2. 최대전력 제어장치 구축

2008. 01. 21.

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최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축

2. 최대전력 제어장치 구축



1. 프로젝트 : 최대전력 제어시스템 구축

2. 계약업체 : ㈜ 나라컨트롤

3. 계약기간 : 2007 년 12 월 28 일 ~ 2008 년 06 월 25 일

4. 과업목적 1) 1~4 호선 변전소의 최대전력을 관리하여 전력요금을 절약하기 위한 최대전력 제어시스템 구축 2) 합리적인 시공과 시스템운영에 안정성 확보

5. 과업대상 1) 종합관제센터 2) 변전소 : 1~4 호선 (39 개 변전소 ) 3) 역 사 : 1~4 호선 (60 개 역사 )

1. 프로젝트 : 최대전력 제어시스템 구축

2. 계약업체 : ㈜ 나라컨트롤

3. 계약기간 : 2007 년 12 월 28 일 ~ 2008 년 06 월 25 일

4. 과업목적 1) 1~4 호선 변전소의 최대전력을 관리하여 전력요금을 절약하기 위한 최대전력 제어시스템 구축 2) 합리적인 시공과 시스템운영에 안정성 확보

5. 과업대상 1) 종합관제센터 2) 변전소 : 1~4 호선 (39 개 변전소 ) 3) 역 사 : 1~4 호선 (60 개 역사 )

통합관제시스템통합관제시스템시스템 기능

시스템 설계 시스템 표준화

결함허용 (Fault Tolerant) 고신뢰 시스템

무중단 백업시스템

경보제어 , 사건기록 , 운전기록 스케줄링 경향분석 시스템간 정보공유 및 동기화

2-1. 최대전력 제어장치 구축개요



성능이 보장된 시스템 적용으로 신뢰성 확보

체계적인 운영기술교육 및 유지보수를 통한 운영관리비용 최소화

신뢰성 / 경제성

설비관제 확대에 따른 장비의 확장성 및 프로그램의 기능 확장 고려

통합서버 시스템 및 통신선로의 이중화 구성을 통한 안전성 확보

확장성 / 안전성

효율적인 운영 및 연동 시나리오 구축을 통한 장비 운영의 효율성 증대

표준화된 개방형 통신방식 (BACNet,KSX6909,Lonworks, Modbus/TCP 등 ) 지원 시스템 선정으로 확장에 대비

효율성 / 유연성

- 24 시간 중단 없는 지하철 설비 관제-효율적인 전력사용을 통한 비용절감

- 향후 설비관제 시스템 대비

2-2. 시스템 구축방향



최대전력제어 흐름도한전 순화변전소

최대전력제어장치

시청역변전소

1

26

35 4 35 4 35 4

관제단말 PC

시 청 역서 울 역 종 각 역

2-3. 시스템 구성 흐름도

1

2

최대전력제어장치 설치 지하철 수전변전소

최대전력 목표치 이하시

제어신호 정상화

3

4

5

6

역사 전력설비 부하제어 2 단계 ( 냉방기 ,1 단계포함 )

역사 전력설비 부하제어 1 단계 ( 환기 , 송풍기 )

역사 전력설비 부하제어 3 단계 ( 냉방기 , 송풍기 .1,2 단계포

함 )

최대전력 목표치 초과시 부하제어신호 발송


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축2-4. 수요전력 예상 시나리오

임의설정(00kw)

15( 분 )

1 단계제어

3 단계제어

1 단계제어

1 단계 제어

본선용환기선풍기

승강장선로부 배기

승강장선로부 급기

2 단계 제어

냉동기 /냉각탑

냉각탑 환기실송풍기

3 단계 제어

기능실송풍기

공조기 냉방기

수요전력 Graph수요전력 Graph

목표 전력량

실제 전력량

2 단계제어

복귀

복귀



DDC 역사 PLC 역사

본사 기계설비팀 본사 기계설비팀 동작역 설비관제 동작역 설비관제 (1,2,3,4(1,2,3,4 호선호선 ))

Switch Switch

본 사 전 력 기 계 실 본 사 전 력 기 계 실 (( 통합서버통합서버 ))

BACK UPBACK UP시스템시스템

PRT(PRT( 경보용경보용 ))

PRT(PRT( 보고용보고용 ))

MAINMAIN시스템시스템

22 호선 콘솔호선 콘솔

Switch Switch Switch Switch

광 전송로 광 전송로 (Gigabit ETHERNET)(Gigabit ETHERNET)

