KR102816918B1 - Iec 61850 프로토콜의 이기종간 데이터 통신을 위한 인메모리 데이터베이스를 이용한 데이터 관리 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변전소의 전력설비 데이터를 관리하는 데이터 관리 시스템으로서, 일 실시예에 따르면, 다수의 전력설비(200) 및 상기 다수의 전력설비와 통신하며 각 전력설비로부터 전력설비 데이터를 수신하는 게이트웨이(100)를 포함하는 하나 이상의 변전소(20); 및 각각의 상기 변전소의 게이트웨이로부터 전력설비 데이터를 수신하고 각 변전소를 제어하는 운영 시스템(10);을 포함하고, 상기 게이트웨이(100)는, 각각의 전력설비와 일대일 대응하여 각 전력설비와 기설정된 통신 프로토콜에 따라 통신하는 통신모듈(130); 상기 게이트웨이의 메모리에서 동작하며 데이터를 저장하는 인메모리 데이터베이스(DB)(111); 및 각 통신모듈에 일대일 대응하여 구비되어 각 통신모듈로부터 전달받은 전력설비 데이터를 상기 인메모리 DB로 전달하는 어댑터(112);를 포함하는 데이터 관리 시스템을 개시한다.
Description
본 발명은 변전소 내 다수의 전력설비와 운영 시스템간의 데이터 통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는, IEC 61850 통신 프로토콜이 적용된 운영 시스템과 다양한 통신 방식의 전력설비간 통신을 위해 인메모리 데이터베이스 구조를 갖는 매핑 모듈 및 이를 이용한 데이터 매핑 및 데이터 통신 방법에 관한 것이다.
IEC 61850은 전력 시스템의 자동화 장치간 상호 운용성을 보장하는 것을 목표로 하는 통신 프로토콜이며 다양한 제조업체의 장치들이 동일한 시스템 내에서 원활하게 통신하고 협력할 수 있도록 하는 공통의 언어와 프로토콜을 제공한다.
그러나 각 변전소 내의 다양한 전력설비들은 IEC 61850 외에 DNP, 모드버스 등 다양한 통신 프로토콜에 따라 통신하고 있으므로 이러한 다양한 전력설비와 상위 운영 시스템(예컨대 HMI, SCADA 시스템 등)과의 데이터 교환을 위해 게이트웨이를 구비해야 한다.
게이트웨이는 운영 시스템과 변전소 내 수많은 전력설비들과의 데이터 매핑 및 데이터 송수신 동작을 수행해야 하는데 이때 보다 빠르고 효율적인 데이터 매핑과 데이터 처리가 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 이종 프로토콜을 사용하는 여러 전력설비를 하나의 운영 시스템으로 일원화하여 감시 및 관리할 수 있는 전력설비 데이터 관리 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변전소의 전력설비 데이터를 관리하는 데이터 관리 시스템으로서, 다수의 전력설비(200) 및 상기 다수의 전력설비와 통신하며 각 전력설비로부터 전력설비 데이터를 수신하는 게이트웨이(100)를 포함하는 하나 이상의 변전소(20); 및 각각의 상기 변전소의 게이트웨이로부터 전력설비 데이터를 수신하고 각 변전소를 제어하는 운영 시스템(10);을 포함하고, 상기 게이트웨이(100)는, 각각의 전력설비와 일대일 대응하여 각 전력설비와 기설정된 통신 프로토콜에 따라 통신하는 통신모듈(130); 상기 게이트웨이의 메모리에서 동작하며 데이터를 저장하는 인메모리 데이터베이스(DB)(111); 및 각 통신모듈에 일대일 대응하여 구비되어 각 통신모듈로부터 전달받은 전력설비 데이터를 상기 인메모리 DB로 전달하는 어댑터(112);를 포함하는 데이터 관리 시스템을 개시한다.
일 실시예에서 상기 인메모리 DB는 키(key)와 이에 매칭된 밸류(Value)의 쌍으로 데이터를 저장하도록 구성된다.
일 실시예에서 상기 인메모리 DB의 데이터 입출력을 모니터링하는 모니터링 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 운영 시스템(10)이 운영 시스템의 메모리에서 동작하며 각 게이트웨이로부터 수신한 전력설비 데이터를 저장하는 메인 인메모리 DB를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 운영 시스템은 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)로 구현되는 백업용 데이터베이스(DB)를 더 포함하고, 기설정된 소정 주기 또는 기설정된 소정 이벤트 발생시마다 상기 메인 인메모리 DB의 데이터가 상기 백업용 DB에 저장되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 이종 프로토콜을 사용하는 여러 전력설비를 하나의 운영 시스템으로 감시 및 관리할 수 있고, 이에 따라 복수의 이종 프로토콜을 사용하는 여러 전력설비를 감시 및 관리하기 위해 운영 시스템에 대한 전력설비 전용 연계장치가 필요 없게 되고 복수의 이종 프로토콜을 사용하는 여러 전력설비를 감시 및 관리하기 위해 프로토콜 타입 별로 별개로 운영되어 왔던 다수의 상위 시스템이 하나의 운영 시스템으로 일원화할 수 있어 복수의 이종 프로토콜을 사용하는 여러 전력설비를 감시 및 관리하기 위한 비용 및 시간이 최소화될 수 있다.
