IEC 61850, Part 5: 투자 보기
조 스티븐슨, 릴레이 뉴스레터 | 2024년 9월 25일

급증하는 수요, 증가하는 인버터 기반 재생 가능 에너지 통합, 끊임없는 사이버 공격, 그리고 압박을 받는 인프라 – 오늘날 미국의 전력 산업은 과거 한 세대 전과 유사한 압박을 겪고 있습니다.

현대화: 반복되는 주제

2000년대 초반도 꽤 들떠 있었습니다. 미국 전역에서 투자자 소유 전력 회사(IOU)는 90년대의 규제 완화 이후 인수 합병(M&A)으로 인해 자신을 재편성하고 재구성하는 과정에 있었습니다. IOU와 공공 전력 기관은 NERC 신뢰성 기준 집행의 영향도 받았습니다. 여기에 경험이 많은 직원들의 퇴직이 시작되었습니다.

전통적이고 느린 전력 산업에서 M&A, NERC, 퇴직은 비즈니스 환경을 단숨에 변화시키는 소행성이 떨어진 것과 같았습니다. 그 시대는 현대화 이니셔티브가 본격적으로 시작된 전환점을 의미합니다. 전력 회사들은 뒤처지지 않기 위해 자동화에 실질적인 투자를 쏟기 시작했습니다.

변전소 자동화는 본격적으로 시작되었습니다. 전체 전자기 릴레이 패널이 쓰레기통에 버려지고, 그 자리를 마이크로프로세서 기반의 대체 장치들이 빠르게 채워졌습니다. 컴퓨터화된 릴레이는 보호 엔지니어들이 장치가 제공하는 방대한 데이터를 분석하여 전력 시스템에 대한 정보를 추출하고 신속하게 결정을 내릴 수 있도록 변화를 가져왔습니다. 또한, 새로운 다기능 릴레이는 DNP3, Modbus 및 TCP/IP 프로토콜에 의해 가능해진 자동화된 통신의 성과로 디지털 신호를 교환했습니다. 필요한 프로토콜을 적용하는 것은 독점적 문제였으며, 한 제조업체의 플랫폼에 표준화된 경우에는 괜찮았지만(두 번째 제조업체를 백업 스킴으로 선택할 수는 있었습니다). IEC 61850(61850)을 적용하는 것은 변전소 자동화를 위한 공급업체 중립적 대안으로, 변전소 네트워크에서 다양한 제조 장치 간의 상호 운용성을 촉진합니다.

지금이 최적의 시간

이 특별한 5부작 “IEC 61850 살펴보기” 시리즈는 미국에서 61850이 현재 더 널리 채택되지 않는 이유를 묻기 위해 마련되었습니다. 전력 시설의 현대화와 전반적인 전기 인프라 확장이 충분히 빨리 이루어질 수 없는 시점에서 말입니다.

현재 인프라 업그레이드는 역사적으로 비싸고 복잡합니다. 61850 기반의 변전소 자동화를 구현하면 현장 시간을 크게 줄일 수 있으며, 이는 자원을 확보해 건설 및 유지보수 지연 문제를 더 빨리 해결할 수 있도록 도와줍니다. Intelligent Electronic Devices (IED)를 온라인으로 연결하는 Ethernet 연결은 기존 자동화 시스템의 장치 간 유선 종료보다 훨씬 간단하고 수가 적습니다. 61850 애플리케이션은 변전소 환경에 맞게 설정된 실험실에서 사전 커미셔닝될 수 있으므로, 현장 작업은 거의 플러그 앤 플레이 방식으로 진행될 수 있습니다.

또한, 61850 애플리케이션을 지원하는 기술은 원격 모니터링과 개입을 가능하게 합니다. 현장에서 절약된 시간과 일반적인 후방 효율성은 엄청난 절감 효과를 가져올 수 있으며, 더불어 61850을 기반으로 한 다중 송신 통신은 변전소를 더 지능적으로 만들고, 기업들이 미래의 업그레이드와 확장을 보다 쉽고 저렴하게 진행할 수 있는 위치에 놓이게 합니다.

그렇다면, 이유가 무엇인가요? 왜 기업들은 61850을 기반으로 한 고급 변전소 자동화를 피할까요? 그 표준 시리즈를 채택함으로써 얻을 수 있는 중대한 이점이 필요한 시점에서 말입니다.

미완의 사업

우선, 바쁜 운영에 현대화 이니셔티브를 통합하는 것은 까다롭습니다. 과도하게 약속된 공급업체의 납품, 자원 재배치, 예산 부족 등의 어떤 방해라도 진전을 위태롭게 만듭니다. 기술적 복잡성도 도움이 되지 않습니다.

변전소 자동화 패러다임을 변화시키는 것은 보호 및 제어(P&C)가 통합될수록 복잡해지는 intricacies에 부딪힙니다. 다양한 배경의 보호 엔지니어들은 각기 다른 철학과 방법을 가지고 있으며, 기술자와 릴레이 제조업체도 마찬가지입니다. 기존의 비표준 보호 시스템 설계, 테스트 방법론 및 새로운 개념은 변전소 네트워크에서 제대로 기능하는 가상 동등물로 전환하기가 어렵습니다. 이러한 이유들은 디지털 세계에서 P&C를 재엔지니어링하는 과정에서 끊임없는 중단을 초래합니다.