33 호선 콘솔호선 콘솔 44 호선 콘솔호선 콘솔 설비팀 콘솔설비팀 콘솔

2-5. 전체 시스템 구성도

Switch Switch

11 호선 콘솔호선 콘솔

LOCAL 역사

Switch

UPSUPS

광단자

광단자함

광단자함

화재수신반

I/F

통신기계실 통신기계실

역무실역무실

환기실환기실 A,BA,B

Switch

부하설비부하설비

부하설비 냉동기 제어반

본선환기실본선환기실

MCC

MCC

CGU

PLC

Switch

광단자

광단자함

광단자함


역무실역무실


Switch

부하설비


PLC

부하설비


MCC PLC

CGU

DDC

Switch

광단자

광단자함

광단자함


역무실역무실


Switch

부하설비


부하설비 MCC

DDC

DDC


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축2-6. 통합 시스템 기능

통합 시스템 기능 ( 본사전력기계실 통합서버 )통합 시스템 기능 ( 본사전력기계실 통합서버 )

구성 및 동작 원리

•MAIN 서버 이상 발생시 BACK UP 서버에서 제어기능을 이관하여 서비스 수행

•MAIN 서버와 BACK UP 서버 상호간 백업 지원•24 시간 365 일 무중단 통합 시스템 운영•연동 프로세서에 의한 안정성 확보•주요 데이터를 BACK UP 서버와 공유하여 운영

無 중단 시스템의 기능

無 중단 시스템

시스템의 안정성을 보장하기 위해 무 중단 시스템을 적용하므로 중단 없는 서비스를 제공한다 . 다음과 같은 무 중단 시스템이 가져야 할 사항을 분석하여 서울 메트로에 적용함

시스템의 안정성을 보장하기 위해 무 중단 시스템을 적용하므로 중단 없는 서비스를 제공한다 . 다음과 같은 무 중단 시스템이 가져야 할 사항을 분석하여 서울 메트로에 적용함

MAIN 서버 BACK UP 서버

상호 백업

서비스재가동 각 호선별 및 설비관련 정보를 수집 , 저장하는

시스템으로 수집된 정보를 각 호선별로 관리하며 , 해당 관제단말에서 모니터링 및 제어가 가능하도록 구성한다 .

유지보수관련 단말과 서울메트로 1,2,3,4 호선의 동작 설비 관제실 및 기계설비팀 유지보수 단말에 운영상황 및 제어가 가능하여야 한다 .

통합서버는 이중계로 구성하여 동작중인 시스템에 장애가 발생하면 대기중인 시스템으로 즉시 제어권이 이관되어 운영상의 단절이 없도록 하여야 한다 .

각 호선별 및 설비관련 정보를 수집 , 저장하는 시스템으로 수집된 정보를 각 호선별로 관리하며 , 해당 관제단말에서 모니터링 및 제어가 가능하도록 구성한다 .

유지보수관련 단말과 서울메트로 1,2,3,4 호선의 동작 설비 관제실 및 기계설비팀 유지보수 단말에 운영상황 및 제어가 가능하여야 한다 .

통합서버는 이중계로 구성하여 동작중인 시스템에 장애가 발생하면 대기중인 시스템으로 즉시 제어권이 이관되어 운영상의 단절이 없도록 하여야 한다 .

LOCAL 역사

(19 개 역사 )

PLC 역사

(19 개 역사 )

DDC 역사

(22 개 역사 )

- 총 60 개 역사 -



운영 방안

2-7. 통합 시스템 운영방안

통합 시스템 기능 ( 본사전력기계실 통합서버 )통합 시스템 기능 ( 본사전력기계실 통합서버 )

도입 효과

•지하철 1~4 호선 60 개 역사에 대한 전력 및 설비 자동제어 통합 감시 및 제어•통합 감시 제어를 통한 에너지 효율 극대화 추구•비상시 담당자에게 경보 메시지 전송서비스

운영 방안

지하철 1~4 호선 60 개 역사 제어 및 감시

본사전력기계실 서버 (2Sets)

본사기계설비팀

콘솔 (1Set)

동작역 설비관제

콘솔 (4Sets)

Local 역사 : 19 개 역사PLC 역사 : 19 개 역사DDC 역사 : 22 개 역사

경보전송


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축2-8. 관제 Client 단말

관제 Client 단말 ( 동작 설비관제실 관제단말 )관제 Client 단말 ( 동작 설비관제실 관제단말 )

