동기식 발전의 존재는 전력 전달 시스템이 빠르게 업그레이드되고 자동화되며 확장되도록 이끌고 있습니다. 전례 없는 도전 과제에 직면하여, IEC 61850을 이전에 간과했던 보호 엔지니어와 같은 전문가들은 이제 다시 한번 주목할 수밖에 없습니다.

IEC 61850 프로토콜은 다양한 제조업체의 알고리즘 차이에도 불구하고 IED 간의 표준화된 이더넷 기반 통신을 가능하게 합니다. IEC 61850을 준수하는 경우, 여러 구리 배선을 요구하는 기존의 보호 및 제어(P&C) 시스템과는 달리 IED 간의 단일 이더넷 케이블로 인해 커미셔닝 시 소요되는 시간과 자재 비용이 획기적으로 줄어듭니다. 현장에서 IED 프로그래밍 및 네트워크 연결을 검증하는 단계는 아날로그 방식으로 수행해야 할 모든 배선 확인에 비해 훨씬 적습니다.

커미셔닝 전에 IEC 61850 기반의 디지털 시스템은 실험실에서 개발될 수 있어 정확한 설계를 달성할 때까지 반복할 수 있는 기회를 제공합니다. 물리적 배선이 제약하는 실용적 또는 예산적 한계에 얽매이지 않고 보호 엔지니어는 멀티캐스트 IED 통신 및 기타 고속/저비용 디지털 기술의 장점을 활용하여 가상의 고급 P&C 아키텍처를 만들 수 있습니다. 또한, IEC 61850은 전체 설계가 특정 네트워크 내 모든 IED 프로그래밍에서 공통적인 통신 매개변수를 설정하는 데이터 파일에 포함됨으로써 표준화의 청사진을 제공합니다.

그렇다면 IEC 61850을 채택하는 것은 실제로 무엇을 수반할까요? 이 5부작 시리즈의 1부에서는 Doble의 Blake Harris의 통찰력을 바탕으로 릴레이 기술자의 관점에서 IEC 61850을 살펴보았습니다. 이번에는 제가 함께 일하는 두 전문가, 보호 R&D 이사 Ed Khan과 솔루션 수석 이사 Bryan Gwyn의 의견을 공유하고자 합니다. 그들에게 산업 내 동료들에게 관련된 IEC 61850의 몇 가지 측면에 대해 의견을 요청했습니다.

무엇이 변화할까요?

Ed: "우선, 보호 엔지니어는 통신에 매우 익숙해야 합니다. 보호의 철학은 변하지 않았습니다. 여전히 차등 보호를 기존 방식으로 수행하겠지만, 출력은 로컬 영역 네트워크로 전달될 것입니다. 그리고 릴레이에 대한 전압 및 전류 입력은 물리적으로 배선되지 않습니다. 대신 전압 및 전류 입력은 광섬유를 통해 전달되는 디지털 샘플 형태로 제공됩니다. 따라서 IEC 61850을 준수하는 릴레이는 전통적인 출력 단자와 전압 및 전류 입력을 받을 터미널이 없습니다. RJ45 단자나 광섬유 단자만 있을 뿐입니다... 릴레이에 연결할 수 있는 것은 이러한 통신 케이블뿐이므로 통신에 대해 많은 지식이 필요합니다."

"디버깅 방식도 달라질 것입니다. 기술자들이 이를 수행해야 하지만, 현재 많은 기술자들이 그에 대한 익숙함이 부족합니다. 먼저 엔지니어들이 이에 능숙해져야 하고, 현재 많은 엔지니어들이 그렇지 못하고, 그 지식이 기술자에게 전수되어야 합니다."

진행 상황은 어떤가요?

Ed: "엔지니어에 따라 다릅니다. 현재 매우 혼란스러운 환경이 있습니다. 새로운 것을 좋아하지 않는 사람들이 있는가 하면, IEC 61850을 좋아하는 신입 엔지니어들도 있습니다. 그들은 컴퓨터에 능숙하고 IT 관련 사항에 강합니다. 이러한 젊은 엔지니어들이 유입되면서 이들이 발전을 이끌어갈 것입니다."

