The Journal of the Convergence on Culture Technology (문화기술의 융합)

The International Promotion Agency of Culture Technology (국제문화기술진흥원)
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A Study on DTS Data Modeling for MVDC Integrated Operation

MVDC 연계 운용을 위한 DTS 데이터 모델링에 관한 연구

  • 임채영 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링본부) ;
  • 박영수 (고등기술연구원 플랜트엔지니어링본부)
  • Received : 2024.09.24
  • Accepted : 2024.11.01
  • Published : 2024.11.30
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Abstract

The power industry is undergoing a rapid transformation with the adoption of smart grid standards, advanced communication infrastructure, and new technologies for distributed power. MVDC (Medium Voltage Direct Current) technology plays a vital role in promoting efficient energy transmission and reducing greenhouse gas emissions, necessitating a structured architecture for stable management. This paper implements services defined in IEC 61850 and IEC 62541, defining a Virtual Manufacturing Device (VMD) to objectify the DTS (Digital Twin System). The VMD abstracts essential functions for control and monitoring, which are realized in DTS to enhance capabilities. The objectified DTS data facilitates server-client data exchange. Additionally, the proposed DTS-MS communication protocol defines transmitted data in JSON for remote access, providing node functionality for MVDC testing environments. The paper analyzes reference models for Digital Twin, proposes an Ethernet-based DTS architecture using international standards, and verifies the real-time performance improvements of the proposed system through mathematical simulations.

전력 산업은 스마트그리드 표준체계의 도입과 분산전력 기술 등 신기술의 도입으로 인해 급격한 변화를 겪고 있다. 이 중 중전압 직류 기술은 에너지 효율 향상과 온실가스 감축에 중요한 역할을 하며, 이를 안정적으로 관리하기 위한 체계적인 아키텍처 구축이 필수적이다. 본 연구에서는 IEC 61850과 IEC 62541 표준에 정의된 서비스를 구현하고, DTS(Digital Twin System)의 객체화를 위한 VMD (Virtual Manufacturing Device)를 정의하였다. VMD는 제어 및 모니터링에 필요한 기능과 객체를 추상화 하기위해 구현되며, 이는 역량강화를 하기위한 DTS의 객체화로 반영된다. 운용을 위해 객체화된 DTS 데이터는 서버와 클라이언트 관계로 정보를 주고받게 된다. 객체화된 DTS 데이터는 서버와 클라이언트 간의 데이터 교환을 통해 운용되며, 제안된 DTS-MS 통신 프로토콜은 JSON 형식으로 정의되어 원격에서 데이터를 웹상에서 확인할 수 있게 한다. 이러한 시스템은 MVDC 시험평가망 구축 이후 DTS에서 Node 기능을 제공할 수 있도록 설계되었다. 본 논문은 MVDC 시스템의 연계 및 관리 운용을 위해 기존 디지털 트윈 참조 모델을 분석하고, 국제 표준 체계를 활용하여 이더넷 기반의 DTS 아키텍처를 위한 데이터 모델링을 제안하였다. 수학적 시뮬레이션을 통해 제안된 시스템이 실시간 운용에 미치는 영향을 분석하고, 성능 향상을 검증하였다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2024년도 정부(산업통상자원부)의 재원으로 한국에너지기술 평가원(KETEP)의 '차세대 AC/DC Hybrid 배전 네트워크 기술개발사업'으로 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다. (No. RS-2023-00281219)

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