한국전력공사(www.kepco.co.kr)
스마트형 배전센터 설계자 황광수
(現KEPCO 강남지점 팀장)
(02)2105-8290 / hwangksu@kepco.co.kr

스마트형 배전센터 구성 및 특징

1. 배전센터 구성
배전센터는 크게 Control Room, 콘솔데스크, Briefing Room, 기타 부대시설로 구성되어 있다(<그림 1> 참조).
Control Room에는 계통 상황을 종합 감시하며 계통 운영의 직접적인 역할을 지원하는 1개의 Main 화면과 6개의 보조화면으로 구성된 지능형 Multi-Screen이 구현되어 있다.
콘솔데스크에서는 지능형 Multi-Screen에 제공된 화면을 편리하게 모니터로 확인할 수 있으며, 지령 조작 동선을 감안한 인체공학적 설계로 배전센터 근무자가 업무에 충실도를 가질 수 있도록 배려됐다.
Briefing Room은 Control Room 뒤편에 위치해 있다.
이곳에서는 미라클 스크린과 전자브리핑 시스템이 갖춰져 있어 비상재해 발생 시 종합상황실로도 이용할 수 있으며, 국내외 방문객들의 견학에도 용이하도록 설계되어 있다.

2. 지능형 Multi-Screen
전력 기술에 각종 시스템과 정보 통신 기술이 융합된 스마트형 배전센터에서 핵심 역할을 담당하는 지능형 Multi-Screen(DLP 큐브)은 기존의 개별 시스템(DAS, NDIS 등)이 한 화면에 통합 구현되어 있다.

 

각종 배전 정보의 동시 파악이 가능할 뿐 아니라 기상 정보, 작업 차량 위치 파악을 지원해 배전계통운영을 시각적, 입체적으로 할 수 있다.
배전자동화 시스템의 데이터를 기반으로 한 고압회로도와 연동해 전력설비의 위치가 자동으로 파악되고, 개폐기의 상태 변화가 실시간으로 반영되며, 이에 대한 배전계통망 운전 정보도 종합적으로 나열된다. 또 고장이 발생하면 고장 발생선로를 자동으로 표시하며, 고장 구간을 음성으로 안내한다.
배전선로의 신설이나 변경, 철거 등이 있을 경우에도 배전자동화 DB와 지능형 Multi-Screen의 해당 고압 회로도가 동시에 연동되므로 별도의 후속작업이나 오류 가능성이 배제된다. 이와 같이 상황감시 및 복구를 위한 제어요소가 한 화면 안에서 이루어지므로 보수작업 실행시간을 단축하게 됨은 물론, 정전시간을 최소한으로 단축시킬 수 있다.
특히 스마트형 강남 배전센터는 강남, 서초지역 16개 변전소 300개 선로와 강동, 송파지역 7개 변전소 150개 선로 등 종합 23개 변전소 450개 배선선로를 총괄 지휘해 58만 호의 고객에게 고품질의 전력 공급을 담당하는 중요한 역할을 차질 없이 수행하고 있다.

 

3. Main 화면
Main 화면은 Multi-Screen의 중앙에 배치되어 있으며, 배전센터 근무자가 배전계통 감시 및 개폐기 운영에 필요한 핵심 정보인 배전선로, 개폐기 등을 나타내고 있다. 변전소를 중심으로 빨간색 사각형은 선로명을, 노란색 점선은 지중선로를, 파란색 실선은 가공선로를 표시한다.

 

동그랗게 원으로 표시된 것은 배전센터에서 원격으로 조작이 가능한 자동형 개폐기를, 사각형은 현장에서 조작이 가능한 수동형 개폐기를 나타낸다.
자동형 개폐기와 수동형 개폐기를 지역 여건 및 부하 밀집도에 따라 적정하게 배분 설치함으로써 임의의 한 지점에 고장이 발생하더라도 고장 구간만 분리, 현장에 출동하지 않고도 신속하게 건전 구간을 송전할 수 있다. 특히 교통이 혼잡한 도심지역이나 이동에 장시간이 걸리는 도서, 오지지역 등에서 정전시간을 획기적으로 줄일 수 있다.
강남 배전센터의 경우, 23개 변전소 450개 선로를 한 화면에 표현하면 TV 회로보다 더 복잡하게 실타래처럼 엉켜 있지만 조작 운용이 용이하도록 화면상에서 자유롭게 확대, 축소가 가능하다. 또 고장이 발생하면 고장 발생을 알리는 멘트와 함께 고장 발생 지점을 중심으로 고장 발생선로와 연계선로가 팝업창으로 화면 중앙에 뜨게 된다. 따라서 배전센터 근무자들은 고장 지점을 별도로 찾을 필요없이 팝업창에 나타난 고장 개소 및 고장선로를 대상으로 자동화 개폐기의 원격 조작을 통해 신속하게 분리 송전 작업을 할 수 있다.