“우리는 GOOSE 메시징을 보고 있으며, 이는 스테이션 버스 부분입니다. 다른 부분은 CT와 PT를 디지털 샘플로 변환하는 프로세스 버스입니다. 프로세스 버스 구현은 그리 멀리 가지 않았습니다. GOOSE 메시징을 이용한 스테이션 버스 구현이 인기를 끌고 있습니다.”

“스마트 그리드로 발전하고 싶다면 결국 IEC 61850을 채택해야 할 것입니다. 얼마나 빨리 발전할지는 릴레이 엔지니어의 인구와 그들이 IEC 61850에 대해 얼마나 교육받고 숙련되어 있는지에 달려 있습니다.”

어려움은 없나요?

Ed: "많은 작업이 필요합니다. 그것이 문제입니다. 어떤 사람들은 이를 싫어하고, 편안한 지대에 머물고 싶어합니다. 그들은 이미 가지고 있는 것을 선호합니다. 따라서 제 생각에는 혼란이 지속될 기간이 있을 것입니다. 그리고 조금씩 앞으로 나아가려면 이러한 혼란을 거쳐야 안정적인 환경에 도달할 수 있습니다."

Bryan: "보호 엔지니어의 관점에서 보면 더 복잡해집니다. 보호 릴레이의 모든 설정을 계산해야 할 뿐만 아니라 이제는 네트워크를 구성하고 모든 장치를 설정하기 위한 구성 파일도 만들어야 합니다. 따라서 확실히 복잡성이 더해졌습니다."

Ed: “IEC 61850의 번호 매기기 및 명명법은 꽤 복잡합니다. 컴퓨터 사람들이 사용하는 구문에서 비롯된 것이므로 때로는 무엇을 보고 있는지 명확하지 않을 수 있습니다.”

상호 운용성은?

Ed: "그렇지는 않았습니다. IEC 61850의 기본 주장은 다양한 공급업체가 제조한 여러 IED 간의 상호 운용성이었습니다. 각 회사는 자사 제품의 독창성을 유지하고 싶어합니다. 하나의 IED를 제거하고 다른 제조업체의 IED로 교체할 수 있다는 개념은 입증되지 않았습니다. 현재 상황은 많은 수정이 필요하며, 교체가 가능하다는 의미이지만 매우 제한적인 교환성만을 보장합니다. 각 회사는 자사가 제공하는 독창성을 가지고 있습니다. SCL 파일을 가져와서 SEL, GE 등과의 상호 운용성을 기대하는 것은 현실적이지 않습니다. 그러나 약간의 수정을 통해 교환 가능성을 높일 수 있습니다."

전망에 대하여

Ed: "시간이 걸리겠지만, 사람들이 '오, 나는 할 수 없다'고 말할 정도는 아닙니다. 그러나 시간이 필요하며 각 개인에게 달려 있습니다. 많은 작은 유틸리티들은 아직 그 분야에 진입하지 않고 있지만, 몇몇 대형 유틸리티들은 이미 진입하고 있습니다."

Bryan: "네트워크를 구성하고 분석하는 도구들이 점점 개선되고 있습니다. 정말 좋은 사용자 인터페이스가 있어 네트워크를 자동으로 생성해 주기 때문에 도움이 됩니다. 시간이 지나면 도구들이 계속 개선될 것입니다. 엔지니어는 이러한 것들을 합리적인 시간과 노력으로 설치하고 실수의 위험을 줄이기 위해 더 나은 도구가 필요합니다. 이는 필연적으로 계속 배포될 것이지만, 추가적인 기술 세트가 필요합니다."

이 통찰을 Ed와 Bryan과의 즉흥적인 대화에서 얻었습니다. IEC 61850에 관한 정보가 온라인 및 다른 곳에 이미 많이 존재하지만, 제가 신뢰하는 두 전문가에게 직접 그에 대한 생각을 듣고 싶었습니다. 감사합니다.

저자: Joe Stevenson