도1은 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템을 설명하는 블록도,
도2는 일 실시예에 따른 게이트웨이를 설명하는 블록도,
도3은 일 실시예에 따른 매핑 모듈을 설명하는 블록도,
도4는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 흐름도,
도5는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도6은 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도7은 또 다른 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도8은 대안적 실시예에 따른 전처리부의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도2는 일 실시예에 따른 게이트웨이를 설명하는 블록도,
도3은 일 실시예에 따른 매핑 모듈을 설명하는 블록도,
도4는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 흐름도,
도5는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도6은 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도7은 또 다른 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면,
도8은 대안적 실시예에 따른 전처리부의 동작을 설명하는 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 이하에 설명되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 제공되는 예시적 실시예들이다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 '~을 포함한다', '~으로 구성된다', 및 '~으로 이루어진다'라는 표현은 이 표현에서 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 실시예들을 기술하는데 있어서 발명의 구체적 설명과 이해를 돕기 위해 여러 가지의 특정적인 내용을 설명하였지만 본 발명은 여기에 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상은 다른 구체적인 구성에도 미칠 수 있다. 또한 본 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도1은 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템을 설명하는 블록도이다.
일 실시예에서 변전소의 전력설비 데이터를 관리하는 데이터 관리 시스템은 다수의 변전소(20)와 이를 통합하여 관리하고 제어하는 운영 시스템(10)으로 구성된다.
각각의 변전소(20)는 다수의 전력설비(200) 및 상기 다수의 전력설비(200)와 통신하며 각 전력설비로부터 전력설비 데이터를 수신하는 게이트웨이(100)를 포함할 수 있다. 운영 시스템(10)은 각각의 변전소(20)의 게이트웨이(100)로부터 전력설비 데이터를 수신하고 각 변전소(20)를 제어할 수 있다.
도1에서는 두 개의 변전소(20-1, 20-2)를 도시하였지만 실제 현장에서는 하나의 운영 시스템(10)이 다수의 변전소(20)와 통신하며 각 변전소(20)를 감시 및 제어할 수 있다. 또한 도1에서는 각 변전소(20-1, 20-2)가 하나의 게이트웨이(100-1, 100-2)를 포함하고 각 게이트웨이(100-1, 100-2)가 세 개씩의 전력설비(200-1, 200-2, 200-3)와 통신하는 것으로 도시하였지만 실제 현장에서는 각 변전소(20) 내에 여러 개의 게이트웨이(100)가 설치될 수 있고 또한 하나의 변전소(20) 내에 수많은(예컨대 수십 내지 수백개의) 전력설비(200)가 설치될 수 있음을 이해할 것이다.
한편, 본 명세서의 도면에서 각 개별 변전소를 지칭할 때에는 변전소의 부재번호를 '20-1', '20-2' 등으로 표시하고 특별히 구별할 필요가 없을 때는 변전소를 통칭하여 '20'으로 표시하기로 한다. 또한 게이트웨이와 전력설비에 대해서도 각 구성요소를 구별할 필요가 없을 때에는 각각 통칭하여 부재번호를 '100' 및 '200'으로 표시하기로 하며 그 외 다른 구성요소에 대해서도 동일한 방식으로 부재번호를 표기함을 이해할 것이다.
일 실시예에서 운영 시스템(10)은 예를 들어 HMI(Human Machine Interface Client) 및/또는 스카다(SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템 등을 포함할 수 있다.
HMI 장치는 변전소 자동화 시스템의 상위운영 클라이언트로서 각 변전소(20)의 게이트웨이(100) 등 각종 전력설비와 사용자간을 인터페이싱하는 역할을 한다. HMI 장치는 서버 역할을 하는 각 게이트웨이(100)로부터 각종 전력설비(200)의 데이터(이하 “전력설비 데이터”라고도 함)를 수신하고 각 전력설비 데이터를 시각화하여 사용자에게 제공할 수 있으며, 사용자는 이와 같이 시각화된 데이터를 이용하여 원격지에 위치한 현장의 전력설비를 감시하고 제어할 수 있다.