 

4. 보조화면 A(Main 화면 우측)
보조화면 중 Main 화면의 우측 상단에는 배전자동화 시스템 바탕의 '배전선로 운전 정보 제어창'이 있다. 이 화면에는 배전자동화 시스템의 단선도가 전개되어 있으며, 변전소에서 인출되는 각 배전선로별 운전 상태에 대한 상세 정보를 제공한다. 평상 시에는 선로의 부하전류, 자동화 개폐기의 투입 및 개방, 통신 상태 등의 정보를 제공하며, 정전 발생 시에는 해당 선로의 정전 구간과 발생 개소 등을 표시해 신속한 정전 복구가 가능하도록 지원한다(<그림 3-⒜> 참조).
우측 가운데 있는 보조화면 역시 배전자동화 시스템 바탕의 '개폐기 운전 정보 제어창(NZed)'으로 선로의 전압, 전류 상태를 실시간으로 나타낼 뿐만 아니라 배전선로에 부착되어 있는 각종 개폐기의 운전 상태를 24시간 실시간으로 제공해 준다(<그림 3-⒝> 참조).
우측하단은변전소원방감시제어시스템(SCADA)바탕의 '변전소 운전 정보 시스템'으로, 변전소에 연결된 송변전 전원측의 부하전류 상태 및 차단기의 ON/OFF 상태와 선로에 공급되는 전류 정보 등을 배전선로 단위로 제공한다(<그림 3-⒞> 참조).
특히 배전선로, 개폐기, 변전소 제어창은 배전자동화 시스템(DAS)과 원방 감시 제어 시스템(SCADA)의 SLS(SCADA Link System)로 부터 송신된 데이터를 DAS의 연계용 Gateway 서버에 설치된 서비스 프로그램(Bridge Gateway Service)을 통해 연동함으로써 실시간 데이터 확인이 용이하도록 지원한다(<그림 4> 참조). 뿐만 아니라 배전자동화 시스템에서 실시간으로 파악되는 배전선로 부하 현황은 '부하 현황 모니터링 프로그램'을 통해 보조화면(DLP)에서 실행되기 때문에 배전센터 근무자는 과부하선로에 대해 즉각적인 조치를 취할 수 있다(<그림 5> 참조).

5. 보조화면 B(Main 화면 좌측)
좌측 하단에는 24시간 화상 감시 시스템이 구축되어 있다(<그림 6> 참조). 그동안 KEPCO가 실시한 차량 또는 도보를 이용한 고전적 방식의 순시점검으로는 고장 발생 위험 요소에 대한 사전 대처에 한계가 있었고, 고장 발생 시에는 고장 발생 현장을 선(先) 답사한 후 필요 장비가 출동함으로써 복구지연의 소지와 정확한 고장 원인 규명에도 어려운 점이 있었다.
이러한 문제점을 보완하기 위해 차량 충돌 우려 개소, 조류둥지 설치 빈발 개소, 화재가 우려되는 전력구 등 중요 개소(Weak Point)에 현장에 출동하지 않고도 배전센터에서 상시 감시가 가능한 고정식 CCTV를 설치해 24시간 현장을 원격 감시(Live eye Remote)하는 '배전선로 감시 시스템'을 구축했다. 이 카메라는 최고 20배까지 Zoom In/Out이 가능하고, 상하 190도, 좌우 360도까지 회전이 가능하므로 카메라 한 대로 주변 설비도 동시에 감시할 수 있어 고장 요인의 사전 예방과 설비 운전의 신뢰도 향상에 기여할 수 있다.

 

한편, 기동 보수차량에는 이동식 CCTV를 설치해 고장 현장의 상황을 신속하게 파악하고, 고장 복구 시 현장 보수직원과 배전센터 근무자 간에 원활한 소통을 지원하는 '작업 현장 중계 시스템'이 구축되어 있다. 이를 통해 배전센터에서는 배전선로 고장복구 현장 상황을 실시간으로 모니터링 할 수 있어 작업 현장 상황을 정확하게 예측할 수 있다. 또한 고장 복구 상황 및 예정 복구시간을 고압 고객에게도 안내할 수 있으며, 작업 완료 후 개폐기 원격 조작 시 배전센터 근무자가 느끼는 심적부담을 최소화 할 수 있다.
뿐만 아니라 현재 배전전력구의 재난 방지와 재해 초동대응을 위해 추진 중인 '배전 전력구 감시 시스템(<그림 7> 참조)'이 구축된다면 화상 감시 시스템의 역할은 더욱 커질 것으로 보인다.
좌측 중앙에는 미 해군 기상센터와 한국, 일본 기상청의 기상 정보, 뉴스를 제공하는 기상/뉴스창이 있다. 배전센터 근무자는 배전설비에 영향을 줄 수 있는 태풍, 지진 등 재해 재난에 관한 정보를 사전에 입수 · 분석할 수 있어 재난 발생 시 한걸음 앞서 신속한 대처가 가능하다(<그림 8> 참조).