이러한 배경 속에서, 61850으로의 전환은 복잡성을 완화하거나 속도를 높이지 않을 가능성이 높으며, 오히려 한 세트의 복잡성을 다른 세트로 바꾸는 과정에서 별로 진전을 이루지 못할 수 있습니다.

심층 노력

하지만 61850이 자동화된 보호 및 제어에 적용되고 있다고 가정해 보겠습니다. 레거시 통합이 아닌 완전히 새로운 변전소에서 말입니다. 여전히 구현 노력에 영향을 미치는 특정 intricacies가 존재합니다. 전력 시스템 및 부하 특성, 개별 구성 요소의 기능 및 등급 등…이러한 변수와 다른 많은 것들이 시스템 설계에서 고려되어야 합니다.

61850은 마법이 아닙니다; 트릭이나 지름길이 없습니다. 엔지니어, 기술자, 네트워크 전문가 및 계약자, 컨설턴트, 공급업체 등 많은 노력이 표준 시리즈를 해석하고 작동 가능한 아키텍처의 부분과 조각을 배포하는 데 들어갑니다. 이러한 자원들은 P&C 이론, 변전소 네트워크, 그리고 61850 프로토콜을 지원하는 하드웨어 및 소프트웨어 시스템에 대한 이해가 필요합니다.

데이터를 이해하고 표준화된 프로세스와 절차를 활성화할 수 있는 사람들에게는 보너스 점수가 주어집니다. 61850은 물론 표준화를 촉진하지만, 일관된 IED 보호 및 구성 설정 개발과 버전 관리를 보장하는 프로세스를 형성하는 것은 어려울 수 있습니다. 디지털 세계에서 이러한 일관성의 부족은 매번 IED 설정, 문제 해결 및 일상적인 유지보수를 중단시킵니다.

61850 채택은 표준의 각 부분에서 효과적으로 협업하고, 이를 바탕으로 실제 애플리케이션을 배포할 수 있도록 훈련된 유능한 인력을 요구합니다. 인적 요소는 61850 채택의 성공 또는 실패에 기술적인 측면만큼이나 영향을 미칩니다. 기업들은 기존 직원들을 재교육할지 아니면 신규 직원을 채용할지의 기로에서 주저할 수 있습니다. 61850 구현 노력을 지원할 수 있는 적합한 인력을 찾는 것은 어떤 경로를 선택하든 도전이 될 수 있습니다.

신뢰의 문제

이제 필수 지식과 기술을 갖춘 직원이 배치되고, 표준화가 효과적으로 이루어지며, 네트워크 인프라가 준비되고, IED 및 기타 장비와 관련 소프트웨어 제품이 마련되었다고 가정해 보겠습니다. 그러나 여전히 61850에 관한 실패 지점이 발생할 수 있습니다.

61850 기반의 변전소 아키텍처는 네트워크 장치 간에 고속 알고리즘 대화 형태로 스트리밍되는 정밀하게 동기화되고 올바르게 구조화된 데이터 패킷에 의존합니다. 지연은 IED가 이러한 통신의 작업에서 처리하는 GOOSE 및 샘플링 값 패킷을 타격합니다. 타이밍 문제 외에도 다른 우려 사항이 존재합니다.

근무자들은 실제로, 그리고 비유적으로 사건 발생 후 역을 복구하는 과정에서 상호 운용성 문제, 네트워크 이상 및 시스템 오류를 추적하는 데 어둠 속에 있을 수 있습니다. 그들이 문제를 얼마나 잘 식별하고 해결할 수 있을까요? IED, 병합 장치, 네트워크 스위치 또는 케이블과 같은 다른 장비가 고장 나았는지 어떻게 판단할까요? 그들이 순간적으로 사용하는 IED 구성 파일이 올바른 것일까요?

큰 그림

고급 변전소 자동화는 미국 내 전력 시스템 현대화의 최신 라운드에서 중심적인 역할을 할 것입니다. 이 역할은 IEC 61850이 고안된 역할입니다. 수년간, 이 표준의 적용은 전 세계의 전력 회사 및 기타 전력 시스템 소유자에게 실질적인 이점을 가져왔습니다. 한편, 미국 시장에서는 산업에서 입증된 다양한 도구, 전문 교육 과정 및 경험이 풍부한 컨설팅 서비스가 출현했습니다.

오늘날, 미국 및 해외의 기업들은 IEC 61850 구현의 복잡한 문제를 탐색할 수 있도록 도와줄 상업적 자원을 충분히 보유하고 있습니다. 표준 모음의 일부 또는 전체를 채택하려고 하든, 파트너의 전문성을 활용하면 이러한 전례 없는 시기에 발생할 수 있는 문제를 해결할 수 있습니다.

지속적인 인력 기술 개발에 투자하고, 적절한 도구를 갖춘 실험실을 갖춘 물리적 작업 공간을 제공함으로써 부서 간 협업을 촉진할 수 있습니다. 한편으로, 인적 요소에서 발생하는 커뮤니케이션 및 정보 공유는 가상 요소에서 변전소 자동화 시스템이 그러하듯, 더 스마트하고 통합적이며 지속 가능한 운영으로 이어집니다. 궁극적으로 인적 자본의 우선순위를 정하는 것이 IEC 61850에 대한 투자에서 수익을 창출하는 단계를 안내할 것입니다.