스카다 시스템은 변전소 자동화 시스템의 상위운영 클라이언트로서 각 게이트웨이(100)로부터 각종 전력설비 데이터를 수신하고 데이터를 분석한다. 스카다 시스템은 전력설비 데이터의 정보 분석 결과를 HMI 장치에게 제공할 수 있다.
일 실시예에서 각각의 변전소(20)는 다수의 전력설비(200) 및 상기 다수의 전력설비(200)와 통신하며 각 전력설비로부터 전력설비 데이터를 수신하는 게이트웨이(100)를 포함할 수 있다.
게이트웨이(100)는 변전소(20)의 내의 여러 전력설비로부터 데이터를 수신하고 이를 운영 시스템(10)으로 전송하는 역할을 한다. 일 실시예에서 게이트웨이(100)는 예컨대 지능형 전자 장치(IED: Intelligent Electronic Device) 와 같은 장치이거나 IED의 부속 장치로 추가되는 장치일 수 있다.
각각의 전력설비(200)는 예를 들어 각 변전소 내의 제어기, 변압기, 보호반 등 다수의 개별 장치들일 수 있고 각 전력설비(200)에서 생성되어 게이트웨이(100)로 전송되는 데이터(전력설비 데이터)는 예컨대 각 전력설비의 상태값(동작 유무, 고장 여부, 이벤트 발생 여부 등), 계측값(전압, 전류, 전력, 역률, 온도 등) 등을 나타내는 데이터일 수 있다.
각 전력설비(200)는 예를 들어 DNP 3.0, IEC 60870-5, IEC 61850, Modbus 등 현재 전력 계통에서 사용되는 여러 통신 프로토콜 중 어느 하나를 이용하여 게이트웨이(100)와 통신한다. 또한 일 실시예에서 운영 시스템(10)과 게이트웨이(100)는 현재 전력 통신의 표준으로 사용되고 있는 IEC 61850 프로토콜로 통신할 수 있다.
따라서 게이트웨이(100)는 각각의 전력설비(200)로부터 각각의 프로토콜에 따라 통신하여 전력설비 데이터를 수신하고 이를 IEC 61850 프로토콜에 맞게 데이터 매핑을 한 후 운영 시스템(10)으로 전송하고 또한 운영 시스템(10)으로부터 각 전력설비(200)로 전달해야 할 데이터(예컨대 데이터 요청, 제어 명령 등)를 수신한 후 해당 전력설비(200)의 프로토콜에 맞게 매핑한 후 전력설비(200)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.
도2는 일 실시예에 따른 게이트웨이를 설명하는 블록도이다.
일 실시예에서 게이트웨이(100)는 매핑 모듈(110) 및 다수의 통신모듈(130)을 포함할 수 있다. 매핑 모듈(110)은 게이트웨이(100)의 메모리에서 동작하며 데이터를 저장하는 인메모리(In-memory) 데이터베이스(DB)(111) 및 다수의 어댑터(112)를 포함한다.
각각의 통신모듈(130)은 운영 시스템(10) 및 각각의 전력설비(200)와 일대일 대응하여 각 전력설비(200)와 기설정된 통신 프로토콜에 따라 통신하는 기능부이다. 예를 들어 제1 통신모듈(130-1)은 예컨대 IEC 61850 프로토콜에 따라 운영 시스템(10)과 통신하기 위한 기능부이고, 제2 통신모듈(130-2) 내지 제n 통신모듈(130-n)은 각각 제1 전력설비(200-1) 내지 제(n-1) 전력설비(200-n)의 각각과 일대일 대응하여 각 전력설비의 통신 프로토콜에 따라 통신하기 위한 기능부이다.
어댑터(112)는 각각의 통신모듈(130)에 일대일 대응하여 매핑 모듈(110)에 구비되어 각 통신모듈(130)로부터 전달받은 전력설비 데이터를 인메모리 DB(111)로 전달하는 기능부이다. 다만, 제1 어댑터(112-1)는 제1 통신모듈(130-1)을 통해 수신한 운영 시스템(10)의 패킷을 파싱하거나 분석하여 게이트웨이(100)의 제어부(도시 생략)로 전달하고 제어부는 이에 기초하여 인메모리 DB(111)에 저장된 특정 전력설비 데이터를 검색하는 등의 작업을 수행할 수 있다.
제2 어댑터(112-2) 내지 제n 어댑터(112-n)는 각각 제2 통신모듈(130-2) 내지 제n 통신모듈(130-n)의 각각과 일대일 대응하여 각 통신모듈(130)로부터 전달받은 다양한 프로토콜에 따른 전력설비 데이터를 인메모리 DB(111)의 데이터 구조에 맞는 데이터로 변환(매핑)하고 이를 인메모리 DB(111)로 전달하는 기능부이다.
