EMS·SCADA·RTU, 감시제어의 세 층
한눈에 보기
- SCADA는 자리가 아니라 기능의 이름이고, EMS는 그 위에 판단 응용을 얹은 것입니다. 그래서 EMS가 SCADA를 품습니다.
- RTU는 값을 올리는 것 외에 자기 진단·통신 복구를 맡아 위와 끊겨도 혼자 버팁니다. 시각 동기는 사고의 선후를 가리기 위한 것입니다.
- 바깥에서 들여다보는 통로는 감시와 제어를 갈라 다룹니다. 감시만 열어도 통로 자체는 지켜야 합니다.
전력 감시제어를 이야기할 때 EMS·SCADA·RTU가 나란히 놓이는 일이 많습니다. 그런데 이 셋은 같은 줄에 세울 수 있는 이름이 아닙니다. 하나는 응용의 이름이고, 하나는 기능의 이름이며, 하나는 장치의 이름입니다. 셋이 어떤 관계로 겹쳐 있는지, 그리고 감시제어가 실제로 몇 자리에 나뉘어 놓이는지 정리했습니다.
셋은 나란한 층이 아닙니다
먼저 이것부터 바로잡아야 합니다. 세 이름은 서로 다른 축에 놓여 있습니다.
| 이름 | 무엇의 이름인가 | 가리키는 것 |
|---|---|---|
| SCADA 감시제어 데이터수집 |
기능 | 떨어져 있는 현장의 상태·값을 모아 보여 주고 조작 명령을 내려보내는 일. 자리 이름이 아니라 하는 일의 이름이다 |
| EMS 에너지관리시스템 |
응용 | SCADA로 모은 값 위에 수급 조정·경제 급전·계통 해석을 얹은 것. 그래서 EMS는 SCADA를 품고 있다 |
| RTU 원격단말장치 |
장치 | 변전소 현장에서 기기의 상태·값을 직접 받아 올리고, 받은 명령을 기기에 전달하는 실물 장비 |
업계에서 「EMS/SCADA」라고 붙여 쓰는 이유가 여기 있습니다. 둘은 위아래로 나뉜 별개의 시스템이 아니라, 같은 시스템을 어느 쪽에서 부르느냐의 차이에 가깝습니다. 값을 모으고 조작하는 쪽을 가리키면 SCADA, 그 위에 얹힌 판단 응용까지 묶어 부르면 EMS입니다.
그러면 자리는 어떻게 나뉘나
이름이 아니라 놓이는 자리로 보면 계층이 드러납니다. 중앙·지역·현장으로 나뉘고, 어느 자리에나 SCADA 기능이 있습니다. 중앙에도 현장값을 받는 SCADA가 있고, 지역에도 있습니다.
| 자리 | 무엇을 맡나 |
|---|---|
| 중앙 | 계통 전체의 수급을 맞추고 발전 출력을 배분한다. 여기에 얹힌 응용을 EMS라 부른다 |
| 지역 | 맡은 구역 안에서 변전소들을 감시하고 조작한다. 구역이 크면 하위 제어소를 한 단 더 둔다 |
| 현장 | 변전소 안에서 기기와 직접 주고받는다. 이 자리에 놓이는 장치가 RTU다 |
위로 갈수록 넓게 보되 성기게 보고, 아래로 갈수록 좁게 보되 촘촘하게 봅니다. 중앙이 계통 전체의 수급 균형을 살피는 동안, 현장의 RTU는 차단기가 열린 순간을 잡아냅니다. 같은 사고를 두 자리가 서로 다른 해상도로 보는 셈입니다. (얼마나 잘게 잡아내는지는 장치 사양과 시각 동기 상태에 달려 있습니다.)
배전 쪽에도 같은 것이 있고, 계량은 다릅니다
변전소에서 아래로 내려가면 두 갈래가 더 있습니다. 이 둘의 성격은 서로 다릅니다.
| 갈래 | 무엇을 하나 |
|---|---|
| 배전자동화 | 전주·지중에 놓인 개폐기의 상태를 받아 오고 조작한다. 고장 구간을 찾아 끊어내는 일을 맡는다. 하는 일로 보면 배전 쪽의 SCADA다 |
| 원격 검침 | 수용가의 계량기 값을 통신으로 모아 요금 산정 쪽으로 넘긴다 |
둘 가운데 목적이 다른 것은 원격 검침 하나입니다. 배전자동화는 대상이 배전 계통일 뿐 하는 일은 감시제어 그대로입니다. 반면 검침은 「지금 계통이 어떤가」가 아니라 「얼마나 썼는가」를 모읍니다. 같은 통신망을 나눠 쓰더라도 다루는 시간 단위와 정확도 요구가 다릅니다.