관제 Client 단말의 기능

1,2,3,4 호선의 동작역 설비관제실에 설치

각 호선별 관련 정보를 표시 및 제어를 수행하여

운영상황을 종합관리 할 수 있도록 하는 장비

각 호선별 전체 상태 , 특정 설비 상세 상태표시 ,

장애이력 등 다양한 정보의 표시가 가능하도록 구성

DDC 의 감시 및 프로그래밍 기능을 수행

감시는 경보 , 리포팅 , 그래픽 구현 , 자료장기간저장 ,

자동 자료 선택 및 스케줄 설정 , 데이터 베이스로부터의

제어 관제점 데이터를 추가하거나 삭제하는 것이 용이

모든 정보는 그래픽과 텍스트 상태로 표시가 가능

1,2,3,4 호선의 동작역 설비관제실에 설치

각 호선별 관련 정보를 표시 및 제어를 수행하여

운영상황을 종합관리 할 수 있도록 하는 장비

각 호선별 전체 상태 , 특정 설비 상세 상태표시 ,

장애이력 등 다양한 정보의 표시가 가능하도록 구성

DDC 의 감시 및 프로그래밍 기능을 수행

감시는 경보 , 리포팅 , 그래픽 구현 , 자료장기간저장 ,

자동 자료 선택 및 스케줄 설정 , 데이터 베이스로부터의

제어 관제점 데이터를 추가하거나 삭제하는 것이 용이

모든 정보는 그래픽과 텍스트 상태로 표시가 가능

관제 Client 단말의 운영 화면

지하철 1~4 호선 60 개 역사 제어 및 감시



3. 역사별 시스템 구성



LOCAL LOCAL 제어역사 – 환기실제어역사 – 환기실 (A,B)(A,B)

LOCAL 역사 제어LOCAL 역사 제어

3-1. LOCAL 역사 시스템 구성도

광 전송로광 전송로

Switch

UPSUPS

광단자

광단자함

광단자함

화재수신반

I/F



본사기계설비팀

콘솔 (1Set)

동작역 설비관제

콘솔 (4Sets)

경보전송

역무실역무실


Switch

부하설비

• 수동 조작판넬 철거

• 아난시에이터 신규설치 (Local 감시 / 제어 )

• 아난시에이터 내부에 DDC 및 CGU 설치

• UPS 를 신설하여 역무실 전원공급

• 화재수신반 , 본선환기설비 등 제어접점 연결

LOCAL LOCAL 제어역사 제어역사 - - 역무관리실역무관리실

• 환기 및 냉방 설비등 부하설비 제어접점 연결

• 냉동기 설치 역사에서만 냉동기제어반 감시 및 제어

부하설비


본선환기실본선환기실 LOCAL LOCAL 제어역사 – 본선환기실제어역사 – 본선환기실

• 본선환기설비 제어접점 연결

MCC

MCC



냉동기 미설치역사냉동기 미설치역사

3-1. LOCAL 역사 시스템 구성도

역무실에 설치된 수동 조작판넬 철거

철거된 판넬에서 I/O 접점 인터페이스철거

공사 Scope

아난시에이터 설치

DDC 및 CGU( 통신게이트 장비 설치 )설치

기존 Local 판넬의 기 설치된 배선 사용

화재수신반 접점 인터페이스 (Zone 별 접점은

소방업체에서 제공 )

본선 환기설비 및 기존 판넬의 접점 인터페이스

CGU( 통신게이트 장비 ) 를 통한 종합사령실과

인터페이스

통신

UPS 를 설치하여 안정적인 전원공급전원

역무실

UPS

Power제공

화재수신반

수동조작판넬 ( 철거 )

I/O 접점 연결

I/F

ANN’(CGU, DDC 내장 )

광통신망 연결 (Ethernet)

환기실 A,B

MCC

휀 / 펌프

본선 환기실

MCC

휀


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축3-2. PLC 역사 시스템 구성도

PLC PLC 제어역사 – 환기실제어역사 – 환기실 (A,B)(A,B)

PLC 역사 제어PLC 역사 제어

• 통신게이트웨이 (CGU) 신규설치

• 기 설치된 PLC 와 Modbus 로 통신 인터페이스

• 기 설치된 PLC 프로그램 업그레이드

• 환기실에 설치된 부하설비 제어정보 송수신

PLC PLC 제어역사 제어역사 - - 역무관리실역무관리실

• 기 설치된 PLC 의 I/O 를 확장하여 운영

• 환기 및 냉방 설비등 부하설비 제어접점 연결

• 냉동기 설치 역사에서만 냉동기제어반 감시 및 제어

PLC


Switch

광단자

광단자함

광단자함



본사기계설비팀콘솔 (1Set)

동작역 설비관제콘솔 (4Sets)

경보전송

역무실역무실


Switch




PLC

MCC

CGU

PLC

LOCAL LOCAL 제어역사 – 본선환기실제어역사 – 본선환기실

• 본선환기설비 제어정보 송수신


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축3-3. DDC 역사 시스템 구성도

DDC 역사 제어DDC 역사 제어

• 통신게이트웨이 (CGU) 신규설치

• 기 설치된 DDC 와 통신 인터페이스 (Serial/Ethernet)