예를 들어 인메모리 DB(111)가 키-밸류 방식의 데이터 구조를 갖는 경우, 어댑터(112)는 전력설비(200)로부터 수신한 전력설비 데이터를 키-밸류에 따라 매핑하고 이를 인메모리 DB(111)에 저장하여 인메모리 DB(111)를 업데이트한다. 인메모리 DB(111)가 업데이트되면 게이트웨이(100)는 업데이트된 전력설비 데이터를 운영 시스템(10)으로 전송할 수 있다.
매핑 모듈(110)은 인메모리 DB(111)를 구비하며 인메모리 DB(111)는 각 전력설비(200)로부터 수신하고 키-밸류 형식으로 변환된 데이터를 저장하고 관리한다. 본 발명에서는 일반적으로 데이터베이스가 하드디스크 저장장치로 구현되는 것과는 달리 인메모리(In-memory) 데이터베이스를 사용한다. 인메모리 데이터베이스는 데이터를 디스크가 아닌 메모리에 저장하여 매우 빠른 데이터 읽기 및 쓰기 속도를 제공하며, 이로 인해 낮은 지연 시간과 높은 처리량이 요구되는 애플리케이션에 적합하다.
일 실시예에서 인메모리 DB(111)는 키-밸류 방식의 데이터 구조를 이용한다. 즉 키(key) 및 이에 매칭된 밸류(Value)의 쌍으로 데이터를 저장하도록 구성된다. 이때 키(key)는 예를 들어 전력설비(200)의 상태값이나 측정값을 각각 의미하는 식별번호이고 밸류(Value)는 각각의 키에 대응하는 실제의 상태값이나 측정값이 될 수 있다.
도3은 일 실시예에 따른 매핑 모듈을 설명하는 블록도이고 도4는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도3에서는 예시적으로 매핑 모듈(110)이 제1 어댑터(112-1)가 제1 통신모듈(130-1)을 통해 운영 시스템(10)과 통신하고 제2 어댑터(112-2)는 제2 통신모듈(130-2)을 통해 제1 전력설비(200-1)와 통신하고 제3 어댑터(112-3)는 제3 통신모듈(130-3)을 통해 제2 전력설비(200-2)와 통신한다고 가정한다.
도3과 도4를 참조하면, 일 실시예에서 단계(S110)에서 게이트웨이(100)는 데이터를 요청하는 클라이언트로서 각 전력설비(200)에게 데이터의 제공을 요청(request)한다. 예를 들어, 제2 어댑터(112-2)는 전력설비 데이터를 요청하는 패킷을 제1 전력설비(200-1)의 통신 프로토콜에 따라 제1 전력설비(200-1)로 전송하고 제3 어댑터(112-3)는 전력설비 데이터를 요청하는 패킷을 제2 전력설비(200-2)의 통신 프로토콜에 따라 제2 전력설비(200-2)로 전송할 수 있다.
그 후 각 전력설비(200)는 게이트웨이(100)의 데이터 요청(request)에 따른 응답(response)으로 전력설비 데이터를 제공하는 서버로서 역할을 한다. 즉 게이트웨이(100)는 각각의 통신모듈(130)을 통해 각각의 대응하는 전력설비(200)로부터 전력설비 데이터를 수신한다(단계 S120).
전력설비 데이터를 수신한 통신모듈(130)은 데이터를 각 대응하는 어댑터(112)로 전달하고 어댑터(112)는 각 데이터를 인메모리 DB(111)의 기설정된 자료구조로 변환(매핑)하여 인메모리 DB(111)로 전달한다(단계 S130). 즉 게이트웨이(100)와 각 전력설비(200)의 상태값이나 측정값 등 전력설비 데이터를 키-밸류 구조로 변환한다. 이를 위해 모든 전력설비(200)의 모든 상태값과 측정값을 식별할 수 있는 식별번호가 키(key)로서 미리 할당되어 있으며, 어댑터(112)는 해당 키에 대응하는 전력설비의 상태값이나 측정값을 전력설비 데이터에서 추출하여 이를 밸류(value)로 하는 키-밸류 데이터를 생성하고, 이를 인메모리 DB(111)로 전달한다.
이와 같은 방식으로 게이트웨이(100)는 이 게이트웨이와 통신하는 모든 하위단의 전력설비(200)들로부터 소정 주기로 또는 소정 이벤트 발생시마다 전력설비 데이터를 수신하고 인메모리 DB(111)를 업데이트한다.