 

좌측 상단에는 Main 화면과 연계된 신배전 정보시스템(NDIS), 신고객 정보 시스템(NCIS)이 배치되어 있다. KEPCO에서는 전력설비의 효율적인 관리를 위해 일찍이 배전분야에 GIS를 도입해 NDIS를 전국에 걸쳐 구축했다. 이것은 배전설계, 배전공사 관리, 계통 분석 및 설비 운영, 배전설비 DB 구축 시스템을 지원하는 시스템으로, 전국 820만 본전주와 200만 대의 개폐기 및 변압기, 10만㎞의 전선 등 전국을 거미줄처럼 엮은 방대한 배전설비의 상세 정보와 이력을 관리하고 있다. 한편, NCIS는 전국 1,800만 고객의 전기사용 신청에서부터 전기사용, 계기 검침, 전기요금 계산 청구 및 각종 수납업무 등 일련의 과정을 통합 관리하고 있다. 이처럼 NDIS & NCIS는 전력설비와 고객 정보를 종합적으로 관리하는 정보 시스템으로 메머드급 데이터베이스이다(<그림 9> 참조).

 

특히 신배전 정보 시스템(NDIS)은 선로 운전을 물리적으로 뒷받침하는 현장 배전설비의 기계적 상태에 대한 지속적인 선로 순시, 점검, 측정 활동을 통해 변압기, 개폐기, 접지봉 등 각종 기기를 적절히 보수해 고장을 사전에 예방하는 업무를 지원한다.
이 시스템에 내장되어 있는 전주 등의 설비를 조회하면 다양한 설비 사진은 물론, 점검 일자별로 점검이력사항을 조회할 수 있으며, 고객 정보사항을 조회하면 고객의 월별 전기사용량, 민원처리사항 등 고객 관련 각종 정보를 상세하게 확인할 수 있도록 구성되어 있다. 현재는 외부 침입이 불가하도록 다중 방호벽으로 차단되어 있으나 이러한 문제가 해결되고 여건이 성숙해지면 언제든지 전력 공급자와 고객 간의 양방향 정보 교환이 가능하다.
또한 이 시스템에 구축된 전국 820만 본 전주의 번호찰 정보는 위급상황 발생시 119 구조요청을 하는 데 요긴하게 활용되고 있다. 오 · 벽지에서 조난을 당하는 등 위급 상황이 발생할 때 가장 가까운 전주에 표시된 전주번호를 119에 알려주면 이 시스템에 구축된 배전설비의 좌표 위치 및 배전 DB 자료를 활용해 위치 추적이 가능하므로 신속하게 소방방재청의 긴급 구조 활동을 제공받을 수 있다(<그림 10> 참조).

 

한편, 이 시스템에는 배전 보수차량의 위치 추적이 가능한 신기동 보수 시스템이 내장되어 있다(<그림 11> 참조). NDIS상의 작업 지시를 기동 보수차량의 단말장치(MDT)에 전송해 작업자가 고장점까지 신속하게 도착하도록 지원하며, MDT로부터 차량 위치 정보를 받아 배전 보수차량의 이동경로를 NDIS의 MMI(Multi-Media Interface) 화면에 표시해 주는 시스템이다. GPS와 무선통신 기술이 활용됐으며, 배전설비를 중심으로 배전 보수차량의 이동을 파악하고, 이를 NDIS상의 GIS 도면에 표시함으로써 신속, 정확한 지령을 하도록 도와준다.
뿐만 아니라 이 시스템은 변압기 무선부하 시스템과 연동해 동작한다. 변압기가 과부하 되거나 정전이 발생하면 배전센터 보조화면과 담당자 PC, 휴대폰으로 알람이 실시간으로 통보되며, 이때 해당 사업소 관계자(계통운영부서, 배전운영실 등)가 전송알람을 마우스로 클릭하면 해당 변압기의 명세와 과부하 현황을 즉시 확인할 수 있다. 앞으로 정전 및 작업 현황, 배전선로 부하 현황 모니터링 시스템, 변압기 무선부하 감시 시스템 등 계통운영 관련 시스템을 패키지로 구성하면 시스템 구축 효과는 더욱 커질 것이다.

 

<Energy News>