• 기 설치된 DDC 프로그램 업그레이드

• 부하설비 제어정보 송수신

DDC DDC 제어역사 제어역사 - - 역무관리실역무관리실

LOCAL LOCAL 제어역사 – 본선환기실제어역사 – 본선환기실

• 본선환기설비 제어정보 송수신

DDC


Switch

광단자

광단자함

광단자함



본사기계설비팀콘솔 (1Set)

동작역 설비관제콘솔 (4Sets)

경보전송

역무실역무실


Switch




DDC

MCC

CGU

DDC


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축3-3. DDC 역사 시스템 구성도

역무실

광통신망 연결 (Ethernet)

공사 Scope

역무실에 CGU( 통신게이트 장비 설치 )설치

역무실에 설치된 기존 DDC 와 CGU 인터페이스

CGU( 통신게이트 장비 ) 를 통한 종합사령실과

인터페이스

DDC 프로그램 업그레이드를 통한 프로그램 수정

CGU( 통신게이트 장비 ) 와 역무실 DDC 와

BACnet 인터페이스

통신

CGU

DDC

DDC 역사 제어DDC 역사 제어

본선 환기실

휀

DDC

환기실 A,B

냉동기제어반

MCC

냉동기 휀 / 펌프



변전실 D/C(Demand Controller) 설치 - 39 개소 최대수요 목표치 등 데이터설정은 원격관리 수요전력을 예측하여 3 단계 관리정보를 송신 관제시스템에서 각 관할 변전소별 부하제어 수납형 Rack 제작 설치 차폐 케이블 (CVVSB) 사용 노이즈 방지 D/C 전원 공급

전기분야 변전실 업무전기분야 변전실 업무

전력량계전력량계

변전실변전실

Demand ControllerDemand Controller

CVVSB 4C 2.5CVVSB 4C 2.5 ㎟㎟

UPS 1차측 전원 공급

전기분야 역무실 및 사령실 업무전기분야 역무실 및 사령실 업무

Demand ControllerDemand Controller

전력사용량을 상시 감시하여 미리 설정된 목표 전력값을 초과하지 않도록 자동으로 예측전력을 연산하여 최대수요 전력 관리

변전소 최대전력제어장치변전소 최대전력제어장치

3-4. 변전소 최대전력제어장치



4. 최대전력제어 제어방안


최대전력 제어장치 구축최대전력 제어장치 구축4-1. 단계별 제어 및 대상 설비

설비의 특성 및 중요도에 따라 단계별 제어

1 단계 제어 – 승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능이 미미한 장비

2 단계 제어 – 승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능에 적은 영향을 미치는 장비

3 단계 제어 – 승객의 안전에 영향을 미치지 않고 기능에 영양을 미치는 장비

제어불가 – 승객의 안전과 기능에 영향을 미치는 장비

1 단계

2 단계

3 단계

1) 본선용 환기송풍기 , 2)승강장 선로부 급 , 배기

1) 기능실 송풍기 , 2) 공조기 , 3) 냉방기

1) 냉동기 , 2) 냉각탑 , 3) 냉각수펌프 , 4) 냉수펌프 , 5) 환기실 송풍기

단계별 제어대상 설비단계별 제어대상 설비

17,891kw17,891kw

72,715kw72,715kw

28,144kw28,144kw

단계별 제어방안단계별 제어방안

운영 시나리오는 서울 메트로 상황에 맞게 추후 협의 하여 운영



구축대상 : 60 개역 ( 냉방역사 52 개 , 환기설비 자동화 역사 8개 )

호 선 역사수량설비제어 용량 (KVA)

비 고계 1 단계 2 단계 3 단계

계 60 61,918 17,052 52,115 61,918

1 10 9,586 1,060 7,932 9,586

2 24 23,355 5,442 19,143 23,355

3 16 17,742 7,433 15,152 17,742

4 10 11,235 3,117 9,888 11,235

각 단계별 제어 기기 ( 설비구축 후 변경가능 )

단 계 대 상 설 비 비 고

1본선용 환기송풍기승강장 선로부 급 , 배기송풍기

2냉 동 기 , 냉 각 탑 , 냉 각 수 펌 프 , 냉수펌프환기실 송풍기

1 단계 포함

3기능실 송풍기 , 공조기냉방기 ( 기능실 )

1,2 단계 포함

※ 최대전력 절감목표 : 230,479kW → 205,449kW(25,030kW 절감 )

- 추진 : 7 ~ 9월 중 피크전력상승 억제

- Rㆍ H시간대 ( 07:30~08:30, 18:00~20:00) 집중 절전

- 예상 절감금액 ( 사용량 및 피크전력 ) : 년간 25억원

4-2. 최대전력제어 단계별 구축

단계별 제어 내용단계별 제어 내용

2. 최대전력 제어장치 구축

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