일 실시예에서, 상술한 방식으로 게이트웨이(100)는 하위단의 각 전력설비(200)에게 한번의 요청(request)에 하나씩의 키-밸류에 대응하는 데이터를 하나씩 응답(response) 받는다. 그러나 보다 바람직하게는, 게이트웨이(100)는 다수의 키-밸류에 대응하는 데이터의 요청(request)을 하나의 요청으로 그룹화하여 하나의 요청을 각 전력설비(200)로 전송하고, 각 전력설비(200)는 이 요청에 대응하여 다수의 키-밸류 데이터를 게이트웨이(100)로 전송할 수 있다. 따라서, 적은 수의 요청(request)와 이에 대응하는 적은 수의 응답(response)으로도 대량의 전력설비 데이터를 수신하여 DB를 업데이트할 수 있다.
한편 게이트웨이(100)가 위와 같이 소정 주기나 소정 이벤트 발생시마다 인메모리 DB(111)를 업데이트하는 동안, 또 다른 소정 주기나 소정 이벤트 발생에 의해 운영 시스템(10)으로부터 전력설비 데이터의 요청(request)를 수신할 수 있다(단계 S140). 이 때에는 운영 시스템(10)이 데이터를 요청하는 클라이언트 역할을 하고 게이트웨이(100)가 응답(response)하여 데이터를 제공하는 서버 역할을 한다.
일 실시예에서, 게이트웨이(100)는 제1 통신모듈(130-1)을 통해 운영 시스템(10)으로부터 데이터 요청을 수신하고 이를 제1 어댑터(112-1)로 전달한다. 제1 어댑터(112-1)는 수신한 데이터 요청을 파싱하고 인메모리 DB(111)에서 데이터를 추출한다(단계 S150). 예를 들어, 제1 어댑터(112-1)는 제1 통신모듈(130-1)을 통해 수신한 운영 시스템(10)의 패킷을 파싱하거나 분석하여 게이트웨이(100)의 제어부(도시 생략)로 전달하고 제어부는 이에 기초하여 인메모리 DB(111)에 저장된 전력설비 데이터를 검색하고 검색된 데이터를 제1 어댑터(112-1)로 전달할 수 있다.
그 후 게이트웨이(100)는 검색된 전력설비 데이터를 운영 시스템(10)에 전송한다(단계 S160). 예를 들어 게이트웨이(100)의 제1 어댑터(112-1)는 운영 시스템(10)의 요청에 따라 키-밸류 데이터를 변환하고 이를 IEC 61850 프로토콜에 따라 운영 시스템(10)에 전송한다.
한편 일 실시예에서 게이트웨이(100)는 인메모리 DB(111)의 데이터 입출력 및 업데이트를 모니터링하는 모니터링 장치(120)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 장치(120)는 인메모리 DB(111)가 최신 전력설비 데이터로 업데이트되면 이를 운영 시스템(10)에 능동적으로 전송할 수도 있고, 또 다른 경우, 사용자가 모니터링 장치(120)를 통해 인메모리 DB(111)의 데이터를 추가하거나 삭제하는 등 변경할 수 있다.
도5는 일 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 인메모리 DB의 관점에서 설명하는 도면이다. 도5를 참조하면, 각 변전소의 각각의 게이트웨이(100)는 제어부(140)와 인메모리 DB(111)를 포함한다.
제어부(140)는 게이트웨이(100)의 데이터 송수신, 데이터 변환(매핑), 데이터 검색 등의 전체 동작을 제어하는 기능부로서 프로세서와 같은 하드웨어 및/또는 이에 설치되어 실행되는 소프트웨어로 구현된다. 인메모리 DB(111)는 상술한 도면을 참조하여 설명한 것으로 게이트웨이(100)의 메모리에서 실행되는 데이터베이스이다.
일 실시예에서 운영 시스템(10)은 제어부(13)와 메인 인메모리 DB(11) 및 백업용 DB(12)를 포함할 수 있다. 메인 인메모리 DB(11)는 운영 시스템(10)의 메모리에서 동작하는 데이터베이스이고 각 게이트웨이로(100)부터 수신한 전력설비 데이터를 저장한다.
백업용 DB(12)는 운영 시스템에 설치된 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)에서 실행되는 데이터베이스이고, 예를 들어 기설정된 소정 주기 또는 기설정된 소정 이벤트 발생시마다 메인 인메모리 DB(11)의 데이터가 백업용 DB(12)에 저장되도록 구성할 수 있다.
일 실시예에서 본 발명에 따른 인메모리 DB는 운영 시스템(10)에 연결된 모든 게이트웨이(100)가 공유하는 공유 메모리 시스템을 제공한다. 예를 들어 도5에서 제1 게이트웨이(100-1)와 인메모리 DB(111-1)의 모든 데이터와 제2 게이트웨이(100-2)의 인메모리 DB(111-2)의 데이터가 모두 운영 시스템의 메인 인메모리 DB(11)에 전송되어 저장된다. 즉 메인 인메모리 DB(11)는 운영 시스템(10)에 연결된 모든 인메모리 DB(111)의 데이터를 제공받아 관리한다.
