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전기기사 전력공학 · 원방감시제어

Remote Monitoring & Control (SCADA)

원방 감시 제어(SCADA)는 멀리 떨어진 변전소의 차단기 · 단로기 상태와 전압 · 전류를 급전소에서 보고, 필요하면 원격으로 조작하는 체계다. 현장의 신호는 상태(DI) · 제어(DO) · 계측(AI) · 설정(AO) 네 가지로 나뉘고, 변전소의 RTU · IED 가 이를 IEC 61850 · DNP3 같은 프로토콜로 주고받는다. 무인 변전소 운용과 배전 자동화(FDIR)가 이 체계 위에서 돌아가요. 신호 버튼을 누르면 네 가지 신호의 파형과 쓰임이 바뀌고, 위 그림에는 급전소에서 현장 기기까지의 계층을 그렸어요.

원방 감시 제어(SCADA)

🖥️ 수백 km 떨어진 변전소를 한 방에서 제어
①Supervisory Control And Data Acquisition 의 줄임말이다
②급전소에서 여러 변전소의 CB · DS 를 원격으로 조작하고 전압 · 전류를 감시한다
③변전소를 무인으로 운전할 수 있어 인건비가 줄고 고장 대응이 빨라져요
🏗️ SCADA 계층 구조
①EMS(급전소) → RTU · IED(변전소) → 현장 기기의 세 계층이다
②위로는 AI(계측) · DI(상태) 데이터를 모은다
③아래로는 AO(설정) · DO(제어) 명령을 내려보내요

원격 신호 네 가지

📡 네 가지 신호
①DI(Digital Input): CB 투입 · 차단 상태, 보호 계전기 동작 여부
②DO(Digital Output): 원격 투입 · 차단 명령(ON/OFF 펄스)
③AI(Analog Input): 전압 · 전류 · 전력 · 역률의 연속 계측
④AO(Analog Output): 탭 위치 · 무효 전력 목표값 같은 원격 설정

전력 계통 통신 프로토콜

IEC 61850
변전소 자동화 국제 표준: 이더넷 기반
GOOSE 는 빠른 이벤트 전송, MMS 는 데이터 교환에 쓰며, 요즘 변전소의 표준이다.
DNP3
Distributed Network Protocol: 북미 전력 · 수도 설비에서 널리 쓰는 SCADA 표준
직렬 통신에서 출발했고 오류 검출이 강해, 전통적인 SCADA 에 많이 쓴다.
Modbus
산업용 직렬 통신: RTU · ASCII 방식
마스터-슬레이브 구조가 단순해 작은 설비에 알맞아요.
📶 통신 매체
①광섬유: 빠르고 멀리 가며 전자기 간섭이 없어 주요 계통의 표준이다
②전력선 통신(PLC): 전력선에 통신 신호를 얹어 보내 따로 통신선을 깔 필요가 없다
③마이크로웨이브: 산악 지형의 변전소에 쓰며, 중계소가 필요해요

EMS 주요 기능

상태 추정(SE)
계측값으로 계통 전체의 상태를 추정
잘못된 계측값을 찾아 보정하는 일도 포함한다.
최적 조류 계산(OPF)
발전 비용 최소 + 계통 제약 만족
경제 급전(ELD)을 넓힌 계산이다.
고장 탐지 · 격리 · 복구(FDIR)
고장 구간 자동 격리 → 건전 구간 자동 복구
배전 자동화 시스템의 핵심 기능이다.
부하 예측(Load Forecast)
시간대 · 기상 · 계절별 수요 예측
발전 계획과 예비력 산정의 바탕이에요.

시험 포인트

SCADA 네 신호
DI · DO(디지털) / AI · AO(아날로그)
DI · AI 는 위로 수집, DO · AO 는 아래로 제어
IEC 61850
변전소 자동화 국제 표준(이더넷)
GOOSE: 빠른 이벤트 메시지
RTU 역할
현장 신호 ↔ 통신 변환 장치
Remote Terminal Unit
전력선 통신(PLC)
전력선에 고주파 통신 신호를 얹음
따로 통신선 없이 쓸 수 있음
🎯 시험 포인트
①DI 는 상태 감시(차단기 ON/OFF), DO 는 원격 제어(트립 · 투입 명령)다
②AI 는 전압 · 전류의 연속 계측, AO 는 탭 · 설정값의 원격 변경이다
③IEC 61850 은 변전소 자동화 국제 표준이고, GOOSE 로 빠른 이벤트를 주고받는다
④RTU 는 현장 기기와 급전소 사이의 통신 인터페이스 장치다
⑤FDIR 은 고장 구간을 자동으로 격리하고 건전 구간을 되살리는 배전 자동화의 핵심 기능이에요
📝 대표 기출 유형
①[기출유형] SCADA 의 네 가지 신호 종류와 역할을 설명하시오. (답: DI = 디지털 입력(상태 감시), DO = 디지털 출력(원격 제어), AI = 아날로그 입력(계측), AO = 아날로그 출력(설정 변경))
②[기출유형] IEC 61850 표준에서 GOOSE 메시지의 역할은? (답: 변전소 안의 보호 · 제어 장치 사이에 빠른 이벤트를 ms 단위로 전송한다)
③[기출유형] 배전 자동화의 핵심 기능인 FDIR 을 설명하시오. (답: Fault Detection, Isolation and Restoration. 고장 검출 → 고장 구간 격리 → 건전 구간 자동 복구)
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전압조정
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개폐기

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