RTU가 하는 일은 값을 올리는 것만이 아닙니다
RTU를 「현장 신호를 모아 올리는 장치」로만 알면 절반만 아는 것입니다. 실제로는 여덟 갈래의 일을 함께 맡습니다.
| 일 | 내용 |
|---|---|
| 감시 | 차단기·계전기 상태와 회선 상태를 받는다 |
| 원격 계측 | 전압·전류·전력·주파수·역률을 잰다 |
| 제어 | 위에서 받은 개폐 명령을 기기에 전달하고 결과를 되돌린다 |
| 적산 | 흘러간 전력량을 누적해 둔다 |
| 시각 동기 | 바깥에서 받은 기준 시각에 자기 시계를 맞춘다 |
| 자기 진단 | 자기 상태를 스스로 검사해 알린다 |
| 통신 | 여러 규약을 다루고, 오류를 검출해 복구한다 |
| 관리 | 설정 자료를 내려받고 올려보낸다 |
시각 동기가 왜 목록에 들어 있나
여덟 가지 가운데 시각 동기는 언뜻 부수적으로 보이지만 그렇지 않습니다. 사고가 났을 때 「무엇이 먼저였는가」를 가리는 일이 시각에 달려 있기 때문입니다.
변전소 여러 곳에서 올라온 기록을 나란히 놓고 보려면 각 장치의 시계가 같아야 합니다. 시계가 서로 조금씩 어긋나 있으면, 원인과 결과의 순서가 뒤바뀌어 보일 수 있습니다. A변전소에서 먼저 일어난 일이 B변전소 기록에서는 나중으로 찍히는 식입니다. 그래서 바깥의 기준 시각을 받아 계통 전체의 시계를 하나로 맞춥니다. 받는 방법은 위성 수신, 전용 배선, 통신망을 통한 시각 규약 등 여러 가지가 있고 현장 구성에 따라 다릅니다.
바깥에서 들여다볼 때는 제어를 빼고 시작합니다
요즘은 폐쇄된 구내 회선 안에서만 보지 않고 바깥에서 계통 상태를 확인하고 싶다는 요구가 있습니다. 이때 설계에서 먼저 정할 것은 통신 방식이 아니라 「제어까지 줄 것인가」입니다.
기본은 보기만 하는 것입니다. 제어를 붙이는 것은 선택으로 두고, 붙일 때는 따로 판단합니다. 제어까지 열어 두면 계통을 직접 움직일 수 있는 길이 하나 더 생기기 때문입니다.
다만 감시만 열어 두면 안전하다는 뜻은 아닙니다. 감시용 통로도 결국 양방향으로 오가는 통신 회선이고, 제어계통을 노린 사고에서 감시·유지보수용 원격 접속이 처음 들어오는 길이 된 사례가 있습니다. 감시만 여는 것은 위험을 없애는 것이 아니라 줄이는 쪽이며, 열어 둔 이상 그 통로 자체를 지켜야 합니다.
구조도 그에 맞춰 여러 겹으로 짭니다. 한 겹이 뚫려도 그 다음이 남게 하려는 것입니다. 어떻게 겹을 쌓는지는 따로 다룹니다.
정리
전력 감시제어는 계통 전체를 보는 층, 지역을 보는 층, 변전소를 보는 층으로 나뉘고, 아래로 갈수록 좁게 보되 촘촘하게 봅니다. 여기에 배전 쪽과 계량 쪽이 목적이 다른 갈래로 붙습니다. RTU는 값을 올리는 것 외에 자기 진단과 통신 복구를 맡습니다. 위와 끊겨도 혼자 버티게 하기 위한 것입니다. 시각 동기는 이와 목적이 다릅니다. 여러 변전소의 기록을 나란히 놓고 사고의 선후를 가리기 위한 것입니다. 바깥에서 들여다보는 통로를 낼 때는 감시와 제어를 갈라서 다룹니다.