또한 모든 각각의 게이트웨이(100)가 운영 시스템(10)의 메인 인메모리 DB(11)에 액세스하여 데이터를 제공받을 수 있다. 예를 들어 제1 게이트웨이(100-1)가 제2 게이트웨이(100-2)의 제2 인메모리 DB(111-2)가 갖고 있는 데이터가 필요한 경우 제1 게이트웨이(100-1)는 메인 인메모리 DB(11)에 해당 데이터를 요청하여 데이터를 가져올 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 인메모리 DB 시스템은 물리적으로는 운영 시스템(10)과 다수의 게이트웨이(100)로 떨어져 있는 하드웨어(메모리)에서 실행되지만 인메모리 DB로 구성되지만 논리적으로는 하나의 인메모리 DB를 구성하며 따라서 운영 시스템(10)과 모든 게이트웨이(100)가 인메모리 DB의 데이터를 공유할 수 있다.
도6은 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면이다. 도5와 비교할 때 도6의 게이트웨이(100-1, 100-2)는 도5의 게이트웨이(100-1, 100-2)와 동일 또는 유사하고, 도6의 실시예에서 운영 시스템(10)의 메인 인메모리 DB(11)가 제1 인메모리 DB(11-1)와 제2 인메모리 DB(11-2)로 구성되는 점에서 차이가 있다.
제1 인메모리 DB(11-1)와 제2 인메모리 DB(11-2)는 물리적으로 분리된 메모리에서 실행될 수도 있고 물리적으로 동일한 메모리에서 실행되되 논리적으로 구별되어 동작할 수도 있다.
일 실시예에서 제1 인메모리 DB(11-1)는 저장용 DB이고 제2 인메모리 DB(11-2)는 공유용 DB로서 동작할 수 있다. 저장용 DB인 제1 인메모리 DB(11-1)는 소정 주기 또는 이벤트마다 게이트웨이(100)로부터 유입되는 데이터를 저장하기 위한 인메모리 DB이고, 공유용 DB인 제2 인메모리 DB(11-2)는 외부 애플리케이션(예컨대 각 게이트웨이(100)이나 다른 운영 시스템 등)에서 요청하는 데이터의 조회 및 응답을 처리하기 위한 인메모리 DB이며, 이와 같이 데이터 수집과 데이터 조회 응답 처리를 두 개의 인메모리로 이원화 함으로써 시스템 성능을 향상시키고 빅데이터의 빠른 처리가 가능해지며, 또한 더 나아가 이원화된 인메모리 DB는 자신이 관리하는 데이터만을 위해 특화된 DB 타입으로 관리할 수 있어 메모리 저장 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.
일 실시예에서 제1 인메모리 DB(11-1)는 최근에 업데이트된 전력설비 데이터를 저장할 수 있다. 즉 게이트웨이(100)의 인메모리 DB(111)로부터 최근에 수신한 전력설비 데이터는 일단 제1 인메모리 DB(11-1)에 저장되는 것이 바람직하다. 제1 인메모리 DB(11-1)가 저장하는 데이터는 설정에 따라 유지하는 기간이 달라질 수 있다. 또한 메모리 공간에 따라서도 동적으로 유지 기간이 달라질 수 있으며 이를 위해 제1 인메모리 DB(11-1)에 대해 주기적으로 메모리 상태 및 설정 값을 확인하여 인메모리 DB를 관리하는 기능부가 필요할 수 있다.
일 실시예에서 제2 인메모리 DB(11-2)는 외부 애플리케이션에서 요청하는 데이터 조회를 처리하여 응답하기 위한 인메모리 DB이다. 예를 들어 제2 인메모리 DB(11-2)는 외부 애플리케이션으로부터의 요청 빈도가 높은 데이터를 저장할 수 있으며, 이를 위해 제2 인메모리 DB(11-2)에 대해 주기적으로 요청 빈도가 높은 데이터를 제2 인메모리 DB(11-2)에 보관하고 빈도가 낮은 데이터는 삭제하여 공간을 확보하는 기능부가 필요할 수 있다. 또한 이 기능부는, 예를 들어 제1 인메모리 DB(11-1)와 백업용 DB(12)에 저장된 데이터 중 조회 요청이 빈번한 데이터들을 확인하고 이를 제2 인메모리 DB(11-2)에 저장하는 동작을 수행할 수도 있다.
도7은 또 다른 대안적 실시예에 따른 변전소 관리 시스템의 동작을 설명하는 도면이다.
도6과 비교할 때 도7은 운영 시스템(10)이 전처리부(15)를 더 포함하는 점에 차이가 있고 그 외의 구성은 동일 또는 유사하다.
