Journal of IKEEE (전기전자학회논문지)

Institute of Korean Electrical and Electronics Engineers (한국전기전자학회)
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Precision time sync. HW/SW platform for power system protection

전력시스템 보호를 위한 정밀 시각 동기 적용 HW/SW 플랫폼 기술

  • Nam, Kyung-Deok (Dept. of Electr. and Electronics Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Son, Kyu-Jung (Dept. of Electr. and Electronics Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Chang, Tae-Gyu (Dept. of Electr. and Electronics Engineering, Chung-Ang University) ;
  • Kang, Sang-Hee (Dept. of Electr. Engineering, Myung-Ji University)
  • Received : 2018.12.06
  • Accepted : 2018.12.24
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

This paper presented future power system protection technologies through the HW/SW integration platform with IEC 61850 and IEEE c37.238 standards. To determine the implementation performance of the integrated platform, an example of EVM (Evaluation Module) was constructed to satisfy the standards. The platform has been identified as a future power system integrated IED(Intelligent Electronic Device) HW/SW technology that meets the level of error required by the time sync standard and the level of delay required by protecting the power system.

본 논문에서는 IEC 61850 및 IEEE c37.238 표준 기반 정밀 시각 동기 적용 HW/SW 통합 플랫폼을 통한 미래 전력시스템 보호 기술을 제시하였다. 제시한 통합 플랫폼의 구현 성능을 확인하기 위해 표준에서 요구하는 시각 동기의 정밀성과 지연 시간을 만족하도록 하는 EVM(Evaluation Module) 예제를 구성하였다. 이를 실제 EVM과 네트워크 스위치로 이루어진 형태로 구현하여 동작 시험을 수행하였고, 본 논문에서 제시한 플랫폼이 시각 동기 표준에서 요구하는 수준의 시각 동기 오차와 전력시스템 보호에서 요구하는 수준의 지연 시간을 만족하는 미래 전력시스템 통합 IED(Intelligent Electronic Device) HW/SW 기술임을 확인하였다.

Keywords

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Fig. 1. Full schematic of the IEC 61850 IED Integrated HW/SW Platform based EVM. 그림 1. EVM 기반 IEC 61850 IED 통합 HW/SW 플랫폼의 전체 구조도

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Fig. 2. HW Timestamping Concept Diagram for Precision Time Synchronization of IEC 61850 Based IED. 그림 2. IEC 61850 기반 IED의 정밀 시각 동기를 위한 HW Timestamping 개념도

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Fig. 3. The Function Block Diagram for Integrated IED Software with IEC 61850. 그림 3. IEC 61850 통합 IED 소프트웨어 기능 블록도

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Fig. 5. Network-based IEC 61850 packet transmission and current differential-based fault detection/position tracking algorithm behavior flow diagram for Master, Slave IED. 그림 5. 본 연구에서 제안하는 네트워크 기반 IEC 61850 패킷 송수신 동작 및 전류 차동 기반 고장 탐지/위치추적 알고리즘 수행 Master, Slave IED의 동작 flow diagram

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Fig. 4. Function Concept Diagram of Precision Time Sync. Algorithm in IEEE c37.238. 그림 4. IEEE c37.238 정밀 시각 동기 알고리즘 동작 개념도

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Fig. 6. Examples of IEC 61850 based co-protection system implementation and operational test environment implementation with precision time synchronization. 그림 6. 정밀 시각동기 적용 IEC 61850 기반 협조 보호 시스템 구현 및 동작 시험 환경 구현 예시

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Fig. 7. Results of operational testing of the IEC 61850 based cooperative protection system. 그림 7. IEC 61850 기반 협조 보호 시스템의 동작 시험 결과

Table 1. Integrated platform software features based on IED specific roles. 표 1. IED별 역할에 따른 통합 플랫폼 소프트웨어 기능

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Table 2. EVM information for IEC 61850 based HW platform design with precision time synchronization used in this study 표 2. 본 논문에서 사용한 정밀 시각 동기 적용 IEC 61850 기반 IED HW 플랫폼 설계용 Multi-core DSP 및 ARM 코어가 내장된 EVM 정보

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Table 3. Comparison of the average of calibration variables by precision time synchronization mode 표 3. 정밀 시각 동기 모드에 따른 시각 보정 관련 변수의 평균값 비교

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