일 실시예에서 전처리부(15)는 운영 시스템(10)이 각각의 게이트웨이(100)로부터 전력설비 데이터를 수신할 때마다, 게이트웨이(100)로부터 수신하는 데이터를 기설정된 필터링 룰(rule)에 따라 필터링하는 동작을 수행한다. 여기서 필터링은 제2 인메모리 DB(11-2)로 전달할 데이터를 필터링하는 것으로, 필터링된 데이터는 제2 인메모리 DB(11-2)로 전달되어 저장되고 필터링되지 않은 데이터는 제1 인메모리 DB(11-1)로 전달되어 저장된다.
일 실시예에서 기설정된 룰은, 예를 들어 (i) 외부 애플리케이션에 의해 자주 검색되는 데이터, (ii) 변경 빈도가 작은 데이터, (iii) 공유 데이터, 및 (iv) 기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터는 필터링 대상이 되는 것으로 설정할 수 있다.
여기서, "외부 애플리케이션에 의해 자주 검색되는 데이터"는, 예를 들어 전처리부(15)가 과거의 조회 이력을 머신러닝으로 학습하고 이렇게 학습한 머신러닝 알고리즘을 이용하여 자주 검색되는 데이터인지 여부를 미리 설정할 수 있다. 그리고 "변경 빈도가 작은 데이터"는 예를 들어 운영 시스템(10)이나 변전소(20)에 관한 기본 데이터나 메타 데이터 등일 수 있다. 또한 "공유 데이터"는 운영 시스템(10)이나 변전소(20)들이 공유하기로 미리 결정되어 있는 데이터로서, 예를 들어 변전소들이 공통적으로 사용하거나 활용하는 자원 데이터일 수 있고, "기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터"는 예를 들어 사용자가 상기 필터링 룰(rule)에 포함시키기 위해 임의로 키 값을 입력한 데이터일 수 있다.
전처리부(15)는 게이트웨이(100)로부터 수신하는 데이터 패킷의 헤더 또는 프리앰블을 분석하여 해당 패킷이 상기 기설정된 룰에 따라 필터링되어야 할 패킷인지 판단할 수 있다. 예를 들어 상술한 예시적인 룰 중 (iii) 공유 데이터 및 (iv) 기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터는 통신 프로토콜에 따라 데이터 패킷의 헤더에 기설정된 필터링 룰에 해당한다는 의미의 소정 길이의 비트를 플래그로서 표시할 수 있고, 이에 따라 전처리부(15)가 패킷의 헤더나 프리앰블을 파싱하여 분석한 후 필터링 여부를 판단할 수 있다.
또한 일 실시예에서 전처리부(150)는 게이트웨이(100)로부터 수신하는 데이터 패킷의 페이로드를 분석하여 해당 패킷이 기설정된 필터링 룰에 따라 필터링되어야 하는지 판단할 수 있다. 예를 들어 상술한 모든 룰의 경우 데이터의 키 값을 분석하여 해당 데이터가 (i) 외부 애플리케이션에 의해 자주 검색되는 데이터, (ii) 변경 빈도가 작은 데이터, (iii) 공유 데이터, 또는 (iv) 기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터인지 여부를 판단할 수도 있으며 이에 따라 필터링 여부를 판단할 수 있다.
도8은 이러한 대안적 실시예에 따라 전처리부(15)가 게이트웨이(100)로부터 수신하는 데이터를 분류하여 제1 또는 제2 인메모리 DB(11-1, 11-2) 중 어느 하나로 전달하는 방법의 예시적 흐름도이다.
우선 운영 시스템(10)이 게이트웨이(100)로부터 전력설비 데이터를 수신하기 전에 단계(S210)에서, 제2 인메모리 DB(11-2)는 운영 시스템(10)에 관한 시스템 정보를 저장해둘 수 있다. 즉 제2 인메모리 DB(11-2)는 자주 변경되지 않는 데이터나 시스템 관련 데이터를 저장할 수 있다.
그 후 단계(S220)에서, 운영 시스템(10)이 각각의 게이트웨이(100)로부터 수신하는 데이터가 전처리부(15)로 우선 전달되고, 전처리부(15)는 상술한 기설정된 필터링 룰(rule)에 따라 필터링한다. 예를 들어 수신한 데이터가 (i) 외부 애플리케이션에 의해 자주 검색되는 데이터, (ii) 변경 빈도가 작은 데이터, (iii) 공유 데이터, 및 (iv) 기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터인지 판단하고 그에 따라 필터링을 수행한다.
그 후 단계(S230)에서, 상기의 필터링 단계(S220)에서 필터링된 데이터는 제2 인메모리 DB(11-2)로 전달되어 제2 인메모리 DB(11-2)에 저장되고, 필터링되지 않은 데이터를 제1 인메모리 DB(11-1)로 전달되어 저장된다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상술한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 운영 시스템 20: 변전소
100: 게이트웨이 110: 매핑 모듈
111: 인메모리 DB 112: 어댑터
120: 모니터링 장치 130: 통신모듈
200: 전력설비
100: 게이트웨이 110: 매핑 모듈
111: 인메모리 DB 112: 어댑터
120: 모니터링 장치 130: 통신모듈
200: 전력설비
Claims (5)
- 변전소의 전력설비 데이터를 관리하는 데이터 관리 시스템으로서,
다수의 전력설비(200) 및 상기 다수의 전력설비와 통신하며 각 전력설비로부터 전력설비 데이터를 수신하는 게이트웨이(100)를 포함하는 하나 이상의 변전소(20); 및
각각의 상기 변전소의 게이트웨이로부터 전력설비 데이터를 수신하고 각 변전소를 제어하는 운영 시스템(10);을 포함하고,
상기 운영 시스템(10)은 메모리에서 동작하며 각 게이트웨이로부터 수신한 전력설비 데이터를 저장하는 메인 인메모리 데이터베이스(DB)(11) 및 전처리부(15)를 포함하되, 메인 인메모리 DB(11)는 제1 인메모리 데이터베이스(DB)(11-1)와 제2 인메모리 데이터베이스(DB)(11-2)로 구성되고,
상기 게이트웨이(100)는,
각각의 전력설비와 일대일 대응하여 각 전력설비와 기설정된 통신 프로토콜에 따라 통신하는 통신모듈(130);
상기 게이트웨이의 메모리에서 동작하며 데이터를 저장하는 인메모리 데이터베이스(DB)(111); 및
각 통신모듈에 일대일 대응하여 구비되어 각 통신모듈로부터 전달받은 전력설비 데이터를 상기 인메모리 DB로 전달하는 어댑터(112);를 포함하며,
상기 메인 인메모리 DB(11)는 키(key)와 이에 매칭된 밸류(Value)의 쌍으로 데이터를 저장하도록 구성되고,
상기 제1 인메모리 DB(11-1)는 소정 주기 또는 이벤트마다 게이트웨이(100)로부터 유입되는 데이터를 저장하는 저장용 인메모리 DB이고, 상기 제2 인메모리 DB(11-2)는 각 게이트웨이(100)에서 요청하는 데이터의 조회 및 응답을 처리하기 위한 공유용 인메모리 DB이며,
상기 전처리부(15)는, 운영 시스템(10)이 각각의 게이트웨이(100)로부터 전력설비 데이터를 수신할 때마다, 수신하는 데이터를 기설정된 필터링 룰(rule)에 따라 필터링하고 필터링된 데이터를 제2 인메모리 DB(11-2)로 전달하고 필터링되지 않은 데이터를 제1 인메모리 DB(11-1)로 전달하는 동작을 수행하며,
상기 기설정된 룰은, (i) 외부 애플리케이션에 의해 검색되는 데이터, (ii) 상기 운영 시스템(10)이나 변전소(20)에 관한 기본 데이터나 메타 데이터, (iii) 공유 데이터, 및 (iv) 기타 미리 설정된 키(key) 값을 갖는 데이터는 필터링 대상인 것으로 설정하되,
상기 외부 애플리케이션에 의해 검색되는 데이터는, 상기 전처리부(15)가 과거의 조회 이력에 기초하여 학습된 머신러닝 알고리즘에 따라 검색되는 데이터인지 여부가 미리 설정된 데이터이고,
상기 공유 데이터는, 상기 운영 시스템(10)이나 변전소(20)들이 공유하기로 미리 결정되어 있는 데이터를 포함하고,
상기 기타 미리 설정된 키 값을 갖는 데이터는, 상기 필터링 룰에 포함시키기 위해 필터링 룰에 미리 입력된 키 값을 갖는 데이터인 것을 특징으로 하는 데이터 관리 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 인메모리 DB의 데이터 입출력을 모니터링하는 모니터링 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 관리 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 운영 시스템은 하드디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)로 구현되는 백업용 데이터베이스(DB)를 더 포함하고,
기설정된 소정 주기 또는 기설정된 소정 이벤트 발생시마다 상기 메인 인메모리 DB의 데이터가 상기 백업용 DB에 저장되도록 구성된 것을 특징으로 하는 데이터 관리 시스템.
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| KR1020240164958A KR102816918B1 (ko) | 2024-11-19 | 2024-11-19 | Iec 61850 프로토콜의 이기종간 데이터 통신을 위한 인메모리 데이터베이스를 이용한 데이터 관리 방법 및 장치 |
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| KR20130022760A (ko) * | 2011-08-26 | 2013-03-07 | 한국전력공사 | 배전계통 관리 시스템 및 방법 |
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